專利名稱：基于分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算檢測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定運(yùn)動(dòng)矢量的方法及裝置；更具體地，涉及一種改進(jìn)的通過(guò)使用分時(shí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算方法確定來(lái)自兩相繼的視頻幀的運(yùn)動(dòng)矢量的方法及裝置。
眾所周知，數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸可獲得比模擬信號(hào)傳輸質(zhì)量高得多的視頻圖象。當(dāng)包括一序列圖象“幀”的圖象信號(hào)以數(shù)字形式表示時(shí)，將生成大量用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，特別是在高清晰度電視(HDTV)系統(tǒng)的情況中。然而，一常規(guī)傳輸信道的可用頻帶寬度是有限的，因此，為了發(fā)送大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，必須壓縮或減少傳輸數(shù)據(jù)的量，在各種視頻壓縮技術(shù)中，將時(shí)間及空間壓縮技術(shù)與統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù)相結(jié)合的所謂的混合編碼技術(shù)是所知最為有效的。
大多數(shù)混合編碼技術(shù)采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償DPCM(差分脈沖碼調(diào)制)，二維DCT(離散余弦變換)，DCT系數(shù)的量化及VLC(可變長(zhǎng)度編碼)。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償DPCM是對(duì)在一當(dāng)前幀和一先前幀之間一目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行估算，并根據(jù)該目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)流預(yù)測(cè)當(dāng)前幀以產(chǎn)生一個(gè)代表當(dāng)前幀及其預(yù)測(cè)之間的差的差分信號(hào)的處理。
二維DCT減少或去除諸如運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM數(shù)據(jù)的圖象數(shù)據(jù)間的空間冗余，將一例如為8×8象素塊的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)塊變換成一組變換系數(shù)數(shù)據(jù)。這種技術(shù)在例如Chen和Pratt的“場(chǎng)景自適應(yīng)編碼器”，IEEE Transactions on Communications，COM-32，NO.3第225-232頁(yè)(1984年3月)中被描述。通過(guò)量化器、折線掃描及VLC對(duì)這些變換系數(shù)數(shù)據(jù)的處理，待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量可被有效地壓縮。
具體地，在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償DPCM中，基于對(duì)當(dāng)前幀及先前幀間的運(yùn)動(dòng)的估算，當(dāng)前幀數(shù)據(jù)自先前幀被預(yù)測(cè)。該被估算的運(yùn)動(dòng)可用表示先前幀及當(dāng)前幀間的象素的位移的二維運(yùn)動(dòng)矢量描述。
在對(duì)一視頻序列中一目標(biāo)的位移進(jìn)行估算中使用最多的一種方法是塊匹配算法。根據(jù)該塊匹配算法，一當(dāng)前幀被劃分成多個(gè)搜索塊。一搜索塊的大小典型地介于8×8與32×32象素之間。為確定當(dāng)前幀中一搜索塊的運(yùn)動(dòng)矢量，在當(dāng)前幀的該搜索塊與一先前幀內(nèi)一通常更大的搜索區(qū)域內(nèi)所包括的許多大小相同的候選塊的各塊之間執(zhí)行一相似性計(jì)算。例如絕對(duì)平均誤差或均方誤差的一誤差函數(shù)被用于實(shí)現(xiàn)在當(dāng)前幀的該搜索塊與該搜索區(qū)域內(nèi)的候選塊的各塊之間的相似性測(cè)量。按照定義，一運(yùn)動(dòng)矢量表示該搜索塊與一產(chǎn)生最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移。由于該搜索塊與相應(yīng)于該搜索塊的一搜索區(qū)中的所有可能的候選塊進(jìn)行比較(例如，全搜索塊匹配)，因而產(chǎn)生了繁重的計(jì)算要求，進(jìn)而必需有能進(jìn)行高速處理的復(fù)雜的硬件及/或用于實(shí)時(shí)處理的大量的處理器。
