專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種與視頻編碼單元相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)(移動(dòng)幀測(cè))技術(shù)是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤和實(shí)時(shí)報(bào)警的基礎(chǔ)。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的主要目的是根據(jù)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)獲得的系列背景圖像，將運(yùn)動(dòng)物體從背景圖像中提取出來(lái)，再對(duì)該運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行輪廓提取、運(yùn)動(dòng)跟蹤等后續(xù)的處理。
隨著智能監(jiān)控技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對(duì)智能監(jiān)控需求的不斷增加，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法已經(jīng)逐步得到很大的完善。目前，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法不僅能判斷視頻圖像是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)，還能通過(guò)視頻壓縮編碼領(lǐng)域常用的運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)來(lái)檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度等具體運(yùn)動(dòng)信息，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的方法一為幀差法。此方法通過(guò)比較相隔一定時(shí)間間隔的兩幀圖像的象素點(diǎn)差值的絕對(duì)值之和(Sum of AbsoluteDifference，SAD)與預(yù)設(shè)的門(mén)限值的大小，根據(jù)比較結(jié)果來(lái)確定圖像或圖像的某個(gè)區(qū)域是否運(yùn)動(dòng)。該方案能較準(zhǔn)確地檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)物體的輪廓，對(duì)于動(dòng)態(tài)環(huán)境具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，適合于一般情況下對(duì)精度要求不是很高的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)使用芯片實(shí)現(xiàn)上述方法一幀差法方案時(shí)，進(jìn)行SAD值計(jì)算所需的兩幅圖像(當(dāng)前圖像和參考圖像)通常都保存在外存中，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元需要先從外存中載入當(dāng)前圖像和參考圖像，然后才能開(kāi)始計(jì)算SAD值。因此，每計(jì)算一次SAD值，需要從外存中載入兩幀圖像，占用大量的存儲(chǔ)器帶寬資源。
現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的方法二為運(yùn)動(dòng)估計(jì)法。運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)廣泛應(yīng)用于視頻壓縮編碼領(lǐng)域，用于計(jì)算出運(yùn)動(dòng)圖像中運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)距離。該方法的原理如下取采樣于不同時(shí)刻的兩幀圖像為當(dāng)前圖像(當(dāng)前時(shí)刻)和參考圖像(前一時(shí)刻)。將當(dāng)前圖像分為若干個(gè)宏塊，每個(gè)宏塊分別在參考圖像中同一宏塊的周?chē)∫粋€(gè)一定大小的區(qū)域(搜索窗)，并在此區(qū)域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)搜索。搜索的過(guò)程即找出最小SAD值的過(guò)程每搜索一個(gè)點(diǎn)就在參考圖像中取出一個(gè)對(duì)應(yīng)的參考?jí)K，該參考?jí)K的左上角像素點(diǎn)為上述搜索到的點(diǎn)。求當(dāng)前宏塊與參考?jí)K的對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)差值的絕對(duì)值之和(SAD值)；搜索若干個(gè)點(diǎn)，找出SAD值最小的點(diǎn)，即與當(dāng)前宏塊最匹配的點(diǎn)；這個(gè)點(diǎn)與當(dāng)前宏塊左上角像素點(diǎn)的距離即為運(yùn)動(dòng)矢量(MV)。MV包括x分量和y分量，分別表示當(dāng)前宏塊相對(duì)于參考?jí)K在水平方向和垂直方向上運(yùn)動(dòng)的距離。搜索窗越大、或者當(dāng)前圖像和參考圖像之間的時(shí)間間隔越短，搜索結(jié)果就越精確。但搜索窗越大，從片外存儲(chǔ)器載入的搜索窗數(shù)據(jù)量就越大，所以實(shí)際的設(shè)計(jì)中對(duì)搜索窗大小一般有一定的限制；此外，當(dāng)前幀與參考幀之間的時(shí)間間隔越短，運(yùn)動(dòng)估計(jì)運(yùn)算從外存中載入數(shù)據(jù)的頻度就越高，占用的存儲(chǔ)器帶寬就越大。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述方法二中，由于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的實(shí)現(xiàn)電路復(fù)雜、占用存儲(chǔ)帶寬較大，當(dāng)同一個(gè)芯片需要同時(shí)支持帶運(yùn)動(dòng)方向/運(yùn)動(dòng)速度檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和視頻編碼時(shí)，需要兩套重復(fù)的邏輯電路和兩倍的存儲(chǔ)器帶寬占用，因此在獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元中加入運(yùn)動(dòng)估計(jì)電路是不劃算的；而視頻編碼單元所帶的運(yùn)動(dòng)估計(jì)電路又無(wú)法完全提供運(yùn)動(dòng)檢測(cè)所需要的功能運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)要求當(dāng)前幀和參考幀之間的時(shí)間間隔是可調(diào)的，而視頻編碼單元的運(yùn)動(dòng)估計(jì)使用的幀間隔是固定的(通常是1/25秒(PAL制)或1/30秒(NTSC制))。