一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法及系統(tǒng)，其中，該方法包括：根據(jù)當前宏塊所處幀的當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場；比較當前最佳參考場對應的最佳運動矢量中的垂直分量與閾值T的大??；若垂直分量的絕對值小于等于閾值T，則后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為T；否則，后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為kT。通過采用本發(fā)明公開的方法，可以有效地減少支持多參考場視頻編碼器的復雜度，從而使得某些計算資源有限的設備也能有效地利用該視頻編碼技術，進而有效提高用戶體驗質量。
【專利說明】一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法及系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻編碼領域，尤其涉及一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近年來，移動通信技術快速發(fā)展，新的通信系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)等技術也隨之不斷發(fā)展，使網(wǎng)絡傳輸速度得到了很大的提升。同時，隨著人們對于視頻等多媒體通信的需求越來越高，以視頻通信為基礎的多媒體信息傳輸和服務業(yè)務也逐漸成為未來寬帶移動業(yè)務發(fā)展的主流。然而，與傳統(tǒng)的語音信號相比，原始視頻信號占用的帶寬要大很多，如果直接傳輸原始視頻信號則需要極其高的帶寬，現(xiàn)有的信道根本無法滿足要求。從上個世紀九十年代以來，國際標準化組織(ISO)和國際電信聯(lián)盟(ITU)聯(lián)合制定了一系列關于視頻壓縮編解碼的國際標準和建議，其中，ISO推出的MPEG系列國際標準和ITU提出的
H.26X系列視頻壓縮標準影響最大。在2001年，ITU和ISO組建了聯(lián)合視頻工作組，簡稱JVT,開始致力于一套新的視頻編解碼標準——JVT/H.264/AVC，簡稱H.264/AVC。2003年，
H.264/AVC正式成為國際標準。
[0003]通過去除視頻序列中存在的各種冗余，視頻編碼壓縮技術可以更高效地表達視頻內容。視頻序列中的冗余主要包括視覺冗余、空間冗余和時間冗余。由于適當?shù)亟档椭亟ㄒ曨l的質量可以極大地降低編碼碼率，除了某些特定用途外，大部分的應用場景下的視頻編碼都屬于有損編碼，即重建信號和原始信號并不完全一致。與之前的標準類似，H.264/AVC標準仍然采用混合編碼框架，主要包括預測、變換、量化、熵編碼和環(huán)路濾波等部分。相比先前的視頻編碼標準MPEG-4、H.263和MPEG-2，在保持視頻質量不變情況下，H.264/AVC標準分別可以節(jié)省39%、49%和64%的碼率。為了提高編碼效率，H.264/AVC相比之前的編碼標準，增加了很多新的工具以獲得更高的壓縮效率，然而，在提高壓縮性能的同時，其編碼復雜度也遠遠高于先前的標準，這給實時編解碼需求的應用(比如:視頻會議、手機視頻通信等)帶來了很大的挑戰(zhàn)。因而，提高H.264/AVC的編碼速度有著重要的應用意義。在
H.264/AVC的多個編碼過程中，運動估計特別是多參考幀運動估計的時間占到了整個編碼時間的90%以上，如果我們能縮短該過程的耗時，那整個編碼過程的時間將大大降低。
[0004]H.264/AVC中存在著兩種編碼模式:幀編碼和場編碼。幀編碼就是逐幀地對視頻序列進行編碼，這是比較主流的編碼模式。而場編碼，就是將視頻序列的某一幀分成兩部分，如圖1所示，該幀的奇數(shù)行構成一部分，稱為頂場；該幀的偶數(shù)行構成另一部分，稱為底場。在場編碼模式中，每一幀的頂場和底場單獨進行編碼。相比幀編碼，對于運動比較劇烈的視頻區(qū)域，相鄰幀之間的相關性比較低，幀編碼無法獲得很高的編碼效率，而在這種情況下，同一幀的相鄰場之間的相關性仍然很高，通過場編碼仍可以獲得比較高的編碼效率。另夕卜，場編碼所要求的帶寬比較低，在有線電視等領域應用比較廣泛。但是，在相同參考幀數(shù)的編碼條件下，場編碼進行多參考幀運動估計所需要參考的場數(shù)是幀數(shù)的兩倍，因而其編碼復雜度相比幀編碼又大大提高。綜合以上觀點，降低場編碼模式的多參考場運動估計的編碼時間是非常有必要的。
[0005]然而，目前在H.264/AVC中的比較典型的一些快速運動估計算法都只是針對幀編碼進行設計的，而并未充分考慮到場編碼模式參考場的不同特性，因而在某些需求場編碼模式的應用時，無法充分降低編碼時間。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法及系統(tǒng)，可以有效降低支持多參考場視頻編碼器的復雜度。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0008]一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法，該方法包括:
[0009]根據(jù)當前宏塊參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當如最佳參考場；
[0010]比較當前最佳參考場對應的最佳運動矢量中的垂直分量與閾值T的大??；若垂直分量的絕對值小于等于閾值T，則后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為T ;否則，后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為kT。