考慮到全搜索塊匹配過(guò)程中繁重的計(jì)算要求，已經(jīng)有簡(jiǎn)化的算法被提出(見例如J.R.Jain等人的“幀間圖象編碼的位移測(cè)量及其應(yīng)用”，IEEE Transactions of Communications，COM-29，No.12，第1799-1808頁(yè)，1981年12月)。該被建議的簡(jiǎn)化算法對(duì)最小失真的方向進(jìn)行檢測(cè)，其中該檢測(cè)是通過(guò)逐次地減少搜索的區(qū)域而完成的。其初始步驟是由對(duì)一搜索區(qū)內(nèi)預(yù)定位置上的5個(gè)候選塊中產(chǎn)生一最小誤差函數(shù)的一候選塊的搜索組成。在對(duì)該具有最小誤差函數(shù)的候選塊的檢測(cè)完畢后，重復(fù)對(duì)由該被檢測(cè)的候選塊所確定的一搜索區(qū)上預(yù)定位置的5個(gè)候選塊的處理。該過(guò)程被繼續(xù)至該搜索區(qū)減小到3×3候選塊的大小。在最后的步驟中，在該9個(gè)候選塊中產(chǎn)生一最小誤差函數(shù)的一候選塊被確定為一搜索塊的最相似的候選塊；且該兩塊之間的位移被確定為該搜索塊的運(yùn)動(dòng)矢量。
盡管這種簡(jiǎn)化的搜索方法可以減少計(jì)算的負(fù)擔(dān)和硬件的要求，由于該被確定的運(yùn)動(dòng)矢量可能反映具有一局部最小誤差函數(shù)的一候選塊而非通過(guò)全搜索塊匹配而被發(fā)現(xiàn)的最相似的候選塊，因此它未必能提供該塊匹配算法最佳的實(shí)現(xiàn)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的，可減少硬件要求的，通過(guò)采用一分時(shí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算方法提供運(yùn)動(dòng)矢量的方法及裝置，其中在各分級(jí)中，一搜索塊的運(yùn)動(dòng)矢量在相應(yīng)于該搜索塊的一搜索區(qū)所包括的一預(yù)定搜索域中被搜索。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于通過(guò)采用一分時(shí)多級(jí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算，確定在一幀延續(xù)周期內(nèi)在一當(dāng)前幀與一先前幀之間的運(yùn)動(dòng)矢量的方法，其中該當(dāng)前幀被劃分為多個(gè)大小相同的搜索塊且該先前幀被劃分為相應(yīng)數(shù)量的搜索區(qū)，各搜索區(qū)被進(jìn)一步劃分為多個(gè)所述相同大小的候選塊，這些候選塊被分組成從一最高級(jí)到一最低級(jí)的多個(gè)不同級(jí)的搜索域，該方法包括有以下步驟
(a)相對(duì)于相應(yīng)的最高級(jí)的搜索域?qū)Ξ?dāng)前幀中各搜索塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估算以提供各搜索塊的一可能的運(yùn)動(dòng)矢量及一最小誤差函數(shù)，所述可能的運(yùn)動(dòng)矢量表示各搜索塊與一產(chǎn)生所述最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；(b)存儲(chǔ)各搜索塊的最小誤差函數(shù)及可能的運(yùn)動(dòng)矢量；(c)將各搜索塊的最小誤差函數(shù)與一最高級(jí)的閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該最高級(jí)的閾值的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的搜索塊；(d)相對(duì)于相應(yīng)的較低級(jí)的搜索域?qū)Ω鬟x擇的搜索塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估算以提供用于各選擇的搜索塊的較低級(jí)的一可能的運(yùn)動(dòng)矢量及一最小誤差函數(shù)，所述較低級(jí)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量表示各選擇的搜索塊與一產(chǎn)生所述較低級(jí)的最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；(e)為各被選擇的搜索塊選擇具有在存儲(chǔ)的相應(yīng)于所述各被選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)與較低級(jí)的最小誤差函數(shù)之間一較小值的一最小誤差函數(shù)，并生成一表示用于所選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)的一選擇信號(hào)；(f)用被選擇的最小誤差函數(shù)更新存儲(chǔ)的用于所選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)；(g)響應(yīng)于該選擇信號(hào)，選擇相應(yīng)于所選擇的最小誤差函數(shù)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量為用于所選擇的搜索塊的被選擇的可能的運(yùn)動(dòng)矢量；(h)用被選擇的可能的運(yùn)動(dòng)矢量更新存儲(chǔ)的用于所選擇的搜索塊的可能的運(yùn)動(dòng)矢量；(i)將用于各選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)與該較低級(jí)的一閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該較低級(jí)的閾值的被選擇的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的次低級(jí)的搜索塊；(j)對(duì)步驟(i)中選擇的搜索塊進(jìn)行所述步驟(d)至(i)直至完成對(duì)存儲(chǔ)的最低級(jí)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量的更新處理或超出該幀延續(xù)周期為止；及(k)提供該存儲(chǔ)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前幀的運(yùn)動(dòng)矢量。