如果僅使用視頻編碼單元運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到的當(dāng)前圖像相對(duì)于前一圖像的運(yùn)動(dòng)矢量來(lái)近似確定運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)矢量，則只能代表當(dāng)前圖像相對(duì)于上一幀圖像的運(yùn)動(dòng)信息，卻不能體現(xiàn)在當(dāng)前圖像前面幾幀圖像的運(yùn)動(dòng)信息。因此，該方案對(duì)于運(yùn)動(dòng)過(guò)于劇烈的監(jiān)視物體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的精度不高，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置和方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元占用大量的存儲(chǔ)器資源，且對(duì)于運(yùn)動(dòng)過(guò)于劇烈的監(jiān)視物體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的精度不高的問(wèn)題。
本發(fā)明實(shí)施例的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置，包括視頻編碼單元用于載入當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像，對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到運(yùn)動(dòng)矢量；運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元用于對(duì)從視頻編碼單元獲得的所述運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加；當(dāng)視頻編碼單元中進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元載入運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，并根據(jù)累加得到的運(yùn)動(dòng)矢量，對(duì)所述當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)信息提取。
一種對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的方法，包括步驟A、載入當(dāng)前圖像、運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像對(duì)所述當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，將獲得的當(dāng)前圖像的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量輸出；B、將得到的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行累加；當(dāng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值時(shí)，根據(jù)所述累加的運(yùn)動(dòng)矢量和獲得的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，對(duì)所述當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)信息提取。
由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元與視頻編碼單元共用當(dāng)前圖像，從而解決了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元由于重復(fù)載入當(dāng)前圖像占用大量的存儲(chǔ)器資源，減少了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元的芯片面積和功耗。
本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)基于運(yùn)動(dòng)軌跡的幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加方法，對(duì)視頻編碼單元運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行時(shí)空域的累加，不僅保證了用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量的精度，而且對(duì)于運(yùn)動(dòng)過(guò)于劇烈的監(jiān)視物體，很好地起到了防止產(chǎn)生錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)信息的效果。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述方法的處理流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述不同圖像中運(yùn)動(dòng)宏塊位置變化(宏塊運(yùn)動(dòng)軌跡)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置和方法。
本發(fā)明實(shí)施例首先需要確定運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值為N幀，即對(duì)用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的圖像進(jìn)行采樣的周期為N(與用于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的幀間隔不同，運(yùn)動(dòng)估計(jì)是隔幀實(shí)現(xiàn))。該N值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)比較緩慢或精度要求比較低的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，N值可相對(duì)取大些；對(duì)于運(yùn)動(dòng)比較激烈或運(yùn)動(dòng)精度要求比較高的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，N值可相對(duì)取小些。
本發(fā)明實(shí)施例所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括如下模塊視頻編碼單元和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元。
