視頻編碼中的快速塊運動估計方法和裝置的製作方法

2023-05-16 02:30:16

專利名稱：視頻編碼中的快速塊運動估計方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及視頻編碼技術領域，特別涉及一種視頻編碼中的快速塊運動估 計方法和裝置。
背景技術：
視頻編碼一般釆取基於塊的編碼方式，即把視頻中的一幀圖像分成多個互 不重疊的矩形塊，之後對這些塊進行編碼。
例如視頻會議中，背景可能是不變的，而只有人物、或人物的肢體在畫面 上移動，那麼，對於活動的部分，在相鄰的兩幀圖像(或當前幀與當前幀之前 的某一幀)中，顯示同一內容的塊，其位置可能不同，也就是說發生了一定的 位移，當然，這個塊顯示的內容在前後兩幀中也可能發生一定的變化，這裡稱 後一幀中的這個塊為當前塊，前一幀(或所述當前幀之前的某一幀，可以統稱 為參考幀)中的這個塊為匹配塊。而在視頻中，當前幀與參考幀中存在很多這 樣的塊，即幀間具有相關性，那麼，在參考幀編碼的基礎上，當前幀不必像參 考幀一樣全部進行編碼，因為當前幀與參考幀中存在很多相同的數據信息，即 幀間冗餘。通常的做法是，用當前塊減去匹配塊，得到餘塊和兩塊之間的位移， 之後，對得到的餘塊和位移數據信息進行編碼，以進行後續的傳輸或存儲等操 作。這樣，根據匹配塊的編碼信息及當前塊的餘塊和位移信息，可以恢復當前 塊的圖像，這一過程中，對當前塊的餘塊和位移信息的編碼要比當前塊完全的 編碼小很多，對一幀圖像而言，後一幀的編碼要比前一幀的編碼小很多，因此， 可以節約傳輸位率。
對差和(Sum of Absolute Difference, SAD)來計算。 一幀圖像被劃分為非重 疊的矩形塊， 一般可以是16x16像素的塊，計算當前幀和參考幀中的兩個塊的 16x16像素中每個相同位置上的像素的差的絕對值之和，用公式可以表示為
formula see original document page 6 其中，i， j分別表示像素橫軸序號和縱軸序號，x表示當前塊，y表示參
考幀圖像中的一個塊。
所得的SAD值越小，說明這兩個塊匹配度越高，即y越可能是x的匹配 塊。計算當前塊在參考幀中的匹配塊時，需要選定參考幀中的一些塊來做計算， 這裡稱之為候選塊。在候選塊中找到匹配塊後，可以得到兩塊之間的位移矢量， 即對塊做出運動估計。上面內容可以如圖l所示。圖1中，當前幀中的當前塊 為x, y是參考幀中的候選塊，當確定y是x的匹配塊後，得到x與y的之間 的運動矢量，即圖中的MV，從而完成當前塊的運動估計，之後可以進行編碼 等後續處理。該過程中，將參考幀中的哪些塊作為候選塊進行匹配塊的運算， 對於能否快速準確找到匹配塊存在^f艮大的影響。
下面介紹現有技術中一種塊運動估計方法一h字架搜索方法。在介紹該方 法之前，首先介紹一種搜索模式一小鑽石搜索模式，如圖2所示，該搜索模式 中由5個點組成菱形(鑽石形)，同一行或同一列上相鄰的兩點相隔一個^f象素 (圖2中一個最小的方塊代表一個像素)。該搜索才莫式下，以參考幀中與當前 塊位置相同的塊的中心點為中心，即為前述鑽石形的中心點，分別計算以前述 鑽石形的5個點為中心的塊與當前塊的匹配度，即計算SAD值。當計算得到 當前5個點範圍內中心點的SAD值最小時，該搜索模式完成；當計算得到當 前5個點中SAD值最小的點不是中心點時，以SAD值最小的點為中心點構造 小鑽石，重複計算構造的小鑽石各個點為中心的塊與當前塊的SAD值，直到 得到小鑽石的SAD值最小的點為中心點為止。上面 的小鑽石搜索模式中，5 個點中四周的點與中心點在水平方向或垂直方向上距離為一個像素，因此成該
搜索模式大小為1。
下面介紹十字架搜索方法，包括
步驟A1:計算當前塊與參考幀同一位置的候選塊的SAD值，如果得到的 SAD值小於預設的門卩艮值時，則當前塊相對於所述候選塊的運動矢量為0,此 時該:溲索完畢；否則，轉步驟A2。
步驟A2:判斷當前塊是否為左邊界塊，如果是，轉步驟A3;如果否，轉
步驟A4。
所述左邊界塊為一幀視頻中除最左上頂角塊之外的最左邊的塊，如圖3
所示，在左上頂角的塊為左上邊界塊，除左上邊界塊的最左邊的塊為該幀圖像 中的左邊界塊，相應地，除左上邊界塊的最上面的塊為上邊界塊。相應地，當
前塊的左塊、上塊和右上塊如圖3中所示。
步驟A3:設定搜索模式大小為2,分別計算參考幀中距離搜索窗口中心 為2的4個點對應的候選塊與當前塊的SAD值，並找出這4個SAD值和中心 點的SAD值中的最小值，轉步驟A5。
步驟A4:搜索模式大小為當前塊的左塊的運動矢量在水平方向和垂直方 向上絕對值分量的最大值，分別計算參考幀中在水平及垂直方向上距離搜索窗 口中心為上述搜索模式大小的4個點對應的候選塊與當前塊的SAD值，找出 這4個SAD值和中心點SAD值中的最小值，轉步驟A5。