從以下結(jié)合附圖對(duì)給定的優(yōu)選實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的上述及其它目的和特征將變得明顯，附圖中

圖1為本發(fā)明的包括一運(yùn)動(dòng)估算器的一編碼系統(tǒng)的方框圖；圖2示出了圖1中所示的該運(yùn)動(dòng)估算器的詳細(xì)方框圖；及圖3描繪了在本發(fā)明中所采用的分級(jí)搜索域的示例性結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D1，其示出了本發(fā)明的包括一運(yùn)動(dòng)估算器12且用于壓縮數(shù)字視頻信號(hào)的一編碼系統(tǒng)的方框圖。
作為輸入數(shù)字視頻信號(hào)的當(dāng)前幀數(shù)據(jù)被饋送至一減法器18及該運(yùn)動(dòng)估算器12。實(shí)際上，該輸入數(shù)字視頻信號(hào)是在逐象素的基礎(chǔ)上自一輸入存儲(chǔ)器(未示出)被讀出的，在該存儲(chǔ)器中，各視頻信號(hào)幀作為用于在逐象素基礎(chǔ)上處理的連續(xù)的象素?cái)?shù)據(jù)塊被存儲(chǔ)。該輸入數(shù)字視頻信號(hào)的塊的大小典型地介于8×8與32×32象素之間。
本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)估算器12用于通過(guò)采用本發(fā)明的分時(shí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算方法及在后參照?qǐng)D2及圖3將被描述的裝置確定各搜索塊的運(yùn)動(dòng)矢量。在確定完當(dāng)前幀的全部搜索塊的運(yùn)動(dòng)矢量后，這些運(yùn)動(dòng)矢量被饋送給運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器14及一可變長(zhǎng)度編碼器34。
響應(yīng)于各運(yùn)動(dòng)矢量，一預(yù)測(cè)信號(hào)，即相應(yīng)于該運(yùn)動(dòng)矢量的一候選塊的象素?cái)?shù)據(jù)自一幀存儲(chǔ)器16被取出并通過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器14提供至減法器18及一加法器28。在減法器18，該來(lái)自運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器14的預(yù)測(cè)信號(hào)被從輸入的數(shù)字視頻信號(hào)中減去，且該結(jié)果數(shù)據(jù)，即一誤差信號(hào)被傳送給一變換編碼器，例如一DCT編碼器20，其中該誤差信號(hào)的一塊，例如一8×8象素?cái)?shù)據(jù)的塊，被編碼成一變換系數(shù)數(shù)據(jù)的塊。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到其它的變換技術(shù)也可被采用以替代在此描述的DCT。
在量化器22，來(lái)自DCT編碼器20的該變換系數(shù)被量化成一組量化的DCT系數(shù)，后者隨后被饋送至一掃描器30及一逆量化器(IQ)24。在IQ24，這些被量化的DCT系數(shù)被轉(zhuǎn)換回成一組重建的DCT系數(shù)。該組重建的DCT系數(shù)然后被提供給一逆離散余弦變換器(IDCT)26并在其內(nèi)被變換成一重建象素?cái)?shù)據(jù)的塊。在加法器28，來(lái)自運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器14的預(yù)測(cè)信號(hào)和來(lái)自IDCT26的重建象素?cái)?shù)據(jù)的塊被求和以提供一當(dāng)前幀的重建的塊信號(hào)并被寫到幀存儲(chǔ)器16上。該幀存儲(chǔ)器16有兩個(gè)存儲(chǔ)當(dāng)前幀數(shù)據(jù)及先前幀數(shù)據(jù)的幀存儲(chǔ)單元。來(lái)自加法器28的該輸出信號(hào)包括象素?cái)?shù)據(jù)的塊。當(dāng)所有表示當(dāng)前幀的塊被存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器16中時(shí)，自該加法器28提供新的幀數(shù)據(jù)。在此時(shí)，該新的數(shù)據(jù)被認(rèn)為是一當(dāng)前幀且先前存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器16中的當(dāng)前幀數(shù)所被認(rèn)為是先前幀。
