專利名稱：快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻編碼的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
運(yùn)動(dòng)估計(jì)是視頻編碼系統(tǒng)中最重要的部分之一，對(duì)視頻的壓縮效率和視頻的質(zhì)量有著重 要的影響。目前很多視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)都采用了多幀參考與多種分割模式的幀間編碼方法，使得 運(yùn)動(dòng)估計(jì)的復(fù)雜度急劇的上升，占據(jù)了80%左右編碼時(shí)間(全搜索算法)，因此改進(jìn)運(yùn)動(dòng)估計(jì) 的性能非常重要。典型的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法三步法(TSS)、六邊形搜索(HEXS)、鉆石法(DS) 等這些算法搜索范圍小、運(yùn)動(dòng)平緩的時(shí)候效果比較好，但于對(duì)于一些運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的視頻序列， 很容易在搜索的初期就落了局部最優(yōu)的陷阱。目前[JVT-F017r 1 ]提案的一種搜索算法 U腿exagonS (Unsymmetrical-cross Multi-Hexagon-grid Search)可以很好的解決落入局咅[5 最優(yōu)的陷阱，編碼效率很高，但是運(yùn)動(dòng)估計(jì)的復(fù)雜度仍然很高。公開號(hào)為CN1492687，發(fā)明 名稱為"多種快模式的快速整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法"于2004年4月28日公開了一種快速運(yùn)動(dòng)估 計(jì)方法，使用了以較小分割模式(下層模式)的運(yùn)動(dòng)矢量來確定較大模式(上層模式)的搜 索范圍。該方法相對(duì)于對(duì)各種分割模式單獨(dú)搜索降低了計(jì)算量。但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)復(fù)雜視頻序列 ，較小分割模式塊運(yùn)動(dòng)后的距離較大，部分塊的運(yùn)動(dòng)比較分散，從而使得搜索范圍擴(kuò)大，增 加了搜索的復(fù)雜度。
綜上，運(yùn)動(dòng)估計(jì)仍是視頻編碼器的瓶頸。據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，視頻圖像有兩個(gè)重要的特征運(yùn) 動(dòng)矢量分布滿足的中心偏置原則與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償對(duì)應(yīng)的失真度滿足單峰分布。對(duì)于復(fù)雜的視頻序 列不一定能完全滿足上面兩個(gè)特征，但是如果運(yùn)動(dòng)搜索中心選得非常好，上面兩個(gè)特征幾乎 可以完全滿足。因此，運(yùn)動(dòng)搜索中心的選擇至關(guān)重要。
另一方面，運(yùn)動(dòng)搜索的效率與搜索中心有很大的關(guān)系，搜索中心離最佳匹配點(diǎn)越近，那 么搜索到最佳匹配點(diǎn)所需要搜索的時(shí)間就越短。 一般地，把中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量作為運(yùn)動(dòng)搜索 中心，對(duì)一些運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的視頻序列，中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量不能很好的接近最佳匹配點(diǎn)，使得搜 索步驟過多或搜索點(diǎn)落入局部最優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于下層預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量與多模式搜索的快速運(yùn) 動(dòng)估計(jì)方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，以 最小分割模式為最下層模式，以最大分割模式為最上層模式，采用至下而上的順序的進(jìn)行預(yù)
a對(duì)最下層模式塊預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，確定最下層模式塊最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量； b根據(jù)最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量確定搜索中心；
c搜索中心確定后采用第一搜索模式搜索最佳匹配點(diǎn)，并存儲(chǔ)最佳運(yùn)動(dòng)矢量，進(jìn)入上一 層模式；
d當(dāng)前層模式使用下一層模式的運(yùn)動(dòng)矢量來預(yù)測(cè)其搜索中心；
e搜索中心確定后采用第二搜索模式搜索最佳匹配點(diǎn)，并存儲(chǔ)最佳運(yùn)動(dòng)矢量；判斷當(dāng)前 層是否為最上層，如否，進(jìn)入上一層模式，回到步驟d，如是，搜索完畢。
上層模式(較大分割模式)使用下層模式(較小分割模式)的運(yùn)動(dòng)矢量來預(yù)測(cè)其搜索中心， 從而不會(huì)因?yàn)楦鱾€(gè)下層模式塊的運(yùn)動(dòng)的分散而增加搜索的復(fù)雜度，很好的解決了現(xiàn)有技術(shù)中 所提到的因?yàn)樾∧Ｊ綁K的運(yùn)動(dòng)分散而使得搜索范圍過大增加搜索的復(fù)雜度。