左塊的運動矢量在x和y軸上有兩個分量，該步驟中，搜索模式大小為這 兩個分量中的大的值。
步驟A5:以上一步計算的最小SAD點為中心，構成小鑽石搜索模式，繼 續計算新增4點的SAD,找出這4點的SAD值和中心點SAD值中的最小SAD, 如果最小值的點與中心點重合，則由該最小值點對應的候選塊為當前塊的最佳 匹配塊，停止搜索；否則，重複此步驟直到搜索窗口邊緣。最佳匹配塊到當前 塊之間的位移矢量為當前塊最終運動矢量。
但是，從上面過程中可以看出，步驟A4中如果當前塊不是左邊界塊，僅 以當前塊的左塊的運動矢量在水平方向和垂直方向上的最大值作為搜索模式 大小，沒有考慮預測方向，顯然，預測結果不理想。而一般地，當前塊運動情 況不僅與左塊的運動方向和位移有關係，還與其上塊、左塊、上右塊等鄰塊有 關係，因此，現有技術僅參考左塊運動情況的方式不全面，很可能由於左塊並 不是與當前塊運動最一致的塊而導致搜索偏離真正的匹配塊，即導致對匹配塊 不準確預測。

發明內容
本發明的目的是提供一種^L頻編碼中的快速塊運動估計方法和裝置，以克 服現有技術中僅參考左塊運動情況而導致對匹配塊不準確預測的問題。
為解決上述技術問題，本發明提供一種視頻編碼中的快速塊運動估計方法
和裝置是這樣實現的
一種視頻編碼中的快速塊運動估計方法，包括
當前塊為非邊界塊時，計算當前塊鄰塊的運動矢量中值；
計算當前塊與參考幀中由運動矢量中值指向的候選塊之間的絕對差和
SAD值；
比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於預設值時，則該候選 塊為匹配塊，停止搜索，將該SAD值對應的矢量作為當前塊的最終運動矢量； 當得到的SAD值不小於預設值時，當前塊鄰塊的運動矢量中值作為初始最佳 預測矢量；
以上述初始最佳預測矢量指向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方法，直 到小鑽石搜索中的最小SAD值的點與小鑽石算法的中心重合或到達搜索窗口 邊緣，此時最小SAD點對應的候選塊為匹配塊，匹配塊與當前塊之間的位移 為當前塊的最終運動矢量。
所述計算當前塊鄰塊的運動矢量中值由以下方式實現 計算左塊、上塊和上右塊的運動矢量的水平分量的中值與垂直分量的中值 構成的矢量。
以初始最佳預測矢量指向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方法之前還包
括
當前塊為上邊界塊時，計算參考幀中與當前塊位置相同的候選塊和當前塊 之間的第一 SAD值；
比較得到的第一 SAD值與預設值，當得到的第一 SAD值小於預設值時， 則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0;當得到的第一SAD 值不小於預設值時，計算當前塊上塊運動矢量在參考幀中對應的候選塊和當前 塊之間的第二 SAD值，並將第一 SAD值與第二 SAD值中小的一個對應的矢
量作為初始最佳預測矢量。
以初始最佳預測矢量指向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方法之前還包
括
當前塊為左邊界塊時，計算參考幀中與當前塊位置相同的候選塊和當前塊 之間的第三SAD值；
比較得到的第三SAD值與預設值，當小於預設值時，則該候選塊為匹配 塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0;當不小於預設值時，計算左塊運動矢 量在參考幀中對應的候選塊和當前塊之間的第四SAD值，並將第三SAD值與 第四SAD值中小的一個對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
所述以初始最佳預測矢量指向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方法之前 還包括
當前塊為左上邊界塊時，計算參考幀中與當前塊位置相同的候選塊和當前 塊之間的SAD值；
比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於預設值時，則該候選 塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0;當得到的SAD值不小於預 設值時，將該SAD值對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
所述預設值設為512。
