[發明專利]亞像素運動估計系統及方法

有效

• 申請號: 201010136722.1
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101860747A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 賈惠柱;高獻龍;殷海兵;李源;吉祥虎
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 麻吉鳳;毛燕生

1.一種亞像素運動估計系統，其特征在于，包括：控制單元、前向電路、后向電路、雙向電路、最優方向判定輸出單元；

所述前向電路、后向電路、雙向電路連接于所述控制單元和所述最優方向判定輸出單元之間，所述控制單元還直接與所述最優方向判定輸出單元相連接，其中，

所述控制單元用于將接收到的工作信號同時發送至所述前向電路、后向電路、雙向電路、最優方向判定輸出單元；

所述前向電路用于根據控制單元的工作信號，進行前向參考幀或離當前幀最近的一個參考幀的1/2像素運動估計及1/4像素運動估計；

所述后向電路用于根據控制單元的工作信號，進行后向參考幀或遠離當前參考幀的1/2像素運動估計及1/4像素運動估計；

所述雙向電路用于根據控制單元的工作信號完成B幀后向1/2像素運動估計和B幀雙向1/4像素運動估計；

所述最優方向判定輸出單元用于根據控制單元的工作信號、所述前向電路、所述后向電路和所述雙向電路作出的運動估計，進行最優方向判定，選取最優方向的亮度像素和參數，并根據亮度最優匹配塊的方向與位置，插值出該方向與位置對應的色度匹配塊并輸出。

2.根據權利要求1所述的亞像素運動估計系統，其特征在于，所述控制單元接收到的工作信號包括：工作模式使能信號、工作使能信號以及命令字。

3.根據權利要求2所述的亞像素運動估計系統，其特征在于，所述控制單元還用于接收所述前向電路、后向電路、雙向電路返回的工作狀態。

4.根據權利要求3所述的亞像素運動估計系統，其特征在于，所述前向電路和所述后向電路包括：1/2像素運動估計模塊和1/4像素運動估計模塊。

5.根據權利要求4所述的亞像素運動估計系統，其特征在于，所述1/2像素運動估計模塊包括：

第一頂層控制子模塊，用于接收FME頂層模塊控制信號并解析命令字，產生前級FIFO讀取使能信號和后級FIFO存儲使能信號，返回1/2像素運動估計模塊的工作狀態至所述控制單元；

第一像素插值子模塊，用于完成水平位置、垂直位置和中間位置1/2像素插值；

第一代價計算單元子模塊，用于計算最優整像素周圍8個1/2像素位置的SAD和MVD編碼代價；

第一代價比較子模塊，用于比較8個1/2像素位置及最優整像素位置的編碼代價，選取最優位置并輸出結果。

6.根據權利要求4所述的亞像素運動估計系統，其特征在于，所述1/4像素運動估計模塊包括：

第二頂層控制子模塊，用于接收所述控制單元的工作信號并解析命令字，產生前級FIFO讀取使能信號和后級FIFO存儲使能信號，返回所述1/4像素運動估計模塊的工作狀態至所述控制單元；

像素插值控制子模塊，用于根據最優位置判定該位置周圍的8個1/4類型像素，并寄存下每個1/4類型像素對應匹配塊的相對起始位置；

第二像素插值子模塊，用于根據1/4像素插值控制模塊的控制信號，插值出8個1/4類型像素；

像素匹配選取子模塊，用于選取直接模式下的最優位置像素；選取非直接模式下的最優半像素；選取最優半像素周圍的8個1/4類型像素；

第二代價計算單元子模塊，用于計算最優半像素周圍8個1/4像素位置的SAD和MVD編碼代價；

第二代價比較子模塊，用于比較8個1/4像素位置及最優1/2像素位置的代價，選取最優位置并輸出結果。

7.根據權利要求5或6所述的亞像素運動估計系統，其特征在于，所述雙向電路包括：

B幀雙向1/2像素運動估計子模塊，用于負責B幀后向半像素運動估計完成后向半像素點插值，并將插值結果直接輸出給后級FIFO；

B幀雙向1/4像素運動估計子模塊，用于負責B幀雙向1/4運動估計。

8.根據權利要求7所述的亞像素運動估計系統，其特征在于，所述最優方向盤定輸出單元包括：

第三頂層控制子模塊，用于接收所述控制單元的工作信號并解析命令字，返回所述最優方向判定輸出模塊的狀態至所述控制單元；

亮度像素及參數輸出子模塊，用于判定各模式最優方向，選取最優方向的亮度像素和參數輸出給模式決策模塊；

色度像素輸出子模塊，用于根據亮度最優匹配塊的方向與位置，插值出該方向與位置對應的色度匹配塊，并輸出給模式決策模塊。

9.一種亞像素運動估計方法，其特征在于，所述方法基于包括控制單元、前向電路、后向電路、雙向電路和最優方向判定輸出單元的硬件系統，所述硬件系統中，所述前向電路、后向電路、雙向電路連接于所述控制單元和所述最優方向判定輸出單元之間，所述控制單元還直接與所述最優方向判定輸出單元相連接；該方法包括如下步驟：

所述控制單元將接收到的工作信號同時發送至所述前向電路、后向電路、雙向電路、最優方向判定輸出單元；

所述前向電路、后向電路、雙向電路依據所述工作信號，基于三步搜索法，分別實現1/2像素運動估計與1/4像素運動估計間的模式流水，獲取運動估計；

所述最優方向判定輸出單元用于根據控制單元的工作信號、所述前向電路、所述后向電路和所述雙向電路作出的運動估計，進行最優方向判定，選取最優方向的亮度像素和參數，并根據亮度最優匹配塊的方向與位置，插值出該方向與位置對應的色度匹配塊并輸出。