步驟a所述對(duì)最下層模式塊預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量采用多種預(yù)測(cè)方式，具體包括中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng) 矢量，零運(yùn)動(dòng)矢量、左邊塊運(yùn)動(dòng)矢量，上邊塊運(yùn)動(dòng)矢量、右上塊運(yùn)動(dòng)矢量、左上塊運(yùn)動(dòng)矢量 、最近參考幀對(duì)應(yīng)塊的運(yùn)動(dòng)矢量或當(dāng)前塊在前一參考幀的運(yùn)動(dòng)矢量，其中最近參考幀對(duì)應(yīng)塊 的運(yùn)動(dòng)矢量與當(dāng)前塊在前一參考幀的運(yùn)動(dòng)矢量不同時(shí)存在，前者是用于最鄰近參考幀，后者 是除最鄰近參考幀外的所有參考幀。
步驟a所述最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量為所有預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量中SAD值最小的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量。
由于當(dāng)前層模式使的運(yùn)動(dòng)矢量與該模式所包含的塊的運(yùn)動(dòng)矢量相關(guān)性很強(qiáng)的而且依賴于 下一層模式的運(yùn)動(dòng)矢量，那么最下層模式使了多種預(yù)測(cè)方法盡可能確保其最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量 為全局最優(yōu)。
當(dāng)所述步驟d中下一層模式有2種分割模式時(shí)，選擇該層中子塊運(yùn)動(dòng)矢量距離較小的分割 模式作為對(duì)應(yīng)的當(dāng)前層的下層預(yù)測(cè)模式。
步驟d當(dāng)前層模式使用下一層模式的運(yùn)動(dòng)矢量來預(yù)測(cè)其搜索中心的具體為在中值預(yù)測(cè) 運(yùn)動(dòng)矢量與下一層模式的最佳運(yùn)動(dòng)矢量之中選取SAD值最小的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前層模式的 最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量；再根據(jù)最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量確定當(dāng)前層的搜索中心。
為了進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)的速度，步驟d中當(dāng)前層并不局限于對(duì)直接相鄰的上一層模式 進(jìn)行預(yù)測(cè)，也可以是跨層預(yù)測(cè)如當(dāng)前層內(nèi)所有子塊的運(yùn)動(dòng)矢量距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值， 則認(rèn)為子塊的運(yùn)動(dòng)一致性很強(qiáng)，可跳過相鄰上一層的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。
所述第一搜索模式為交叉正方形-菱形模式；所述交叉正方形-菱形模式具體為
(1) 計(jì)算搜索中心和以該點(diǎn)為中心的步長(zhǎng)為2的正方形、大菱形的各點(diǎn)的SAD值；
(2) 如最小SAD值的點(diǎn)在所述正方形邊界內(nèi)，則以該點(diǎn)為中心采用小菱形進(jìn)行搜索，進(jìn) 入步驟(3);
如最小SAD值的點(diǎn)在所述正方形邊界上，則以該點(diǎn)為中心采用大菱形進(jìn)行搜索，確定大 菱形范圍內(nèi)SAD值最小的點(diǎn)是否為大菱形的中心，如是，則以該點(diǎn)為中心采用小菱形進(jìn)行搜 索，進(jìn)入步驟(3);如否，則該點(diǎn)為中心繼續(xù)采用采用大菱形進(jìn)行搜索，直至大菱形范圍 內(nèi)SAD值最小的點(diǎn)落入大菱形的中心，再采用小菱形進(jìn)行搜索，進(jìn)入步驟(3);
(3) 選擇如最小SAD值的點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)。 所述第二搜索模式為十字形模式；所述十字形模式具體為
(1)計(jì)算搜索中心和以該點(diǎn)為中心的步長(zhǎng)為2的十字形各點(diǎn)的SAD值； (2 )如最小SAD值的點(diǎn)未落在所述十字形的頂點(diǎn)上，則以該點(diǎn)為中心采用小正方形進(jìn)行 搜索，進(jìn)入步驟(3);
如否，則以該點(diǎn)為中心繼續(xù)采十字形進(jìn)行搜索，直至最小SAD值的點(diǎn)未落在所述十字形 的頂點(diǎn)上，再采用小正方形進(jìn)行搜索，進(jìn)入步驟(3); (3)選擇如最小SAD值的點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)。 針對(duì)H. 264標(biāo)準(zhǔn)的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，所述最下層模式為4x4模式，最上層模式為16x16 模式，其中，自下而上的預(yù)測(cè)模式順序?yàn)?x4—4x8或8x4—8x8—16x8或8xl6 —16x16。