同時(shí)，來(lái)自量化器22的量化的DCT系數(shù)被傳送給掃描器30，后者以適于例如VLC編碼器34的統(tǒng)計(jì)編碼器的折線方式，自相應(yīng)于DCT系數(shù)的DC分量的一值開始對(duì)這些量化的DCT系數(shù)進(jìn)行掃描。該VLC編碼器34將掃描的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一組可變長(zhǎng)度編碼的數(shù)據(jù)。該VLC編碼器34基本上是一查尋表即，在VLC編碼器34中，提供許多碼組以確定各組零點(diǎn)掃描寬度與這些量化的DCT系數(shù)的一水平之間的各自關(guān)系及其可變長(zhǎng)度碼，其中一水平是一具有非零值的量化的DCT系數(shù)且一零點(diǎn)掃描寬度是指在掃描序列中該水平之前的連續(xù)零點(diǎn)的總數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出可采用其它的統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù)代替在此描述的VLC。來(lái)自運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器12的運(yùn)動(dòng)矢量也通過(guò)VLC編碼器34被編碼。該來(lái)自VLC編碼器34的被編碼的數(shù)據(jù)被提供給一發(fā)送機(jī)(未示出)用于發(fā)送。
參照?qǐng)D2和圖3，其中描述了本發(fā)明的分時(shí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算。在圖2中，說(shuō)明了圖1中所示的運(yùn)動(dòng)估算器12的方框圖。輸入的數(shù)字視頻信號(hào)作為當(dāng)前幀被存儲(chǔ)在第一幀存儲(chǔ)器210中并作為先前幀被存儲(chǔ)在第二幀存儲(chǔ)器212中。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)前幀的運(yùn)動(dòng)估算是通過(guò)將一搜索區(qū)內(nèi)的候選塊分成多個(gè)，例如5個(gè)分級(jí)搜索域而實(shí)現(xiàn)的。
按照傳統(tǒng)的塊匹配算法，當(dāng)前幀被分成多個(gè)相同大小，例如16×16象素的搜索塊。為確定一用于一搜索塊的運(yùn)動(dòng)矢量，在該搜索塊與先前幀內(nèi)一通常較大的搜索區(qū)中所包括的多個(gè)相等大小的候選塊中的各塊之間進(jìn)行一相似性計(jì)算，該搜索區(qū)是由例如分別在水平和垂直方向上+/-12和+/-6個(gè)象素的預(yù)定的搜索范圍確定的。
參照?qǐng)D3，其說(shuō)明了一用于表示本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)估算方法中所采用的分級(jí)搜索域的示例性圖。在圖3中，由線段所圍成的各方形表示一搜索區(qū)300中包括的一候選塊。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，假定最大的搜索范圍是分別在水平和垂直方向上+/-12和+/-6個(gè)象素，且搜索區(qū)300包括有除了由該搜索范圍所確定的該區(qū)的四個(gè)角候選塊外的321個(gè)候選塊。根據(jù)本發(fā)明，該搜索區(qū)300被分成，或換句話說(shuō)，該321個(gè)候選塊被分成多個(gè)，例如5個(gè)搜索域以實(shí)現(xiàn)分時(shí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算，其中搜索區(qū)300內(nèi)所示的數(shù)字0至4分別表示分級(jí)搜索域的級(jí)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，由圖中0所示的0級(jí)搜索域包括一個(gè)與搜索塊位于相同位置的候選塊，且其余的1級(jí)至4級(jí)搜索域分別包括80個(gè)候選塊。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可通過(guò)例如各搜索域具有與上述不同數(shù)量的候選塊的一種不同的方式而實(shí)現(xiàn)，但并不限于此。
返回參照?qǐng)D2，本發(fā)明的當(dāng)前幀的分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算啟始于通過(guò)對(duì)與其相應(yīng)的0級(jí)搜索域相關(guān)的搜索塊中的各塊進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)估算。為了實(shí)現(xiàn)0級(jí)的運(yùn)動(dòng)估算，一存儲(chǔ)控制器220發(fā)送一用于各搜索塊的讀地址給一塊位置存儲(chǔ)器222并發(fā)送一0級(jí)信息到線L20上，其中該讀地址表示塊位置存儲(chǔ)器222內(nèi)各搜索塊的位置數(shù)據(jù)存于其中的一地址。響應(yīng)于該讀地址，用于該搜索塊的待處理的位置數(shù)據(jù)被自塊位置存儲(chǔ)器222中取出送給幀地址生成器242及一MSE(均方誤差)及MV(運(yùn)動(dòng)矢量)地址生成器224。該位置數(shù)據(jù)也被提供給一緩沖器240并被暫時(shí)地存入其中。
隨后，響應(yīng)于用于各搜索塊的位置數(shù)據(jù)及在線L20上的0級(jí)信息，幀地址生成器242分別將用于該搜索塊及相應(yīng)的0級(jí)搜索域中的一候選塊的地址數(shù)據(jù)提供給第一和第二幀存儲(chǔ)器210和212。在減法器216，從自第一幀存儲(chǔ)器210取出的搜索塊的象素?cái)?shù)據(jù)中減去自第二幀存儲(chǔ)器212取出的候選塊的象素?cái)?shù)據(jù)；且該結(jié)果數(shù)據(jù)，即其間的差信號(hào)被饋送給一MSE單元218，在其中該差信號(hào)的一誤差函數(shù)，例如MSE被計(jì)算。用于各搜索塊的該MSE然后被提供給一開關(guān)SW1的一輸入端A，該開關(guān)SW1響應(yīng)于線L20上的0級(jí)信息連接該輸入端A及其輸出端C。同時(shí)，開關(guān)SW2的一輸入端A和一輸出端C也通過(guò)線L20上的0級(jí)信息被連接到一起，使在輸入端A上的一用于各搜索塊的零值運(yùn)動(dòng)矢量可被饋送至一MV存儲(chǔ)器234，其中這些零值運(yùn)動(dòng)矢量作為用于這些搜索塊的可能的運(yùn)動(dòng)矢量被存入其中。