視頻編碼單元負(fù)責(zé)載入當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像(上一圖像的重構(gòu)圖像，不同于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像)，除了對(duì)載入的當(dāng)前圖像進(jìn)行現(xiàn)有的編碼處理之外，還對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并將獲得的當(dāng)前圖像的運(yùn)動(dòng)矢量傳輸給運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元。
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元對(duì)從視頻編碼單元獲得的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行基于運(yùn)動(dòng)軌跡的幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加；當(dāng)運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)幀間隔值時(shí)，當(dāng)前圖像即為待檢測(cè)圖像時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元載入運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，并讀取視頻編碼單元載入的當(dāng)前圖像，對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行報(bào)警檢測(cè)；并根據(jù)累加后的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量提取運(yùn)動(dòng)信息。
上述視頻編碼單元包括第一圖像載入模塊和運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊。其中，第一圖像載入模塊用于依次載入進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)的當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像(即上一圖像的重構(gòu)圖像，不同于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像)，將載入的當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像傳輸給運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊；當(dāng)用于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)幀間隔值時(shí)，將當(dāng)前圖像作為待檢測(cè)圖像傳輸給運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元。
運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊用于對(duì)第一圖像載入模塊傳輸過(guò)來(lái)的當(dāng)前圖像(即待檢測(cè)圖像)和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并將獲得的當(dāng)前圖像所有宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量傳輸給運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元。
上述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元包括第二圖像載入模塊、報(bào)警檢測(cè)信息計(jì)算模塊、報(bào)警檢測(cè)判斷和處理模塊以及運(yùn)動(dòng)矢量累加模塊、運(yùn)動(dòng)信息提取模塊。其中第二圖像載入模塊用于當(dāng)運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的間隔值時(shí)，從外部存儲(chǔ)器或視頻編碼單元載入運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，并從視頻編碼單元讀取作為待檢測(cè)圖像的當(dāng)前圖像。
報(bào)警檢測(cè)信息計(jì)算模塊用于根據(jù)第二圖像載入模塊所載入的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像和當(dāng)前圖像，計(jì)算當(dāng)前圖像的宏塊SAD或統(tǒng)計(jì)當(dāng)前圖像的宏塊的像素變化個(gè)數(shù)。
報(bào)警檢測(cè)判斷和處理模塊用于將報(bào)警檢測(cè)信息計(jì)算模塊所獲得的宏塊SAD或像素變化個(gè)數(shù)，與預(yù)先設(shè)定的報(bào)警門(mén)限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行宏塊報(bào)警檢測(cè)處理，提取宏塊報(bào)警信息。
運(yùn)動(dòng)矢量累加模塊用于對(duì)從視頻編碼單元獲得的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行基于運(yùn)動(dòng)軌跡的幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加，得到當(dāng)前圖像中所有宏塊相對(duì)于N-1幅(N-1個(gè)采樣時(shí)刻)之前的參考圖像的運(yùn)動(dòng)矢量，即得到幀間隔為N的兩幅圖像之間的運(yùn)動(dòng)矢量。
運(yùn)動(dòng)信息提取模塊根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量累加模塊獲得的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量(間隔為N的兩幅圖像之間的運(yùn)動(dòng)矢量)，提取出當(dāng)前圖像中運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度等運(yùn)動(dòng)信息。
上述本發(fā)明實(shí)施例所述裝置適用于16×16、8×16、16×8、8×8、8×4、4×8、4×4等宏塊劃分形式的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。
本發(fā)明實(shí)施例所述方法的處理流程如圖2所示，包括如下步驟步驟2-1載入當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像；進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取宏塊運(yùn)動(dòng)矢量。