本發(fā)明的有益效果是，在保證視頻編碼圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低編碼器復(fù)雜度，適用于 高清視頻圖像編碼。


圖l為實(shí)施例運(yùn)動(dòng)估計(jì)順序圖； 圖2為實(shí)施例中4x4模式的運(yùn)動(dòng)搜索圖； 圖3為實(shí)施例中4x4以上模式的運(yùn)動(dòng)搜索圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明適用于高清視頻圖像編碼。很多視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)采用的都是基于匹配塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì) 方法， 一個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)與其相鄰塊的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，但與其內(nèi)部子塊的運(yùn)動(dòng)情況更為密切。所以使 用內(nèi)部子塊的運(yùn)動(dòng)矢量來預(yù)測(cè)當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)更為準(zhǔn)確?；趬K匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)是目前最通用的 視頻壓縮編碼算法，廣泛應(yīng)用于各種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中，比如MPEG1、 MPEG2、 MPEG4以及 IUT-T的H26X系列中，尤其在最新的H.264視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)中，得到了充分的體現(xiàn)。H. 264標(biāo)準(zhǔn)將當(dāng)前視頻幀分割成多種互不重疊的矩形塊，分別為16xl6、 16x8、 8x16、 8x8、 4x8、 8x4、 4x4像素的矩形塊，本發(fā)明以H.264標(biāo)準(zhǔn)為例，結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明對(duì)進(jìn)一步詳細(xì) 的描述。
實(shí)施例
本實(shí)施例采用先搜索小分割模式，再搜索大分割模式，并且使用多模式進(jìn)行搜索。上層 模式(大分割模式)使用下層模式(小分割模式)的運(yùn)動(dòng)矢量來預(yù)測(cè)其搜索中心。如圖1所示， 本實(shí)施例運(yùn)動(dòng)估計(jì)順序以最小分割模式為最下層模式，自下而上進(jìn)行4x4—4x8或8x4— 8x8—16x8或8xl6 —16x16。
其中，對(duì)最下層模式4x4模式的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)尤為重要，最下層模式預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的精 確選擇對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)性能有著重要影響的預(yù)測(cè)矢量，可以明顯改善搜索中心。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)本 實(shí)施例采用了多種運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)方法，選擇運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償對(duì)應(yīng)的失真度最小的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量作為 最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量。
1、 4x4模式運(yùn)動(dòng)估計(jì)
步驟l. 1預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，如果相鄰塊無效或?yàn)閹瑑?nèi)預(yù)測(cè)模式，則沒有對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢 量，最鄰近的參考幀使用參考幀對(duì)應(yīng)塊的運(yùn)動(dòng)矢量作為預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量之一；對(duì)于不是最鄰近 的參考幀，則使用當(dāng)前塊在前一參考幀對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量作為預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量之一；
預(yù)測(cè)矢量主要是根據(jù)序列的相關(guān)性來選擇，包括空間和時(shí)間的相關(guān)性以及搜索范圍內(nèi)的 一些特殊位置。總共有以下幾個(gè)預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，零運(yùn)動(dòng)矢量、左邊塊運(yùn) 動(dòng)矢量，上邊塊運(yùn)動(dòng)矢量、右上塊運(yùn)動(dòng)矢量、左上塊運(yùn)動(dòng)矢量、最近參考幀對(duì)應(yīng)塊的運(yùn)動(dòng)矢 量或當(dāng)前塊在前一參考幀的運(yùn)動(dòng)矢量(后面兩個(gè)預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量不同時(shí)存在，前者是用于最鄰 近參考幀，后者是除最鄰近參考幀外的所有參考幀)。