該MSE及MV地址生成器224響應(yīng)于來(lái)自塊位置存儲(chǔ)器222的位置數(shù)據(jù)并用于生成一所需的地址數(shù)據(jù)給MSE存儲(chǔ)器226及MV存儲(chǔ)器234以分別將開關(guān)SW1和SW2的輸出端C上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器226和234的適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)區(qū)上。
在比較器230，用于各搜索塊的0級(jí)MSE值與來(lái)自閾值更新器228的一0級(jí)閾值進(jìn)行比較。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該閾值更新器228提供一預(yù)定的0級(jí)閾值，而生成用于其它級(jí)的更新的閾值，這些更新的閾值根據(jù)依照待被完成的作業(yè)量而確定的一作業(yè)進(jìn)度而被自適應(yīng)地調(diào)整。該閾值更新器228將在后作更詳細(xì)的描述。然而應(yīng)當(dāng)注意，只要有助于對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量的更好的估算，該0級(jí)閾值可根據(jù)輸入數(shù)字視頻信號(hào)的特性，例如其變化而被調(diào)整。
如果開關(guān)SW1的輸出端C上的MSE值大于0級(jí)閾值，本發(fā)明的比較器230提供一邏輯高比較信號(hào)給閾值更新器228，緩沖器240和存儲(chǔ)控制器220，否則提供一邏輯低比較信息。響應(yīng)于來(lái)自該比較器230的邏輯高比較信號(hào)及線L20上的0級(jí)信息，閾值更新器228對(duì)具有大于該0級(jí)閾值的0級(jí)MSE值的許多搜索塊進(jìn)行計(jì)數(shù)。所計(jì)數(shù)的數(shù)字被用于更新下一級(jí)，即1級(jí)的閾值。用于更新下一閾值的詳細(xì)方案將在后予以描述。
如果來(lái)自比較器230的比較信號(hào)是邏輯高，則存儲(chǔ)控制器220發(fā)出一個(gè)寫地址給塊位置存儲(chǔ)器222，從而使暫時(shí)存儲(chǔ)在緩沖器240中的用于具有大于0級(jí)閾值的一MSE值的各搜索塊的位置數(shù)據(jù)可被寫到塊位置存儲(chǔ)器222上。在以上述方式對(duì)當(dāng)前幀中所有的搜索塊執(zhí)行完0級(jí)運(yùn)動(dòng)估算后，MSE存儲(chǔ)器226及MV存儲(chǔ)器234分別存儲(chǔ)用于各搜索塊的該MSE值及該零值可能的運(yùn)動(dòng)矢量；而塊位置存儲(chǔ)器222存儲(chǔ)具有大于預(yù)定的0級(jí)閾值的0級(jí)MSE值的搜索塊的位置數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的塊位置存儲(chǔ)器222具有用于處理0級(jí)運(yùn)動(dòng)估算的所有搜索塊的預(yù)存的位置數(shù)據(jù)及用于暫時(shí)存儲(chǔ)用于下一級(jí)運(yùn)動(dòng)估算中待被處理的搜索塊的位置數(shù)據(jù)的附加存儲(chǔ)空間。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該預(yù)存的位置數(shù)據(jù)及暫存的在下一級(jí)運(yùn)動(dòng)估算中將被使用的位置數(shù)據(jù)以現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的循環(huán)排隊(duì)的方式被存入塊位置存儲(chǔ)器222中以達(dá)到有效的存取。
在完成對(duì)所有搜索塊的0級(jí)運(yùn)動(dòng)估算后，存儲(chǔ)控制器220提供1級(jí)信息到線L20上并生成用于相繼取出生成的0級(jí)MSE值大于預(yù)定的0級(jí)閾值的搜索塊的位置數(shù)據(jù)的讀地址。用于在1級(jí)運(yùn)動(dòng)估算處理中將被處理的各搜索塊的位置數(shù)據(jù)被從塊位置存儲(chǔ)器222中取出并提供給幀地址生成器242、緩沖器240和MSE及MV地址生成器224。
響應(yīng)于來(lái)自塊位置存儲(chǔ)器222的位置數(shù)據(jù)及線L20上的1級(jí)信息，幀地址生成器242生成對(duì)應(yīng)于搜索塊的第一組地址數(shù)據(jù)和用于取出該搜索塊的相應(yīng)的1級(jí)搜索域內(nèi)候選塊的象素?cái)?shù)據(jù)的地址數(shù)據(jù)以分別送給第一和第二幀存儲(chǔ)器210和212。通過(guò)采用一傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)估算技術(shù)，一運(yùn)動(dòng)估算單元214然后基于來(lái)自第一幀存儲(chǔ)器210的搜索塊的象素?cái)?shù)據(jù)及相應(yīng)的1級(jí)搜索域內(nèi)候選塊的象素?cái)?shù)據(jù)執(zhí)行搜索塊的1級(jí)運(yùn)動(dòng)估算，從而分別提供一最小的1級(jí)MSE值和該搜索塊的一相應(yīng)的1級(jí)運(yùn)動(dòng)矢量給一MSE選擇器232和一MV選擇器236。