視頻編碼單元從片外存儲(chǔ)器載入用于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像，根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像對(duì)上述當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并將獲得的當(dāng)前圖像中所有宏塊相對(duì)于上述運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像的運(yùn)動(dòng)矢量傳輸給運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元。上述運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像可以為上一個(gè)當(dāng)前圖像進(jìn)行視頻編碼后生成的重構(gòu)圖像。
步驟2-2進(jìn)行幀間宏塊運(yùn)動(dòng)矢量累加，并獲取當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像信息。
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元根據(jù)視頻編碼單元傳輸過(guò)來(lái)的各個(gè)相鄰圖像的運(yùn)動(dòng)矢量，將在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)幀間隔值N之內(nèi)的相鄰圖像的運(yùn)動(dòng)矢量累加在一起，得到當(dāng)前圖像(如第n+i幀，i＜＝N)中所有宏塊相對(duì)于運(yùn)動(dòng)估計(jì)起始圖像(如第n幀)的運(yùn)動(dòng)矢量。當(dāng)i等于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)幀間隔值N時(shí)，所得的運(yùn)動(dòng)矢量即為當(dāng)前圖像和與當(dāng)前圖像幀間隔為N的參考圖像(即視頻編碼單元在N幀之前載入的當(dāng)前圖像)之間的運(yùn)動(dòng)矢量。
下面以視頻編碼單元和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元工作時(shí)，塊大小為16×16(即宏塊)、幀間隔等于5為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例所述基于運(yùn)動(dòng)軌跡的幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加方法。具體處理過(guò)程如下對(duì)于運(yùn)動(dòng)圖像來(lái)說(shuō)，在不同的時(shí)刻，宏塊在每幀圖像的位置是不同的。如圖3所示，第n+1幀的宏塊A’的位置在第n幀為宏塊A的位置，即宏塊A在第n幀、第n+1幀、第n+2幀、第n+4幀和第n+5幀中的位置都是不同的。宏塊A在各幀中的位置連在一起就形成一條運(yùn)動(dòng)軌跡，第n+5幀中圖像右上角的宏塊A是從第n幀中圖像左下角的宏塊A運(yùn)動(dòng)過(guò)去的。因此，當(dāng)計(jì)算第n+5幀(當(dāng)前圖像)各個(gè)宏塊相對(duì)于第n幀的運(yùn)動(dòng)矢量時(shí)，不能簡(jiǎn)單將第n幀、第n+1幀、第n+2幀、第n+4幀和第n+5中各個(gè)相鄰圖像中相同位置宏塊運(yùn)動(dòng)矢量的直接相加，而應(yīng)該先根據(jù)當(dāng)前圖像中的宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量確定相同內(nèi)容宏塊在前一圖像中的位置，然后將當(dāng)前圖像中宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量與前一圖像中相同內(nèi)容宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量累加。
例如，如圖3所示，第n+1幀為視頻編碼單元進(jìn)行第一次運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)搜索到的圖像，視頻編碼單元對(duì)該幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索，獲得宏塊A在此圖像中相對(duì)于前一圖像(第n幀)的運(yùn)動(dòng)矢量為MV1(x1，y1)。由于第n+1幀為視頻編碼單元進(jìn)行第一次運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索的圖像，故此幀不需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)矢量累加。視頻編碼單元對(duì)第n+2幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索，獲得宏塊A在第n+2幀的運(yùn)動(dòng)矢量為MV2(x2，y2)。此時(shí)，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)矢量累加前，需要先根據(jù)MV2(x2，y2)的大小判斷宏塊A在第n+1幀的位置，從而選中宏塊A在第n+1圖像中的位置處的運(yùn)動(dòng)矢量，即MV1(x1，y1)。然后，將上述MV1(x1，y1)、MV2(x2，y2)中對(duì)應(yīng)的x和y分量分別相加，獲得一個(gè)累加后的運(yùn)動(dòng)矢量，即為累加后的第n+2幀相對(duì)于n幀的運(yùn)動(dòng)矢量。重復(fù)進(jìn)行上述運(yùn)動(dòng)矢量累加操作，當(dāng)累加到第n+5幀(當(dāng)前圖像)后，此檢測(cè)圖像的幀間宏塊運(yùn)動(dòng)矢量累加完畢，就得到相隔5幀的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量MV_5(x，y)。上述中的(xn，yn)為宏塊A在第n幀的位置(n＝1～N)。
上述運(yùn)動(dòng)矢量累加的計(jì)算公式如下述公式(1)所示(式中N＝5)MV_N(x，y)＝MV1(x1，y1)+MV2(x2，y2)+MV3(x3，y3)+.....+MVN(xN，yN)(1)上述公式1成立的基本條件是所有宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量總是指向參考圖像的宏塊邊界(宏塊左上角的像素點(diǎn))，即宏塊在幀間的運(yùn)動(dòng)距離都是以宏塊為單位的。在實(shí)際應(yīng)用中，并非當(dāng)前圖像中的所有宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量都指向上一圖像的宏塊邊界的。因此，為了進(jìn)行上述運(yùn)動(dòng)矢量的累加，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元需要對(duì)視頻編碼單元輸出的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行近似運(yùn)算，從而得到此宏塊在前一圖像的位置。
近似運(yùn)算時(shí)采用四舍五入原則，水平位置和垂直位置分別處理，處理方法相同。下面以宏塊A為例，對(duì)此處理方法進(jìn)行描述。宏塊坐標(biāo)以塊為單位，宏塊A在當(dāng)前圖像的位置為(CurX，CurY)，在前一圖像的位置為(LastX，LastY)。