一種視頻編碼中的快速塊運動估計裝置，包括運動矢量中值計算單元71， 中值候選塊SAD計算單元72,比較單元73，運動矢量計算單元74,其中，
運動矢量中值計算單元71,當前塊為非邊界塊時，用於計算當前塊鄰塊 的運動矢量中值；
中值候選塊SAD計算單元72，與運動矢量中值計算單元71相連，用於 計算當前塊與參考幀中由運動矢量中值指向的候選塊之間的SAD值；
比較單元73,與中值候選塊SAD計算單元72相連，用於比較得到的SAD 值與預設值，當得到的SAD值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜 索，將該SAD值對應的矢量作為當前塊的最終運動矢量；當得到的SAD值不 'J、於預設值時，將當前塊鄰塊的運動矢量中值作為初始最佳預測矢量；
運動矢量計算單元74,與比較單元73相連，用於以初始最佳預測矢量指 向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方法，直到小鑽石搜索中的最小SAD值 的點與小鑽石算法的中心重合或到達搜索窗口邊緣，此時最小SAD點對應的 候選塊為匹配塊，匹配塊與當前塊之間的位移為當前塊的最終運動矢量。
還包括第一SAD計算單元75，上邊界塊預測矢量計算單元76，其中，
第一SAD計算單元75,當前塊為上邊界塊時，用於計算參考幀中與當前 塊位置相同的候選塊和當前塊之間的第一 SAD值；
上邊界塊預測矢量計算單元76,與第一 SAD計算單元75和運動矢量計 算單元74相連，用於比較得到的第一 SAD值與預設值，當得到的第一 SAD 值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0; 當得到的第一 SAD值不小於預設值時，計算當前塊上塊運動矢量在參考幀中 對應的候選塊和當前塊之間的第二 SAD值，並將第一 SAD值與第二 SAD值 中小的一個對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
還包括第二SAD計算單元77,左邊界塊預測矢量計算單元78，其中，
第二SAD計算單元77,當前塊為左邊界塊時，用於計算參考幀中與當前 塊位置相同的候選塊和當前塊之間的第三SAD值；
左邊界塊預測矢量計算單元78,與第二 SAD計算單元77和運動矢量計 算單元74相連，用於比較得到的第三SAD值與預設值，當得到的SAD值小 於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0;當得 到的SAD值不小於預設值時，計算左塊運動矢量在參考幀中對應的候選塊和 當前塊之間的第四SAD值，並將第三SAD值與第四SAD值中小的一個對應 的矢量作為初始最佳預測矢量。
還包括第三SAD計算單元79,左上邊界塊預測矢量計算單元80,其中，
第三SAD計算單元79,當前塊為左上邊界塊時，用於計算參考幀中與當 前塊位置相同的候選塊和當前塊之間的SAD值；
左上邊界塊預測矢量計算單元80,與第三SAD計算單元79和運動矢量 計算單元74相連，用於比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於
預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0;當得到 的SAD值不小於預設值時，將該SAD值對應的矢量作為初始最佳預測矢量。 由以上本發明提供的技術方案可見，本發明中，當前塊為非邊界塊時，計 算當前塊鄰塊的運動矢量中值，並計算當前塊與運動矢量中值指向的候選塊之 間的SAD值，該方式綜合考慮了當前塊周圍的鄰塊的運動信息，^f吏搜索的候 選塊可以快速準確的落到最佳匹配塊的範圍。而且，本發明比較得到的運動矢 量中值指向的候選塊之間的SAD值與預設值，當SAD值小於預設值時，該候 選塊為匹配塊，停止搜索，這樣，可以儘早的確定運動矢量中值指向的候選塊 是否是匹配塊，降低了搜索時間和搜索複雜度，提高了搜索效率。


圖1為當前塊、匹配塊與運動矢量之間的關係圖； 圖2為小鑽石的示意圖3為邊界塊及當前塊與其鄰塊之間的位置關係圖； 圖4為本發明方法實施例的流程圖； 圖5為運動矢量中值示意圖； 圖6為從運動矢量中值開始做小鑽石搜索的示意圖； 圖7為本發明裝置實施例的框圖。
具體實施例方式
