[發明專利]一種適合于硬件實現的HEVC運動估計方法

有效

• 申請號: 201410392865.7
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN104159123B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 左石凱;王明江
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: H04N19/56
• 分類號: H04N19/56;H04N19/567;H04N19/19
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 胡玉,彭益宏

技術領域

本發明屬于數字視頻編解碼技術領域，特別涉及一種適于硬件實現的視頻壓縮的整像素運動估計方法。

背景技術

HEVC(H.265)是新一代的視頻壓縮標準，它大幅度提高了編碼效率和圖像質量，但增加了運算復雜度，運動估計、幀內預測、變換/量化等需要大量運算，尤其是運動估計模塊的運算量占整個編碼器運算量的70％以上，成為編碼速度提高的瓶頸，因此必須在算法實現中對其優化。運動估計由整像素運動估計和分數像素運動估計兩部分組成，其中整像素部分的運算量約占整個運動估計的90％。

目前研究人員對HEVC運動估計算法優化的研究集中在三類。第一類是根據圖像幀間或者幀內的時空相關性從而減少出現概率較低的預測塊，降低編碼的復雜度。那么對于一個未去除掉部分深度CU單元的LCU(64×64)而言，在最大深度為3的情況下，一共需要循環計算1106次預測塊的率失真代價。此類方法雖然減少了部分計算運動匹配代價循環，但任然不利于運動估計算法的硬件實現。第二類是根據所要計算CU塊的特征來減少預測次數，從而達到提高預測速度的目的。第三類方法是依據在最佳匹配點周圍，運動估計代價存在單峰現象，減少運動估計過程中搜索的點數，從而在壓縮率變化不大的同時降低運算量，提高運動估計速度。有十字搜索，菱形搜索,子像素搜索等。同樣方法應用于官方提供的HEVC編碼標準參考軟件HM中，提供了鉆石搜索與菱形搜索相結合的TZsearch搜索方法。這些方法提高了搜索速度，減少了運算量，但由于采用串行搜索方式及讀取搜索區域數據不規則，導致此類方法不適合于硬件實現。

發明內容

為了克服現有技術中的缺陷，針對HEVC運功估計單元先對LCU進行CU塊分割再進行運動估計PU塊分割的特點，本發明提出兩種分割模式同時進行的計算方法，將串行搜索改為并行搜索，該方法極大簡化了運動估計算法，并且計算過程中訪問存儲單元的數據規整，利于硬件的實現。

本發明通過一下技術方案實現：

本發明提供了一種在整像素運動估計中運用的用于確定下一搜索像素塊的中心位置的方案，為了實現該方案，運用了以下技術：

并行計算LCU塊的所有CU塊的運動匹配參數；

采用動態的運動搜索范圍，將LCU等分為4塊，以每塊的預測運動向量為搜索中心點進行搜索。

對于當前的LCU像素塊，計算各點的SAD值，采用累加器計算每種分割模式下的代價，確定出最佳匹配點；然后根據當前塊的最佳匹配點的位置確定下一個搜索塊的中心點位置的mv。

一種適合于硬件實現的HEVC運動估計方法，通過將HEVC標準算法中每個LCU的CU塊運動匹配參數及相應的PU塊參數計算并行執行，來降低運動估計的復雜度；所述方法包括以下步驟：

a.運動估計模塊先從內存單元讀取整個LCU的像素值，輸入計算單元中；

b.根據該LCU的左側或上側已有相鄰塊運動向量預測當前塊的運動向量；

c.根據該預測向量及搜索范圍，獲取搜索區域的像素數據；

d.并行計算LCU塊每層深度的CU塊的運動匹配參數的最優解，獲得各個深度CU塊下各模式PU的最佳運動向量；

e.將LCU的全部像素值與搜索區域相應的像素值做差，然后把相應的各個CU層下各種預測模式PU塊所包含的像素差值相加得到各個CU塊下各個PU模式的SAD值；

f.根據SAD值得到每個PU塊的最佳運動匹配向量，從而得到各個CU層下的最佳PU分割模式；

g.根據這些CU和PU的參數以及求得的幀內PU參數和相對應的TU塊的變換，計算每層CU塊的率失真代價，最終得到最小率失真所對應的一系列參數。