設(shè)塊的水平大小為X，塊大小的1/2為x，宏塊A運(yùn)動(dòng)矢量的水平分量為A_MV_X，A_MV_X與X的商為Xp，A_MV_X與X的余數(shù)為Xq。以X為除數(shù)，以x為位置判決邊界，把塊分為上邊塊和下邊塊。若Xq大于或等于x，則認(rèn)為宏塊A在水平上邊塊，此時(shí)宏塊A在當(dāng)前圖像與前一圖像的水平位置坐標(biāo)相差大小為Xp+1；否則，認(rèn)為宏塊A在水平下邊界，此時(shí)宏塊A在當(dāng)前圖像與前一圖像的水平位置坐標(biāo)相差大小為Xp。假設(shè)運(yùn)動(dòng)向量的方向是由參考圖像指向當(dāng)前圖像的，所以若A_MV_X＞＝0，則宏塊A在前一圖像的水平位置LastX為(CurX+Xp)或者(CurX+Xp+1)，若A_MV_X＜0，則宏塊A在前一圖像的水平位置LastX為(CurX-Xp)或者(CurX-Xp-1)。
設(shè)塊的垂直大小為Y，塊大小的1/2為y，宏塊A運(yùn)動(dòng)矢量的垂直分量為A_MV_Y，A_MV_Y與Y的商為Yp，A_MV_Y與Y的余數(shù)為Yq。以Y為除數(shù)，以y為位置判決邊界，把塊分為上邊塊和下邊塊。若Yq大于或等于y，則認(rèn)為宏塊A在垂直上邊塊，此時(shí)宏塊A在當(dāng)前圖像與前一圖像的垂直位置坐標(biāo)相差大小為Yp+1；否則，認(rèn)為宏塊A在垂直下邊界，此時(shí)宏塊A在當(dāng)前圖像與前一圖像的垂直位置坐標(biāo)相差大小為Yp。假設(shè)運(yùn)動(dòng)向量的方向是由參考圖像指向當(dāng)前圖像的，所以若A_MV_Y＞＝0，則宏塊A在前一圖像的垂直位置LastY為(CurY+Yp)或者(CurY+Yp+1)，若A_MV_Y＜0，則宏塊A在前一圖像的垂直位置LastY為(CurY-Yp)或者(CurY-Yp-1)。
根據(jù)上述近似運(yùn)算，可得到在宏塊A在前一圖像的位置為(LastX，LastY)。根據(jù)(LastX，LastY)采用式(1)描述的計(jì)算方法進(jìn)行幀間運(yùn)動(dòng)向量累加即可得到相隔N幀的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量。
因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)檢測(cè)對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量的精度要求沒(méi)有視頻編碼高，所以對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量采取上述近似運(yùn)算就可以滿(mǎn)足檢測(cè)物體運(yùn)動(dòng)方向的要求。
此外，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元對(duì)視頻編碼單元的圖像幀數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值N時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元通過(guò)視頻編碼單元和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元之間的數(shù)據(jù)通道從視頻編碼單元讀取當(dāng)前圖像；同時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元從片外存儲(chǔ)單元載入運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像。
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元也可以通過(guò)視頻編碼單元和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元之間的數(shù)據(jù)通道從視頻編碼單元載入運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像。即當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值N時(shí)，視頻編碼單元將從片外存儲(chǔ)器載入的用于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像一起傳輸給運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元。這樣可以節(jié)省一些邏輯資源。
步驟2-3對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行報(bào)警檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)信息提取。
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元根據(jù)上述獲得的當(dāng)前圖像和從片外存儲(chǔ)單元或視頻編碼單元載入的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，以及累加后的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量(即第N+n幀相對(duì)于第n幀的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量，N為運(yùn)動(dòng)檢測(cè)間距)，對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，即對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行報(bào)警檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)信息提取。
報(bào)警檢測(cè)時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元以當(dāng)前圖像的宏塊為單位，計(jì)算當(dāng)前圖像和參考圖像塊SAD或統(tǒng)計(jì)塊像素變化個(gè)數(shù)；將計(jì)算結(jié)果與報(bào)警門(mén)限進(jìn)行比較，若前者大于后者，則提取宏塊的報(bào)警信息；反之不提取宏塊的報(bào)警信息。