步驟l. 2根據(jù)前面的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，基于最小SAD(絕對(duì)誤差和)準(zhǔn)則來選擇最佳預(yù)測(cè)運(yùn) 動(dòng)矢量，合并整像素部分相同的運(yùn)動(dòng)矢量，得到新的一個(gè)預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量集，計(jì)算各個(gè)預(yù)測(cè)運(yùn) 動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)匹配塊的SAD值，以SAD值最小的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量作為最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，選擇最佳 預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量作為搜索中心。
步驟l. 3搜索中心確定后采用第一搜索模式搜索最佳匹配點(diǎn)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量的中心偏置 原理，絕大部分運(yùn)動(dòng)矢量分布在搜索中心的[-2， +2]的范圍內(nèi)，因此第一搜索模式采用交叉 正方形-菱形模式
(1)使用交叉正方形-菱形模式在該范圍內(nèi)搜索，如圖2a所示，共13個(gè)搜索點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng) 矢量的主要分布范圍內(nèi)尋找最佳運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)算搜索中心(0點(diǎn))和以該點(diǎn)為中心至其各邊
7
距離為2個(gè)步長(zhǎng)的正方形以及該點(diǎn)為中心至其頂點(diǎn)距離為2個(gè)步長(zhǎng)的大菱形的各點(diǎn)(al、 a2、 a3、 a4、 a5、 a6、 a7、 a8、 bl、 b2、 b3、 b4)的SAD值；
(2)如最小SAD值的點(diǎn)在所述正方形邊界內(nèi)(bl、 b2、 b3、 b4中的一點(diǎn))，則以該點(diǎn)為中 心采用小菱形進(jìn)行更精細(xì)的搜索，如圖2d所示，以0點(diǎn)為中心采用小菱形(其頂點(diǎn)與搜索中 心距離為l個(gè)步長(zhǎng)的菱形)搜索，搜索點(diǎn)為0點(diǎn)及小菱形的4個(gè)頂點(diǎn)(圖2d所示的4個(gè)矩形點(diǎn)) ;如圖2e所示，以b4點(diǎn)為中心采用小菱形搜索；搜索點(diǎn)為b4點(diǎn)及小菱形的4個(gè)頂點(diǎn)(圖2e所 示的4個(gè)矩形點(diǎn))；在小菱形范圍內(nèi)的搜索點(diǎn)中選擇SAD值最小的點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)；
如最小SAD值的點(diǎn)在所述正方形邊界上(al、 a2、 a3、 a4、 a5、 a6、 a7、 a8中的一點(diǎn)) ，最佳的匹配點(diǎn)可能離搜索中心較遠(yuǎn)，則以該點(diǎn)為中心采用大菱形進(jìn)行搜索以加快搜索的速 度；如圖2b所示，以a8點(diǎn)為中心采用大菱形搜索，搜索點(diǎn)為a8點(diǎn)及大菱形超出正方形范圍的 3個(gè)點(diǎn)(圖2b所示的3個(gè)矩形點(diǎn))；如圖2c所示，以al點(diǎn)為中心采用大菱形搜索，搜索點(diǎn)為 al點(diǎn)及大菱形超出正方形范圍的5個(gè)點(diǎn)(圖2b所示的5個(gè)矩形點(diǎn))；確定大菱形范圍內(nèi)的搜索 點(diǎn)中SAD值最小的點(diǎn)是否落入大菱形的中心，如是，以該點(diǎn)為中心采用小菱形進(jìn)行搜索，再 在小菱形范圍內(nèi)選擇SAD值最小的點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)；如否，繼續(xù)以該點(diǎn)為中心采用大菱形搜 索，直至SAD值最小的點(diǎn)落入大菱形的中心，再以該點(diǎn)為中心采用小菱形進(jìn)行搜索；
步驟1.4、存儲(chǔ)在當(dāng)前參考幀上的最佳運(yùn)動(dòng)矢量。
2、 4x4以上模式的運(yùn)動(dòng)估計(jì)
在實(shí)施過程中，采用從小分割模式到大分割模式的順序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，下層模式在每一 個(gè)參考幀中的最佳匹配點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量(最佳運(yùn)動(dòng)矢量)都需要存儲(chǔ)，為它們的上層模式提供 預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量。4x4以上模式以下層模式作為基礎(chǔ)，只需保留中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量與下一層模 式子塊運(yùn)動(dòng)矢量，預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的個(gè)數(shù)可以減少很多。