該MSE選擇器232然后將該最小的1級(jí)MSE值與通過(guò)MSE及MV地址生成器224自MSE存儲(chǔ)器226取出的同一搜索塊的0級(jí)MSE值進(jìn)行比較；并從兩值中選擇一較小的MSE值以將該被選擇的MSE值提供給開關(guān)SW1的輸入端B且將一表示該被選擇的MSE值的選擇信號(hào)提供給MV選擇器236。如果該兩MSE值具有一相同的值，則該較高級(jí)的MSE值，即0級(jí)MSE值被確定為所選擇的MSE值。響應(yīng)于來(lái)自MSE選擇器232的該選擇信號(hào)，MV選擇器236在來(lái)自運(yùn)動(dòng)估算單元214的1級(jí)運(yùn)動(dòng)矢量和通過(guò)MSE及MV地址生成器224自MV存儲(chǔ)器234取出的零值可能的運(yùn)動(dòng)矢量中選擇相應(yīng)于被選擇的MSE值的運(yùn)動(dòng)矢量作為用于搜索塊的一可能的運(yùn)動(dòng)矢量并將該選擇的運(yùn)動(dòng)矢量提供給開關(guān)SW2的輸入端B。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，開關(guān)SW1及SW2的各輸出端C及輸入端B響應(yīng)于表示除0級(jí)以外的其它的一級(jí)的級(jí)信息被連接在一起。因此，該選擇的MSE值及在端C上的運(yùn)動(dòng)矢量被分別送至各存儲(chǔ)器226及234并作為1級(jí)MSE值和用于該搜索塊的可能的運(yùn)動(dòng)矢量存入其中。
同時(shí)，在比較器230，將開關(guān)SW1的端C上的選擇的MSE值與自閾值更新器228提供的一更新的1級(jí)閾值進(jìn)行比較。用與在0級(jí)運(yùn)動(dòng)估算處理中相似的方式，如果開關(guān)SW1的端C上的MSE值大于1級(jí)閾值，本發(fā)明的比較器230提供一邏輯高比較信號(hào)至閾值更新器228、緩沖器240及存儲(chǔ)控制器220，否則，提供一邏輯低比較信號(hào)。該饋送給閾值更新器228的邏輯高比較信號(hào)及1級(jí)信息在其中被用以計(jì)數(shù)具有大于1級(jí)閾值的被選擇的MSE值的搜索塊的數(shù)量。如果該來(lái)自比較器230的比較信號(hào)是邏輯高，則存儲(chǔ)控制器220發(fā)出一個(gè)寫地址到塊位置存儲(chǔ)器222，從而使暫存在緩沖器240中用于具有大于1級(jí)閾值的被選擇的MSE值的各搜索塊的位置數(shù)據(jù)可被寫到塊位置存儲(chǔ)器222上。
除了在運(yùn)動(dòng)估算單元214中執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)估算是關(guān)于其各級(jí)的相應(yīng)搜索域的之外，2級(jí)至4級(jí)的運(yùn)動(dòng)估算以與1級(jí)運(yùn)動(dòng)估算相似的方式被執(zhí)行。在完成4級(jí)運(yùn)動(dòng)估算后，存在MV存儲(chǔ)器234中的可能的運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前幀的搜索塊的運(yùn)動(dòng)矢量經(jīng)過(guò)線L12被提供給圖1中所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器14。如果在一幀延續(xù)周期(例如，在視頻信號(hào)具有每秒30幀的幀速率的情況下為33.3毫秒)內(nèi)未完成全部運(yùn)動(dòng)估算，或者，換句話說(shuō)，如果該幀延續(xù)周期在本發(fā)明的分時(shí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算的任何階段期間全部用完，在此時(shí)運(yùn)動(dòng)估算被中斷且在該情況下存儲(chǔ)在MV存儲(chǔ)器234中的可能的運(yùn)動(dòng)矢量被提供作為當(dāng)前幀的運(yùn)動(dòng)矢量，且運(yùn)動(dòng)估算繼續(xù)為下一幀進(jìn)行。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，用于1級(jí)至4級(jí)的各閾值基于在先前級(jí)中被計(jì)數(shù)的邏輯高比較信號(hào)的數(shù)量，即其運(yùn)動(dòng)矢量在任何先前級(jí)中未被確定的搜索塊的數(shù)量而被更新。例如，假定用于i級(jí)(i＝1，2，3和4)的一閾值TH(i)通過(guò)TH(i)＝TH(i-1)+(在i-1級(jí)中被計(jì)數(shù)的邏輯高比較信號(hào)的數(shù)量)/100確定，且在具有一預(yù)定的閾值TH(0)的0級(jí)運(yùn)動(dòng)估算中從當(dāng)前幀的總共1000個(gè)搜索塊中已確定了400個(gè)搜索塊的運(yùn)動(dòng)矢量，即用于0級(jí)的計(jì)數(shù)值為600，則1級(jí)閾值TH(1)被確定為TH(0)+6。在該例子中，如果在1級(jí)運(yùn)動(dòng)估算中又確定了500個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量，則2級(jí)閾值TH(2)為TH(1)+1，等等。在本發(fā)明的用于改進(jìn)閾值更新方案的另一優(yōu)選實(shí)施例中，在先前級(jí)的運(yùn)動(dòng)估算中所使用的處理時(shí)間也可被加入到確定一閾值中。