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元根據(jù)累加后的運(yùn)動(dòng)矢量就可以得到當(dāng)前圖像相對(duì)于與當(dāng)前圖像幀間隔為N的參考圖像之間的運(yùn)動(dòng)矢量。根據(jù)該運(yùn)動(dòng)矢量，就可以提取出當(dāng)前圖像中運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于參考圖像的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度等具體運(yùn)動(dòng)信息。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元與視頻編碼單元共用當(dāng)前圖像，基于運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加，充分利用視頻編碼單元的運(yùn)動(dòng)估計(jì)功能，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)視頻圖像的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度估計(jì)的需求，又節(jié)省了邏輯資源和系統(tǒng)帶寬。解決了獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元占用系統(tǒng)存儲(chǔ)帶寬過(guò)大和消耗邏輯資源過(guò)大的問(wèn)題，節(jié)省了系統(tǒng)帶寬，減少了運(yùn)算量，節(jié)約了芯片的面積和功耗；同時(shí)解決了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)時(shí)間間隔較大時(shí)運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索不準(zhǔn)以及運(yùn)動(dòng)過(guò)于劇烈時(shí)容易產(chǎn)生錯(cuò)誤運(yùn)動(dòng)信息的問(wèn)題，提高了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的精度和靈活度。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置，其特征在于，包括視頻編碼單元用于載入當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像，對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到運(yùn)動(dòng)矢量；運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元用于對(duì)從視頻編碼單元獲得的所述運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加；當(dāng)所述視頻編碼單元中進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元載入運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，并根據(jù)累加得到的運(yùn)動(dòng)矢量，對(duì)所述當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)信息提取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置，其特征在于，所述視頻編碼單元包括第一圖像載入模塊和運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊。其中，第一圖像載入模塊用于依次從外部存儲(chǔ)器載入當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像，將載入的當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像傳輸給運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊；當(dāng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值時(shí)，將當(dāng)前圖像作為待檢測(cè)圖像傳輸給運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元；運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊用于根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像對(duì)所述當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并將獲得的當(dāng)前圖像所有宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量傳輸給運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元包括第二圖像載入模塊、運(yùn)動(dòng)矢量累加模塊和運(yùn)動(dòng)信息提取模塊，其中，第二圖像載入模塊用于當(dāng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值時(shí)，從視頻編碼單元讀取當(dāng)前圖像作為待檢測(cè)圖像；并且從外部存儲(chǔ)器載入運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像；運(yùn)動(dòng)矢量累加模塊用于對(duì)從視頻編碼單元獲得的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行基于運(yùn)動(dòng)軌跡的幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加，得到當(dāng)前圖像中所有宏塊相對(duì)于與其相隔所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔的參考圖像的運(yùn)動(dòng)矢量；運(yùn)動(dòng)信息提取模塊用于根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量累加模塊獲得的所述當(dāng)前圖像中所有宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量，提取出當(dāng)前圖像中運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)信息，該運(yùn)動(dòng)信息主要包括運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元還包括報(bào)警檢測(cè)信息計(jì)算模塊用于根據(jù)第二圖像載入模塊所得到的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像和當(dāng)前圖像，計(jì)算當(dāng)前圖像的宏塊SAD或統(tǒng)計(jì)當(dāng)前圖像的宏塊的像素變化個(gè)數(shù)；報(bào)警檢測(cè)判斷和處理模塊用于將報(bào)警檢測(cè)信息計(jì)算模塊所獲得的宏塊SAD或像素變化個(gè)數(shù)，與預(yù)先設(shè)定的報(bào)警門(mén)限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行宏塊報(bào)警檢測(cè)處理，提取宏塊報(bào)警信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置，其特征在于，所述裝置適用于16×16、8×16、16×8、8×8、8×4、4×8、4×4等塊劃分形式的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。