[0011]進一步的，所述根據(jù)當前宏塊所處幀的當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場包括: [0012]若當前宏塊處于頂場，則比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場；
[0013]若當前宏塊處于底場，則以當前幀的頂場作為參考場進行運動估計，搜索范圍為[土kT，±T]，其中，k = 3 ;若經(jīng)運動搜索獲得最佳運動矢量為(0，O)，且重建像素值與原始像素值差的絕對值之和SAD小于閾值TSAD，則運動估計過程結束；否則，比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。
[0014]進一步的，所述根據(jù)當前宏塊所處幀的當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場包括:
[0015]若當前宏塊處于頂場，則以當前參考幀的頂場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀頂場的最佳運動矢量MV_ ;并根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MVtop估算出該參考幀底場的最佳運動矢量MV’ b0tt0ffl ；比較最佳運動矢量MV_的率失真代價Jt()p(MVt()p，λ mot1n)與最佳運動矢量MV’ b0tt0ffl的率失真代價J’ b0tt0ffl (MV，bottom, λ mot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場；其中，λ —為拉格朗日乘數(shù)；
[0016]若當前宏塊處于底場，則以當前參考幀的底場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀底場的最佳運動矢量MVbtrttom ;并根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MVbrttom估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ 比較最佳運動矢量MVbrttrail的率失真代價Jbottoffl (MVbottom, Amot1n)與最佳運動矢量,_的率失真代價1___，Amot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。
[0017]進一步的，所述閾值TSAD的計算方法包括:
[0018]TSAD = (min{SADleft, SADup, SADuprighJ >> 8) XBxXBy ；
[0019]其中，SADleft, SADup與SADujffight分別表示當前宏塊左邊塊、上邊塊與右上邊塊的SAD，這三個塊的大小均為16x16 ;當前宏塊的大小為BxXBy。
[0020]進一步的，所述根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MV_估算出該參考幀底場的最佳運動矢量MV’ b0tt0ffl,或者所述根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MVbtrttom估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ top包括:
[0021]不進行整像素的運動搜索，直接根據(jù)頂場或底場的最佳運動矢量來估算對應底場或頂場運動矢量的整像素，表示為:((MVx/4) X4, (MVy/4) X4);再進行子像素的運動估計；
[0022]其中，MVx表示運動矢量的水平分量，MVy表示運動矢量的垂直分量；/為整數(shù)除，計算結果為整數(shù)。
[0023]一種場編碼模式的多參考場快速運動估計系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0024]當前最佳參考場確定模塊，用于根據(jù)當前宏塊所處幀的當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場；
[0025]垂直分量確定模塊，用于比較當前最佳參考場對應的最佳運動矢量中的垂直分量與閾值T的大??；若垂直分量的絕對值小于等于閾值T，則后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為T ;否則，后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為kT。
[0026]進一步的，所述當前最佳參考場確定模塊，還用于若當前宏塊處于頂場，則比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考 場；
[0027]若當前宏塊處于底場，則以當前幀的頂場作為參考場進行運動估計，搜索范圍為[土kT，±T]，其中，k = 3 ;若經(jīng)運動搜索獲得最佳運動矢量為(0，O)，且重建像素值與原始像素值差的絕對值之和SAD小于閾值TSAD，則運動估計過程結束；否則，比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。
[0028]進一步的，所述當前最佳參考場確定模塊，還用于若當前宏塊處于頂場，則以當前參考幀的頂場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀頂場的最佳運動矢量MV_;并根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MV_估算出該參考幀底場的最佳運動矢量MV’ b0tt0ffl ；比較最佳運動矢量MVttjp的率失真代價(MVtop, λ mot1n)與最佳運動矢量MV’ b0tt0ffl的率失真代價Tbottoffl(MVbottom, ^mot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場；其中，λ HKrtim為拉格朗日乘數(shù)；