本發明提供一種視頻編碼中的快速塊運動估計方法，當前塊為非邊界塊 時，計算當前塊鄰塊的運動矢量中值，並計算當前塊與運動矢量中值指向的候 選塊之間的SAD值；比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於預 設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，將該SAD值對應的矢量作為當前 塊的最終運動矢量，當得到的SAD值不小於預設值時，當前塊鄰塊的運動矢 量中值作為初始最佳預測矢量；以初始最佳預測矢量指向的點為中心，重複使 用小鑽石搜索方法，直到小鑽石搜索中的最小SAD值的點與小鑽石搜索的中 心重合或到達搜索窗口邊緣，此時最小SAD點對應的候選塊為匹配塊，匹配 塊與當前塊之間的位移為當前塊的最終運動矢量。
現有技術中，僅以左塊的運動矢量作為參考的方式下，特別是左塊為穩態 塊或亞穩態塊(穩態塊意指靜止塊，即當前塊相對於前一幀同樣位置的塊沒有 運動，亞穩態塊指運動位移很小可以忽略其運動的塊)，那麼僅以左塊做參考 的方式顯然是不合適的。當前塊的典型預測塊一般為左塊、上塊和右上塊的最 佳組合，也就是說，三個塊的聯合作用才可以比較準確的預測當前塊運動，且 以運動幅度進行全方位搜索必然會產生冗餘搜索，因此，僅以左塊為候選塊過 於片面，其預測性能還有進一步改進的餘地。。
本領域技術人員知道， 一幀圖像中的塊按照光4冊順序掃描，也就是按照先
行後列(第1行第1歹'J,第1行第2列，...，第2行第1歹'j ，第2行第2列，...) 的順序掃描。非邊界塊的運動矢量由邊界塊的運動矢量預測得來。如果邊界塊 運動矢量預測不準確，將直接影響後面非邊界塊的運動矢量計算準確度。對於 邊界塊，如上邊界塊和左邊界塊，由於包含的運動比較少並且預測信息也少， 容易引起不準確預測，因此，初始的搜索模式與非邊界塊的不同。例如，除左 上角邊界塊之外，上邊界塊只有左邊的預測鄰塊，沒有上邊塊和上右邊塊；左 邊界塊有上邊和上右邊的預測鄰塊，但沒有左塊。那麼，對於邊界塊應該根據 其位置參考其周圍存在的塊的運動矢量。對於非邊界塊，應該充分參考其周圍 塊的運動矢量，例如，可以綜合考慮當前塊的左上塊、上塊、上右塊、左塊等 的運動矢量。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和實施方 式對本發明作進一步的詳細說明。
圖4示出了本發明方法實施例的流程，如圖所示，包括 步驟401:當前塊為非邊界塊時，計算當前塊鄰塊的運動矢量中值。 本步驟中對非邊界塊計算其鄰塊的運動中值矢量。
所謂幾個矢量的中值是這幾個矢量的水平分量的中值與垂直分量的中值 構成的矢量。這裡的當前塊鄰塊可以包括左塊、上塊和上右塊這一最佳組合， 因此，計算當前塊鄰塊的運動矢量中值即為計算左塊、上塊和上右塊的運動矢 量的水平分量的中值與垂直分量的中值構成的矢量。
圖5示出了幾個運動矢量與初始預測矢量的關係。如圖中，MVleft， MVt。p、
MVt。p-right分別代表左塊、上塊和上右塊的運動矢量，取這三個矢量的中值即
為矢量MVmedian。
當SAD值不小於預設門限值，而當前塊為上邊界塊時，計算參考幀中與 當前塊位置相同的塊與當前塊的SAD值，以及左塊運動矢量在參考幀中對應 的塊與當前塊的SAD值，將SAD值小的塊到當前塊的矢量作為初始最佳預測 矢量。
步驟402:計算當前塊與參考幀中由運動矢量中值指向的候選塊之間的 SAD值。
參考幀中存在與當前塊位置相同的塊相隔所述運動矢量中值的候選塊，該 步驟計算該候選塊與當前塊的SAD值。
步驟403:比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於預設值時， 則該候選塊為匹配塊，停止搜索，將該SAD值對應的矢量作為當前塊的最終 運動矢量；當得到的SAD值不小於預設值時，當前塊鄰塊的運動矢量中值作 為初始最佳預測矢量。
實際視頻通常包含一些平滑的、緩慢變化的或靜止的穩態塊(或亞穩態 塊)，有文獻報導，大約98%以上的穩態塊(或亞穩態塊)在與當前塊的SAD 值小於512，如果這些穩態塊(或亞穩態塊)的初始最佳預測矢量設置為0, 那麼，後續搜索匹配塊的過程可以降低複雜度，節省時間，同時，不損失圖像 質量。
加入預設值的目的是檢測穩態塊(或亞穩態塊)，預設的門限值例如可以 是512。如果中心SAD，即在當前塊和參考幀內的相同位置的候選塊之間的 SAD小於512，則認為當前塊為穩態塊，如果這些穩態塊能夠提前檢測出來， 那麼可以避免對穩態塊的不必要搜索計算。因此，當得到的SAD值小於預設 值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，將該SAD值對應的矢量作為當前塊 的運動矢量。而當得到的SAD值不小於預設值時，即由運動矢量中值指向的 候選塊不是穩態塊，而這個運動矢量中值指向的點一般地為匹配塊最可能在的
區域，因此，下一步需要將這個運動矢量中值作為初始最佳預測矢量，從該矢 量中值指向的點開始:t叟索最佳匹配塊。