雖然本發(fā)明是結(jié)合特定的實(shí)施例進(jìn)行展示和描述的，但是對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，顯然可以做出許多變化和修改而不超過(guò)由所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)采用一分時(shí)多級(jí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算，確定在一幀延續(xù)周期內(nèi)在一當(dāng)前幀與一先前幀之間的運(yùn)動(dòng)矢量的方法，其中該當(dāng)前幀被劃分為多個(gè)大小相同的搜索塊且該先前幀被劃分為相應(yīng)數(shù)量的搜索區(qū)，各搜索區(qū)被進(jìn)一步劃分為多個(gè)所述相同大小的候選塊，這些候選塊被分組成從一最高級(jí)到一最低級(jí)的多個(gè)不同級(jí)的搜索域，該方法包括有以下步驟(a)相對(duì)于相應(yīng)的最高級(jí)的搜索域?qū)Ξ?dāng)前幀中各搜索塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估算以提供各搜索塊的一可能的運(yùn)動(dòng)矢量及一最小誤差函數(shù)，所述可能的運(yùn)動(dòng)矢量表示各搜索塊與一產(chǎn)生所述最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；(b)為各搜索塊存儲(chǔ)該最小誤差函數(shù)及可能的運(yùn)動(dòng)矢量；(c)將各搜索塊的最小誤差函數(shù)與一最高級(jí)的閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該最高級(jí)的閾值的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的搜索塊；(d)相對(duì)于相應(yīng)的一較低級(jí)的搜索域?qū)Ω鬟x擇的搜索塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估算以提供用于各選擇的搜索塊的該較低級(jí)的一可能的運(yùn)動(dòng)矢量及一最小誤差函數(shù)，所述較低級(jí)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量表示各選擇的搜索塊與一產(chǎn)生所述較低級(jí)的最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；(e)為各被選擇的搜索塊的在存儲(chǔ)的相應(yīng)于所述各被選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)與該較低級(jí)的最小誤差函數(shù)中選擇具有一較小值的一最小誤差函數(shù)，并生成一表示用于所選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)的一選擇信號(hào)；(f)用被選擇的最小誤差函數(shù)更新存儲(chǔ)的所選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)；(g)響應(yīng)該選擇信號(hào)，選擇相應(yīng)于所選擇的最小誤差函數(shù)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量為用于所選擇的搜索塊的被選擇的可能的運(yùn)動(dòng)矢量；(h)用被選擇的可能的運(yùn)動(dòng)矢量更新存儲(chǔ)的所選擇的搜索塊的可能的運(yùn)動(dòng)矢量；(i)將用于各選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)與該較低級(jí)的一閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該較低級(jí)的閾值的被選擇的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的次低級(jí)的搜索塊；(j)對(duì)步驟(i)中選擇的搜索塊進(jìn)行所述步驟(d)至(i)直至對(duì)存儲(chǔ)的最低級(jí)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量完成步驟(h)的更新處理或超出該幀延續(xù)周期為止；及(k)提供該存儲(chǔ)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前幀的運(yùn)動(dòng)矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的最高級(jí)的搜索域包括一個(gè)候選塊且各其余的搜索域有一相同數(shù)量的候選塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的最高級(jí)的閾值為一預(yù)定值且一較低級(jí)的閾值是基于具有小于或等于其較高級(jí)的閾值的誤差函數(shù)的搜索塊的數(shù)量被確定的。