[0029]若當前宏塊處于底場，則以當前參考幀的底場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀底場的最佳運動矢量MVbtrttom ;并根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MVbrttom估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ 比較最佳運動矢量MVbrttrail的率失真代價Jbottoffl (MVbottom, Amot1n)與最佳運動矢量,_的率失真代價1___，Amot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。
[0030]進一步的，所述閾值TSAD的計算方法包括:
[0031]TSAD = (min(SADleft, SADup, SADuprighJ >> 8) XBxXBy ；
[0032]其中，SADleft, SADup與SADujttight分別表示當前宏塊左邊宏塊、上邊宏塊與右上邊宏塊的SAD，這三個塊的大小均為16x16 ;當前宏塊的大小為BxXBy。
[0033]進一步的，所述根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MV_估算出該參考幀底場的最佳運動矢量MV’ b0tt0ffl,或者所述根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MVbtrttom估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ top包括:
[0034]不進行整像素的運動搜索，直接根據(jù)頂場或底場的最佳運動矢量來估算對應底場或頂場運動矢量的整像素，表示為:((MVx/4) X4, (MVy/4) X4);再進行子像素的運動估計；
[0035]其中，MVx表示運動矢量的水平分量，MVy表示運動矢量的垂直分量；/為整數(shù)除，計算結果為整數(shù)。
[0036]由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，通過利用同一參考幀頂場和底場最佳運動矢量的相似性來省略其中一個場的運動估計的某些過程，以期最大限度降低編碼復雜度；同時，視頻高度的變小和同一幀具有兩場的特性使得場編碼模式下，宏塊可以在很小的垂直分量上就可以找到匹配的宏塊，因而其最佳運動矢量的垂直分量相比幀編碼模式大大降低，可適用于某些計算資源有限但對實時性要求比較高的視頻應用領域；另外，該方法對于H.264/AVC原有的整體編碼框架并沒有改變，相應的解碼器也不需要做任何修改，因此對H.264/AVC的硬件實現(xiàn)有著很高的兼容性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0038]圖1為本發(fā)明【背景技術】提供的視頻幀中頂場與底場的分布示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明實施例一提供的一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法的流程圖；
[0040]圖3為本發(fā)明實施例二提供的一種場編碼模式多參考場運動估計示意圖；
[0041]圖4為本發(fā)明實施例二提供的又一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法的流程圖；
[0042]圖5為本發(fā)明實施例二提供的一種當前宏塊與其周圍已編碼宏塊的示意圖。
[0043]圖6為本發(fā)明實施例三提供的一種場編碼模式的多參考場快速運動估計系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0045]實施例一
[0046]圖2為本發(fā)明實施例一提供的一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法的流程圖。如圖1所示，該方法主要包括如下步驟:
[0047]步驟11、根據(jù)當前宏塊當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場。
[0048]本發(fā)明實施例中，針對當前宏塊所處幀的頂場與底場而分為如下兩套計算過程:[0049]若當前宏塊處于頂場，則比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場；具體的:若當前宏塊處于頂場，則以當前參考幀的頂場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀頂場的最佳運動矢量MVttjp ;并根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MV_估算出該參考幀底場的最佳運動矢量MV’ b0tt0ffl ；比較最佳運動矢量MVttjp的率失真代價(MVtop, λ mot1n)與最佳運動矢量MV' b0tt0ffl的率失真代價J’ b0tt0ffl (MV’ b0tt0ffl, λ mot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場；其中，λ —為拉格朗日乘數(shù)。