而對於邊界塊，由於邊界塊的鄰塊較少，鄰塊信息也不全，而且，相對於 這些很少鄰塊的運動矢量指向的候選塊， 一般地，參考幀中與當前塊位置相同 的塊更易成為最佳匹配塊。因此，對於邊界塊初始最佳預測矢量的計算，與上 面的非邊界塊應該有所不同。根據邊界塊所處位置的不同，計算方法分為以下
a、 b、 c三種
a、 當前塊為上邊界塊時，計算參考幀中與當前塊位置相同的候選塊和當 前塊之間的第一SAD值；之後，比較得到的第一SAD值與預設值，當得到的 第一 SAD值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，搜索完成，當前塊的運動 矢量為0;當得到的第一 SAD值不小於預設值時，計算當前塊的上塊運動矢 量在參考幀中對應的候選塊和當前塊之間的第二 SAD值，並將第一 SAD值與 第二 SAD值中小的一個對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
首先比較當前塊(上邊界塊)和參考幀中與當前塊同一位置的塊的第一 SAD值，第一SAD值小於預設值時，確定該候選塊為匹配塊，停止搜索，當 前塊的運動矢量為0。這樣做的目的是為了及早檢測穩態塊和亞穩態塊，避免 後續不必要的匹配搜索計算。
對於上邊界塊，即一幀中的第一行塊(除左上邊界塊)，每個上邊界塊都 有一個左塊。而前面提到的現有技術中即僅採用左塊來進行搜索，當存在穩態 塊或亞穩態塊時，這樣的方法是不夠的。因此，這裡，對於上邊界塊，當第一 SAD值不小於預設值時，採用左塊的運動矢量進行搜索的同時，還對參考幀 中與當前塊位置相同的塊進行搜索，即計算上面兩個塊與當前塊的SAD值， 並將SAD值小的塊與當前塊的矢量作為初始最佳預測矢量。這樣做，儘可能 的使當前塊自適應地跟蹤相鄰塊的運動，4艮好地利用鄰塊運動矢量，更加準確 的預測當前塊的初始的預測矢量，進一步縮短後續搜索的路徑，儘快找到全局 最優匹配點。
b、 當前塊為左邊界塊時，計算參考幀中與當前塊位置相同的候選塊和當
前塊之間的第三SAD值；之後，比較得到的第三SAD值與預設值，當得到的 SAD值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量 為0;當得到的第三SAD值不小於預設值時，計算左塊運動矢量在參考幀中 對應的候選塊和當前塊之間的第四SAD值，並將第三SAD值與第四SAD值 中小的 一個對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
首先比較當前塊(左邊界塊)和參考幀中與當前塊同一位置的塊的第三 SAD值，第三SAD值小於預設值時，確定該候選塊為匹配塊，停止搜索，當 前塊的運動矢量為0。這樣做的目的也是為了及早檢測穩態塊和亞穩態塊，避 免後續不必要的匹配搜索計算。
與a類似的，對於左邊界塊，即一幀中的第一列塊(除左上邊界塊)，每 個左邊界塊都有一個上塊。而由於一般視頻序列的大部分運動主要集中於水平 和垂直方向，為進一步簡化計算，對於左邊界塊，當第三SAD值不小於預設 值時，這裡採用上塊的運動矢量進行搜索的同時，同時，還對參考幀中與當前 塊位置相同的塊進行搜索，即計算上面兩個塊與當前塊的SAD值，並將SAD 值小的塊與當前塊的位移作為初始最佳預測矢量。這樣做，也是儘可能的使當 前塊自適應地3艮蹤相鄰塊的運動，^艮好地利用鄰塊運動矢量，更加準確的預測 當前塊的初始的預測矢量，進一步縮短後續搜索的路徑，儘快找到全局最優匹 配點。
c、當前塊為左上邊界塊時，計算參考幀中與當前塊位置相同的候選塊和 當前塊之間的SAD值；之後，比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD 值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0; 當得到的SAD值不小於預設值時，將該SAD值對應的矢量作為初始最佳預測 矢量。
這樣做的原因與上面b、 c中的類似，在此不再贅述。
步驟404:以初始最佳預測矢量指向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方 法，直到小鑽石搜索中的最小SAD值的點與小鑽石搜索的中心重合或到達搜 索窗口邊緣，此時最小SAD點對應的候選塊為匹配塊，匹配塊與當前塊之間 的位移為當前塊的最終運動矢量。
該步驟可以如圖6所示，以圖中預測矢量MV加dian所指向的點為中心，計