步驟2. 1、下層模式的選擇，如果當(dāng)前模式有多種下層模式，選擇運(yùn)動(dòng)矢量距離最小的 一種模式作為當(dāng)前模式的參考模式4x4沒有下層模式；4x8和8x4的下層預(yù)測(cè)模式為4x4; 16x8和8xl6的下層預(yù)測(cè)模式為8x8; 16xl6與8x8的下層模式都有兩個(gè)16x8、 8xl6與8x4、 4x8 ，選擇依據(jù)如下如果兩個(gè)4x8塊的運(yùn)動(dòng)矢量距離小于兩個(gè)8x4塊的運(yùn)動(dòng)矢量距離，則選擇 4x8作為對(duì)應(yīng)的8x8塊的下層預(yù)測(cè)模式，反之選擇8x4;如果兩個(gè)8xl6塊的運(yùn)動(dòng)矢量距離小于 兩個(gè)16x8塊的運(yùn)動(dòng)矢量距離，則選擇8xl6作為對(duì)應(yīng)的16xl6塊的下層預(yù)測(cè)模式，反之選擇 16x8。
運(yùn)動(dòng)矢量距離的定義(1)式中l(wèi)MVl-MV2l為任意兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量距離的計(jì)算式，(2)式中 的MVO為m個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量的平均運(yùn)動(dòng)矢量，(3)式中的Dmv為m個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量之間的距離。<formula>formula see original document page 9</formula>當(dāng)m等于2時(shí)，(2)、 (3)式與(1)式等效，即兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量之間的距離。
當(dāng)然，上層模式的運(yùn)動(dòng)估計(jì)并不局限于對(duì)直接相鄰的上一層模式進(jìn)行預(yù)測(cè)，也可以是跨 層的預(yù)測(cè)。在4x4模式運(yùn)動(dòng)估計(jì)完之后，直接檢測(cè)一個(gè)8x8模式內(nèi)的所有4x4塊的運(yùn)動(dòng)矢量距 離，如果運(yùn)動(dòng)矢量距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值T，則這四個(gè)4x4塊的運(yùn)動(dòng)的一致性很強(qiáng)，跳過 4x8和8x4模式的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。同樣，按上述原則也可以跳過16x8和8xl6模式的運(yùn)估計(jì)。
步驟2.2、預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，4x4以上的模式有兩種預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量中值預(yù)測(cè)運(yùn)運(yùn)矢量和下 一層預(yù)測(cè)動(dòng)矢量。中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量是必須選擇的。當(dāng)前模式的下一層模式的兩個(gè)子塊，運(yùn) 動(dòng)矢量距離小于等于D(D取16，以l/4像素為單位)時(shí)，取它們的運(yùn)動(dòng)矢量平均值作為預(yù)測(cè)運(yùn) 動(dòng)矢量，否則，兩個(gè)子塊的運(yùn)動(dòng)矢量都作為預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量
由下一層預(yù)測(cè)模式的推導(dǎo)可以確定任意模式的兩個(gè)下一層模式子塊，兩個(gè)子塊的運(yùn)動(dòng)矢 量分別為MV1、 MV2，它們的平均運(yùn)動(dòng)矢量為MVO (MV0由(2)式計(jì)算得到)。當(dāng)滿足式(4)時(shí) ，當(dāng)前的候選預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量為中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量、MV1和MV2。
Dmv;^i) (0為16，并且以l/4像素為單位) (4)
否則，運(yùn)動(dòng)矢量為中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量和MVO。
步驟2.3、合并整像素部分相同的運(yùn)動(dòng)矢量，得到一個(gè)新的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量集，計(jì)算各個(gè) 預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)匹配塊的SAD值，選擇最小SAD值對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量作為搜索中心；