4.一種用于通過(guò)采用一分時(shí)多級(jí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算方法，確定在一幀延續(xù)周期內(nèi)在一當(dāng)前幀與一先前幀之間的運(yùn)動(dòng)矢量的裝置，其中該當(dāng)前幀被劃分為多個(gè)大小相同的搜索塊且該先前幀被劃分為相應(yīng)數(shù)量的搜索區(qū)，各搜索區(qū)被進(jìn)一步劃分為多個(gè)所述相同大小的候選塊，這些候選塊被分組成從一最高級(jí)到一最低級(jí)的多個(gè)不同分級(jí)的搜索域，該裝置包括有第一運(yùn)動(dòng)估算裝置，用于相對(duì)于相應(yīng)的最高級(jí)的搜索域?qū)Ξ?dāng)前幀中各搜索塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估算以提供各搜索塊的一可能的運(yùn)動(dòng)矢量及一最小誤差函數(shù)，所述可能的運(yùn)動(dòng)矢量表示各搜索塊與一產(chǎn)生所述最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；用于存儲(chǔ)各搜索塊的最小誤差函數(shù)及可能的運(yùn)動(dòng)矢量的裝置；第一比較裝置，用于將各搜索塊的最小誤差函數(shù)與最高級(jí)的一閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該最高級(jí)的閾值的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的搜索塊；第二運(yùn)動(dòng)估算裝置，用于相對(duì)于相應(yīng)的較低級(jí)的搜索域?qū)Ω鬟x擇的搜索塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估算以提供用于各選擇的搜索塊的較低級(jí)的一可能的運(yùn)動(dòng)矢量及一最小誤差函數(shù)，所述較低級(jí)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量表示各選擇的搜索塊與一產(chǎn)生所述較低級(jí)的最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；第一選擇裝置，用于為各被選擇的搜索塊的在存儲(chǔ)的相應(yīng)于所述各被選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)與較低級(jí)的最小誤差函數(shù)中選擇具有一較小值的一最小誤差函數(shù)，并生成一表示用于所選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)的一選擇信號(hào)；第一更新裝置，用于用被選擇的最小誤差函數(shù)更新存儲(chǔ)的所選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)；第二選擇裝置，用于響應(yīng)該選擇信號(hào)，選擇相應(yīng)于所選擇的最小誤差函數(shù)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量為用于所選擇的搜索塊的被選擇的可能的運(yùn)動(dòng)矢量；第二更新裝置，用于用被選擇的可能的運(yùn)動(dòng)矢量更新存儲(chǔ)的所選擇的搜索塊的可能的運(yùn)動(dòng)矢量；第二比較裝置，用于將各選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)與該較低級(jí)的一閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該較低級(jí)的閾值的被選擇的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的次低級(jí)的搜索塊；用于提供該存儲(chǔ)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前幀的運(yùn)動(dòng)矢量，直至對(duì)存儲(chǔ)的最低級(jí)的可能的運(yùn)動(dòng)矢量完成該更新處理或超出該幀延續(xù)周期為止的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述的最高級(jí)的搜索域包括一個(gè)候選塊且各其余的搜索域有一相同數(shù)量的候選塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述的最高級(jí)的閾值為一預(yù)定值且一較低級(jí)的閾值是基于具有小于或等于其較高級(jí)的閾值的誤差函數(shù)的搜索塊的數(shù)量被確定的。
全文摘要
采用分時(shí)分級(jí)運(yùn)動(dòng)估算確定在一幀延續(xù)期內(nèi)當(dāng)前與先前幀間的運(yùn)動(dòng)矢量，其中候選塊被分成多級(jí)的搜索域，該方法通過(guò)執(zhí)行對(duì)各搜索塊的一最高級(jí)運(yùn)動(dòng)估算啟始，且一誤差函數(shù)及最高級(jí)運(yùn)動(dòng)矢量被存儲(chǔ)。對(duì)誤差函數(shù)大于最高級(jí)閾值的各搜索塊執(zhí)行較低級(jí)運(yùn)動(dòng)估算。為這些搜索塊比較最高及較低級(jí)的誤差函數(shù)且選擇較小者，并以相應(yīng)較小者的運(yùn)動(dòng)矢量更新存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)矢量。該更新處理對(duì)下一級(jí)重復(fù)進(jìn)行并當(dāng)對(duì)最低級(jí)完成更新處理或超出幀延續(xù)期時(shí)提供存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前幀運(yùn)動(dòng)矢量。
文檔編號(hào)G06T13/80GK1142731SQ9511732
公開日1997年2月12日 申請(qǐng)日期1995年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月8日
發(fā)明者丁海默 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社