算該中心的SDSP中邊界點和中心點對應的候選塊與當前塊的SAD (中心點 對應的候選塊與當前塊的SAD已在步驟402中計算得到)，比l交這些SAD, 找到最小SAD。如果最小SAD為中心點對應的塊，則該中心點對應的塊為匹 配塊，參考幀中與當前塊位置相同的塊到匹配塊的位移矢量即為當前塊的運動 矢量，搜索完成；如果最小SAD點為SDSP周圍的四個點中的一個，則以該 最小SAD點為中心，再組成新的SDSP,類似的，計算新SDSP的4個邊界點 對應塊與當前塊的SAD,並在這4個點SAD和中心SAD中比較，得到新的 最小SAD值。如此反覆，直到最小SAD值對應的點與SDSP的中心點重合， 確定該中心點對應的候選塊為匹配塊，參考幀中與當前塊位置相同的塊到匹配 塊的位移矢量即為當前塊的運動矢量，搜索完成。
或者，當最小SAD值對應的候選塊位於參考幀的邊緣且不再變化，以此 時該最小SAD值對應的候選塊為匹配塊。
採用SDSP方式作進一步搜索，由於該方式以l像素單位在更小範圍內密 集搜索，可以更加準確的找到匹配塊。
之後，可以由得到的運動矢量和當前塊的其它相關信息進行後續的編碼或 存儲等操作。
由上述方法實施例可見，當前塊為非邊界塊時，計算當前塊鄰塊的運動矢 量中值，並計算當前塊與運動矢量中值指向的候選塊之間的SAD值，該方式 綜合考慮了當前塊周圍的鄰塊的運動信息，使搜索的候選塊可以快速準確的落 到最佳匹配塊的範圍。而且，本發明比較得到的運動矢量中值指向的候選塊之 間的SAD值與預設值，當SAD值小於預設值時，該候選塊為匹配塊，停止搜 索，這樣，可以儘早的確定運動矢量中值指向的候選塊是否是靜止塊，降低了 搜索時間和搜索複雜度，提高了搜索效率。
以下介紹本發明的裝置實施例。圖7示出了該裝置實施例的框圖。 一種的視頻編碼中的塊運動估計裝置，包括運動矢量中值計算單元71，
中值候選塊SAD計算單元72，比較單元73，運動矢量計算單元74,其中，
運動矢量中值計算單元71,當前塊為非邊界塊時，用於計算當前塊鄰塊 的運動矢量中值；
中值候選塊SAD計算單元72，與運動矢量中值計算單元71相連，用於 計算當前塊與參考幀中由運動矢量中值指向的候選塊之間的SAD值；
比庫交單元73，與中值候選塊SAD計算單元72相連，用於比專支得到的SAD 值與預設值，當得到的SAD值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜 索，將該SAD值對應的矢量作為當前塊的最終運動矢量；當得到的SAD值不 小於預設值時，將當前塊鄰塊的運動矢量中值作為初始最佳預測矢量；
運動矢量計算單元74,與比較單元73相連，用於以初始最佳預測矢量指 向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方法，直到小鑽石搜索中的最小SAD值 的點與小鑽石搜索中的中心重合或到達搜索窗口邊緣，此時最小SAD點對應 的候選塊為匹配塊，匹配塊與當前塊之間的位移為當前塊的最終運動矢量。
還可以包括第一 SAD計算單元75，上邊界塊預測矢量計算單元76,其中，
第一SAD計算單元75，當前塊為上邊界塊時，用於計算參考幀中與當前 塊位置相同的候選塊和當前塊之間的第一 SAD值；
上邊界塊預測矢量計算單元76,與第一 SAD計算單元75和運動矢量計 算單元74相連，用於比較得到的第一 SAD值與預設值，當得到的第一 SAD 值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0; 當得到的第一 SAD值不小於預設值時，計算上塊運動矢量在參考幀中對應的 候選塊和當前塊之間的第二 SAD值，並將第一 SAD值與第二 SAD值中小的 一個對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
還可以包括第二 SAD計算單元77,左邊界塊預測矢量計算單元78，其中，
第二SAD計算單元77，當前塊為左邊界塊時，用於計算參考幀中與當前 塊位置相同的候選塊和當前塊之間的第三SAD值；
左邊界塊預測矢量計算單元78,與第二 SAD計算單元77和運動矢量計 算單元74相連，用於比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於預
設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0;當得到的 SAD值不小於預設值時，計算當前塊左塊運動矢量參考幀中對應的候選塊和 當前塊之間的第四SAD值，並將第三SAD值與第四SAD值中小的一個對應 的矢量作為初始最佳預測矢量。
還可以包括第三SAD計算單元79，左上邊界塊預測矢量計算單元80，其
中，
第三SAD計算單元79，當前塊為左上邊界塊時，用於計算參考幀中與當 前塊位置相同的候選塊和當前塊之間的SAD值；