步驟2.4搜索中心確定后采用第二搜索模式搜索最佳匹配點(diǎn)下層預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量具有相 對(duì)位置的不變性，即一個(gè)子塊若位于另一子塊的上方，那么運(yùn)動(dòng)后仍在上方，所以上層模式 的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)與子塊的運(yùn)動(dòng)相似。如果兩個(gè)子塊的運(yùn)動(dòng)矢量距離較小，則它們的運(yùn)動(dòng)的一致性 較強(qiáng)，那么上層模式塊的運(yùn)動(dòng)就位于兩者之間。如果兩子塊的運(yùn)動(dòng)矢量距離較大，則它們運(yùn) 動(dòng)的一致性較弱，它們的上層模式塊的運(yùn)動(dòng)，不再是位于兩者之間，而是靠近其中一個(gè)子塊
根據(jù)以上的分析，使用十字形模式進(jìn)行搜索較好，所述十字形模式具體為 (1)如圖3a所示，計(jì)算搜索中心(0點(diǎn))和以該點(diǎn)為中心的步長(zhǎng)為2的十字形各點(diǎn)(cl 、c2、 c3、 c4、 dl、 d2、 d3、 d4)的SAD值；
(1)
(2)
(3)
(2 )如最小SAD值的點(diǎn)沒落在所述十字形的4個(gè)頂點(diǎn)上，則以該點(diǎn)為中心采用小正方形 (其各邊距搜索中心為l個(gè)步長(zhǎng)的正方形)進(jìn)行搜索；以圖3c所例，以d4點(diǎn)為中心采用十字 形搜索，搜索點(diǎn)為d4點(diǎn)及小正方形超出十字形范圍的4個(gè)點(diǎn)(圖3c中的4個(gè)矩形點(diǎn))；以圖 3d為例，以O(shè)點(diǎn)為中心采用十字形搜索，搜索點(diǎn)為0點(diǎn)及小正方形超出十字形范圍的4個(gè)點(diǎn)( 圖3d中的4個(gè)矩形點(diǎn))；選擇SAD值最小的點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)；
如最小SAD值的點(diǎn)落在所述十字形的頂點(diǎn)上，則以該點(diǎn)為中心繼續(xù)采十字形進(jìn)行搜索， 以圖3b為例，以c4點(diǎn)為中心采用十字形搜索，搜索點(diǎn)為c4及十字形超出原十字形范圍的6個(gè) 點(diǎn)(圖3b中的6個(gè)矩形點(diǎn))，直至搜索范圍內(nèi)SAD值最小的點(diǎn)不在十字形頂點(diǎn)上，再采用小正 方形模式進(jìn)行精確搜索，以小正方形范圍內(nèi)SAD值最小的點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)。
步驟2.5、存儲(chǔ)在當(dāng)前參考幀上的最佳運(yùn)動(dòng)矢量，直至最上層模式搜索完畢。
權(quán)利要求
1.快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，以最小分割模式為最下層模式，以最大分割模式為最上層模式，采用至下而上的順序進(jìn)行預(yù)測(cè)a對(duì)最下層模式塊預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，確定最下層模式塊最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量；b根據(jù)最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量確定搜索中心；c搜索中心確定后采用第一搜索模式搜索最佳匹配點(diǎn)，并存儲(chǔ)最佳運(yùn)動(dòng)矢量，進(jìn)入上一層模式；d當(dāng)前層模式使用下一層模式的運(yùn)動(dòng)矢量來預(yù)測(cè)當(dāng)前層搜索中心；e搜索中心確定后采用第二搜索模式搜索最佳匹配點(diǎn)，并存儲(chǔ)最佳運(yùn)動(dòng)矢量；判斷當(dāng)前層是否為最上層，如否，進(jìn)入上一層模式，回到步驟d，如是，搜索完畢。
2.如權(quán)利要求l所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，步驟a所述對(duì) 最下層模式塊預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量采用的預(yù)測(cè)方包括中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，零運(yùn)動(dòng)矢量、左邊塊運(yùn) 動(dòng)矢量，上邊塊運(yùn)動(dòng)矢量、右上塊運(yùn)動(dòng)矢量、左上塊運(yùn)動(dòng)矢量、最近參考幀對(duì)應(yīng)塊的運(yùn)動(dòng)矢 量或當(dāng)前塊在前一參考幀的運(yùn)動(dòng)矢量，其中最近參考幀對(duì)應(yīng)塊的運(yùn)動(dòng)矢量與當(dāng)前塊在前一參 考幀的運(yùn)動(dòng)矢量不同時(shí)存在，前者是用于最鄰近參考幀，后者是除最鄰近參考幀外的所有參 考幀；步驟a所述最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量為所有預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量中SAD值最小的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量。
3.如權(quán)利要求l所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟d中下一層模式有2種分割模式時(shí)，選擇該層中子塊運(yùn)動(dòng)矢量距離較小的分割模式作為對(duì)應(yīng)的當(dāng)前層的下一層預(yù)測(cè)模式。