6.一種對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的方法，其特征在于，包括步驟A、載入當(dāng)前圖像、運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像對(duì)所述當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，將獲得的當(dāng)前圖像的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量輸出；B、將得到的宏塊運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行累加；當(dāng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值時(shí)，根據(jù)所述累加的運(yùn)動(dòng)矢量和獲得的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，對(duì)所述當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)信息提取。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的方法，其特征在于，所述步驟A中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考圖像為上一個(gè)當(dāng)前圖像進(jìn)行視頻編碼后生成的重構(gòu)圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步驟B具體包括對(duì)所述輸出的當(dāng)前圖像的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行基于運(yùn)動(dòng)軌跡的幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加，得到當(dāng)前圖像中所有宏塊相對(duì)于與其相隔所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔的參考圖像的運(yùn)動(dòng)矢量；當(dāng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的幀間隔值時(shí)，載入運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，并讀取作為待檢測(cè)圖像的當(dāng)前圖像；根據(jù)所述得到的當(dāng)前圖像中所有宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量，提取出當(dāng)前圖像中運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于運(yùn)動(dòng)軌跡的幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加的過(guò)程，具體包括根據(jù)當(dāng)前圖像中的宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行近似運(yùn)算，確定相同內(nèi)容宏塊在前一圖像中的位置，然后將當(dāng)前圖像中宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量與前一圖像中相同內(nèi)容宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量累加。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步驟B還包括根據(jù)所述載入的當(dāng)前圖像和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)參考圖像，計(jì)算當(dāng)前圖像的宏塊SAD或統(tǒng)計(jì)當(dāng)前圖像的宏塊的像素變化個(gè)數(shù)；將所述宏塊SAD或像素變化個(gè)數(shù)與預(yù)先設(shè)定的報(bào)警門(mén)限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行宏塊報(bào)警檢測(cè)處理，提取宏塊報(bào)警信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置和方法，該裝置主要包括視頻編碼單元和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元。該方法概述如下視頻編碼單元載入當(dāng)前圖像和參考圖像，對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并將獲得的當(dāng)前圖像的運(yùn)動(dòng)矢量輸出給運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元進(jìn)行幀間運(yùn)動(dòng)矢量累加；當(dāng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像總數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)幀間隔值時(shí)，當(dāng)前圖像即為待檢測(cè)圖像，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元根據(jù)累加后的運(yùn)動(dòng)矢量和參考圖像，對(duì)待檢測(cè)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)信息提取。利用本發(fā)明，解決了獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元占用系統(tǒng)存儲(chǔ)帶寬過(guò)大和消耗邏輯資源過(guò)大的問(wèn)題，節(jié)省了系統(tǒng)帶寬，減少了運(yùn)算量，節(jié)約了芯片的面積和功耗；同時(shí)解決了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)時(shí)間間隔較大時(shí)運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索不準(zhǔn)以及運(yùn)動(dòng)過(guò)于劇烈時(shí)容易產(chǎn)生錯(cuò)誤運(yùn)動(dòng)信息的問(wèn)題，提高了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的精度和靈活度。
文檔編號(hào)H04N7/36GK101090498SQ200710119290
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者顧驤, 陳勁勤 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司