左上邊界塊預測矢量計算單元80,與第三SAD計算單元79和運動矢量 計算單元74相連，用於比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於 預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為O;當得到 的SAD值不小於預設值時，將該SAD值對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
利用上述裝置實施例實現視頻編碼中快速塊運動估計的方法與前面的方 法類似，在此不再贅述。
雖然通過實施例描繪了本發明，本領域普通技術人員知道，本發明有許多 變形和變化而不脫離本發明的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化 而不脫離本發明的精神。
權利要求
1.一種視頻編碼中的快速塊運動估計方法，其特徵在於，包括:當前塊為非邊界塊時，計算當前塊鄰塊的運動矢量中值；計算當前塊與參考幀中由運動矢量中值指向的候選塊之間的絕對差和SAD值；比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，將該SAD值對應的矢量作為當前塊的最終運動矢量；當得到的SAD值不小於預設值時，當前塊鄰塊的運動矢量中值作為初始最佳預測矢量；以上述初始最佳預測矢量指向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方法，直到小鑽石搜索中的最小SAD值的點與小鑽石算法的中心重合或到達搜索窗口邊緣，此時最小SAD點對應的候選塊為匹配塊，匹配塊與當前塊之間的位移為當前塊的最終運動矢量。
2、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述計算當前塊鄰塊的運動 矢量中值由以下方式實現計算左塊、上塊和上右塊的運動矢量的水平分量的中值與垂直分量的中值 構成的矢量。
3、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，以初始最佳預測矢量指向的 點為中心，重複使用小鑽石搜索方法之前還包括當前塊為上邊界塊時，計算參考幀中與當前塊位置相同的候選塊和當前塊 之間的第一SAD值；比較得到的第一 SAD值與預設值，當得到的第一 SAD值小於預設值時， 則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0;當得到的第一SAD 值不小於預設值時，計算當前塊上塊運動矢量在參考幀中對應的候選塊和當前 塊之間的第二 SAD值，並將第一 SAD值與第二 SAD值中小的一個對應的矢 量作為初始最佳預測矢量。
4、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，以初始最佳預測矢量指向的 點為中心，重複使用小鑽石搜索方法之前還包括 當前塊為左邊界塊時，計算參考幀中與當前塊位置相同的候選塊和當前塊之間的第三SAD值；比較得到的第三SAD值與預設值，當小於預設值時，則該候選塊為匹配 塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0;當不小於預設值時，計算左塊運動矢 量在參考幀中對應的候選塊和當前塊之間的第四SAD值，並將第三SAD值與 第四SAD值中小的一個對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
5、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述以初始最佳預測矢量指 向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方法之前還包括當前塊為左上邊界塊時，計算參考幀中與當前塊位置相同的候選塊和當前 塊之間的SAD值；比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於預設值時，則該候選 塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0;當得到的SAD值不小於預 設值時，將該SAD值對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
6、 如權利要求l、 3、 4和5中任一項所述的方法，其特徵在於，所述預 設值設為512。