4.如權(quán)利要求l所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，步驟d具體為:在中值預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量與下一層模式的最佳運(yùn)動(dòng)矢量之中選取SAD值最小的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前層模式的最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量；再根據(jù)最佳預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量確定當(dāng)前層的搜索中心。
5.如權(quán)利要求4所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，當(dāng)前模式的下一層模式的兩個(gè)子塊的運(yùn)動(dòng)矢量距離如小于或等于設(shè)定值D，則所述下一層模式的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量為兩個(gè)子塊的運(yùn)動(dòng)矢量平均值；否則，所述下一層模式的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量為兩個(gè)子塊的運(yùn) 動(dòng)矢量。
6.如權(quán)利要求4所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，如當(dāng)前層模式 內(nèi)所有子塊的運(yùn)動(dòng)矢量距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值T，則跳過對(duì)相鄰上一層模式的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。
7.如權(quán)利要求l所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述第一搜索 模式為交叉正方形-菱形模式；所述交叉正方形-菱形模式具體為(1) 計(jì)算搜索中心和以該點(diǎn)為中心的步長(zhǎng)為2的正方形、大菱形的各點(diǎn)的SAD值；(2) 如最小SAD值的點(diǎn)在所述正方形邊界內(nèi)，則以該點(diǎn)為中心采用小菱形進(jìn)行搜索， 進(jìn)入步驟(3);如最小SAD值的點(diǎn)在所述正方形邊界上，則以該點(diǎn)為中心采用大菱形進(jìn)行搜索，確定大 菱形范圍內(nèi)SAD值最小的點(diǎn)是否為大菱形的中心，如是，則以該點(diǎn)為中心采用小菱形進(jìn)行搜 索，進(jìn)入步驟(3);如否，則該點(diǎn)為中心繼續(xù)采用采用大菱形進(jìn)行搜索，直至大菱形范圍 內(nèi)SAD值最小的點(diǎn)落入大菱形的中心，再采用小菱形進(jìn)行搜索，進(jìn)入步驟(3);(3) 選擇如最小SAD值的點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求l所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述第二搜索 模式為十字形模式；所述十字形模式具體為(1) 計(jì)算搜索中心和以該點(diǎn)為中心的步長(zhǎng)為2的十字形各點(diǎn)的SAD值；(2) 如最小SAD值的點(diǎn)未落在所述十字形的頂點(diǎn)上，則以該點(diǎn)為中心采用小正方形進(jìn) 行搜索，進(jìn)入步驟(3);如否，則以該點(diǎn)為中心繼續(xù)采十字形進(jìn)行搜索，直至最小SAD值的點(diǎn)未落在所述十字形 的頂點(diǎn)上，再采用小正方形進(jìn)行搜索，進(jìn)入步驟(3);(3) 選擇如最小SAD值的點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求l所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述最下層模 式為4x4模式，最上層模式為16xl6模式，其中，自下而上的預(yù)測(cè)模式順序?yàn)?x4， 4x8或 8x4， 8x8， 16x8或8xl6， 16x16。
全文摘要
本發(fā)明涉及視頻編碼的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于下層預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量與多模式搜索的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法；本發(fā)明提供的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法以最小分割模式為最下層模式，以最大分割模式為最上層模式，采用至下而上的順序的預(yù)測(cè)搜索中心；搜索中心確定后搜索最佳匹配點(diǎn)，并存儲(chǔ)最佳運(yùn)動(dòng)矢量；本發(fā)明的有益效果是，在保證視頻編碼圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低編碼器復(fù)雜度，適用于高清視頻圖像編碼。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101193303SQ20081030004
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者莫啟會(huì), 魯國(guó)寧 申請(qǐng)人:四川虹微技術(shù)有限公司