7、 一種視頻編碼中的快速塊運動估計裝置，其特徵在於，包括運動矢量 中值計算單元(71),中值候選塊SAD計算單元(72),比較單元(73)，運動 矢量計算單元(74)，其中，運動矢量中值計算單元(71),當前塊為非邊界塊時，用於計算當前塊鄰 塊的運動矢量中值；中值候選塊SAD計算單元(72),與運動矢量中值計算單元(71)相連， 用於計算當前塊與參考幀中由運動矢量中值指向的候選塊之間的SAD值；比較單元(73 )，與中值候選塊SAD計算單元(72 )相連，用於比較得到 的SAD值與預設值，當得到的SAD值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊， 停止搜索，將該SAD值對應的矢量作為當前塊的最終運動矢量；當得到的SAD 值不小於預設值時，將當前塊鄰塊的運動矢量中值作為初始最佳預測矢量；運動矢量計算單元(74),與比較單元(73)相連，用於以初始最佳預測 矢量指向的點為中心，重複使用小鑽石搜索方法，直到小鑽石搜索中的最小SAD值的點與小鑽石算法的中心重合或到達搜索窗口邊緣，此時最小SAD點 對應的候選塊為匹配塊，匹配塊與當前塊之間的位移為當前塊的最終運動矢 量。
8、 如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，還包括第一 SAD計算單元(75 )， 上邊界塊預測矢量計算單元(76),其中，第一SAD計算單元(75),當前塊為上邊界塊時，用於計算參考幀中與當 前塊位置相同的候選塊和當前塊之間的第一 SAD值；上邊界塊預測矢量計算單元(76),與第一SAD計算單元(75)和運動矢 量計算單元(74)相連，用於比較得到的第一SAD值與預設值，當得到的第 一SAD值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢 量為0;當得到的第一 SAD值不小於預設值時，計算當前塊上塊運動矢量在 參考幀中對應的候選塊和當前塊之間的第二 SAD值，並將第一 SAD值與第二 SAD值中小的一個對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
9、 如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，還包括第二 SAD計算單元(77 )， 左邊界塊預測矢量計算單元(78),其中，第二SAD計算單元(77),當前塊為左邊界塊時，用於計算參考幀中與當 前塊位置相同的候選塊和當前塊之間的第三SAD值；左邊界塊預測矢量計算單元(78 )，與第二 SAD計算單元(77 )和運動矢 量計算單元(74)相連，用於比較得到的第三SAD值與預設值，當得到的SAD 值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0; 當得到的SAD值不小於預設值時，計算左塊運動矢量在參考幀中對應的候選 塊和當前塊之間的第四SAD值，並將第三SAD值與第四SAD值中小的一個 對應的矢量作為初始最佳預測矢量。
10、 如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，還包括第三SAD計算單元 (79)，左上邊界塊預測矢量計算單元(80)，其中，第三SAD計算單元(79),當前塊為左上邊界塊時，用於計算參考幀中與 當前塊位置相同的候選塊和當前塊之間的SAD值；左上邊界塊預測矢量計算單元(80),與第三SAD計算單元(79)和運動 矢量計算單元(74)相連，用於比較得到的SAD值與預設值，當得到的SAD 值小於預設值時，則該候選塊為匹配塊，停止搜索，當前塊的運動矢量為0; 當得到的SAD值不小於預設值時，將該SAD值對應的矢量作為初始最佳預測 矢量。
全文摘要
本發明公開了一種的視頻編碼中的快速塊運動估計方法，包括當前塊為非邊界塊時，計算當前塊鄰塊的運動矢量中值；計算運動矢量中值的SAD值；當得到的SAD值小於預設值時，該候選塊為匹配塊，搜索完成，將該SAD值對應矢量作為當前塊最終運動矢量；當得到的SAD值不小於預設值時，運動矢量中值作為初始最佳預測矢量；以初始最佳預測矢量指向的點為中心，重複使用小鑽石搜索，直到最小SAD值的點與小鑽石搜索的中心重合或到達搜索窗口邊緣，此時最小SAD點對應候選塊為匹配塊，匹配塊的位移為當前塊的最終運動矢量。本發明還公開了一種的視頻編碼中的塊運動估計裝置。利用本發明，可以使搜索的候選塊快速準確的落到最佳匹配塊的範圍。
文檔編號H04N7/26GK101374235SQ20071012076
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月24日 優先權日2007年8月24日
發明者劉麗娟 申請人:大唐移動通信設備有限公司