[0050]若當前宏塊處于底場，則以當前幀的頂場作為參考場進行運動估計，搜索范圍為[土kT，±T]，若經(jīng)運動搜索獲得最佳運動矢量為(0，O)，且SAD (重建像素值與原始像素值差的絕對值之和)小于閾值TSAD，則運動估計過程結束，不需要再對后續(xù)參考場進行運動估計；否則，比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場；具體的:若當前宏塊處于底場，則以當前參考幀的底場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀底場的最佳運動矢量MVbrttran;并根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MVbrttrail估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ top ；比較最佳運動矢量MVbtrtttjm的率失真代價J1tomm (MVbottom, λ mot1n)與最佳運動矢量MV’ top的率失真代價J’_(MV’t()p，Amot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。
[0051]進一步的，所述閾值TSAD的可以采用下述公式計算:
[0052]TSAD = (min(SADleft, SADup, SADuprighJ >> 8) XBxXBy ；
[0053]其中，SADleft, SADup與SADujffight分別表示當前宏塊左邊塊、上邊塊與右上邊塊的SAD，這三個塊的大小均為16x16 ；min為取三者最小值函數(shù)，當前宏塊的大小為BxXBy。
[0054]進一步的，本發(fā)明實施例為提高編碼性能，在基于參考幀頂場的最佳運動矢量估算該參考幀底場的最佳運動矢量時，不進行整像素的運動搜索，底場的運動矢量的整像素通過頂場的最佳運動矢量獲得，表示為((MVx/4) X4, (MVy/4) X4)，然后，直接進行該參考場的子像素運動估計。其中，符號“/”為整數(shù)除，計算結果為整數(shù)。需要說明的是，本文中的運動矢量的單位為四分之一個像素。
[0055]同理，基于參考幀底場的最佳運動矢量估算該參考幀頂場的最佳運動矢量時也采用類似的方法來提高編碼性能。
[0056]步驟12、比較當前最佳參考場對應的最佳運動矢量中的垂直分量與閾值T的大小；若垂直分量的絕對值小于等于閾值T，則后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為T ;否貝U，后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為kT。
[0057]本發(fā)明實施例通過利用同一參考幀頂場和底場最佳運動矢量的相似性來省略其中一個場的運動估計的某些過程，以期最大限度降低編碼復雜度；同時，視頻高度的變小和同一幀具有兩場的特性使得場編碼模式下，宏塊可以在很小的垂直分量上就可以找到匹配的宏塊，因而其最佳運動矢量的垂直分量相比幀編碼模式大大降低，可適用于某些計算資源有限但對實時性要求比較高的視頻應用領域；另外，該方法對于H.264/AVC原有的整體編碼框架并沒有改變，相應的解碼器也不需要做任何修改，因此對H.264/AVC的硬件實現(xiàn)有著很高的兼容性。
[0058]實施例二
[0059]為了便于理解本發(fā)明，下面結合附圖3-5對本發(fā)明做進一步介紹。[0060]本發(fā)明實施例通過分析場編碼模式不同于幀編碼模式的特性，充分利用這些特性跳過某些運動估計過程，從而在保證編碼性能變化不大的情況下，獲得較明顯的復雜度降低；主要包括兩部分:1、利用同一參考幀不同場之間最佳運動矢量相似性進行快速運動估計；2、減少運動估計垂直方向的搜索范圍實現(xiàn)快速運動估計。
[0061]首先，分析上述兩部分的原理:
[0062]1、利用同一參考幀不同場之間最佳運動矢量相似性進行快速運動估計。
[0063]如圖3，若當前場為第t幀的頂場，在現(xiàn)有的H.264/AVC標準中，當前宏塊需要分別在前5幀，即前10場依次進行運動搜索，直到完成第10場的運動搜索后，選擇具有最小率失真代價J(MV，Amot1n)的運動矢量和參考場作為當前宏塊的最佳運動矢量和參考場。
[0064]計算后得到同一參考幀頂場和底場的運動矢量可以表示為:
[0065]MVIV1 ^ MVBt^1, MVTt_2 ^ MVBt_2,...[0066]其中MVIV1和MVBw分別為當前場以第t_l幀頂場和底場作為參考場得到的最佳運動矢量，MVTt_2和MVBt_2分別為當前場以第t-2幀頂場和底場作為參考場得到的最佳運動矢量，以此類推。
[0067]根據(jù)上述表達式，可以發(fā)現(xiàn)同一參考幀頂場和底場的運動矢量具有很大相似性，本發(fā)明實施例中，充分利用這一特征減少不必要的運動估計過程，從而，在保證視頻編碼性能的情況下，大大降低編碼端的復雜度，而解碼端的復雜度保持不變。
[0068]通常，在每一個參考場的運動估計過程是通過比較率失真代價J (MV，Amot1n)來找到該參考場的最佳運動 矢量，率失真代價計算公式為:
[0069]J (MV, λ mot1n) = SAD (s，c (MV)) + λ mot1n X R (MV-MVp, REF)；
[0070]其中，MV= (MVX, MVy)T 為運動矢量，MVp = (MVpx, MVpy)T 為預測運動矢量，λ mot1n為拉格朗日乘數(shù)，REF表示參考幀索引，R (MV-MVp, REF)表示編碼MV-MVp和REF所需要的比特數(shù)，SAD(s，C(MV))為重建像素值與原始像素值差的絕對值之和。
[0071]可以看出，率失真代價J (MV，λ mot1n)主要由SAD和R (MV-MVp，REF)兩部分決定。對于同一參考幀的頂場與底場，它們的參考場索引REF僅僅差1，編碼相差為I的索引所需的比特數(shù)是完全相同的，因而，對于相同的運動矢量MV和預測運動矢量MVp，R(MV-MVp, REF)是完全一樣的。而SAD為重建像素值與原始像素值差的絕對值之和，由于頂場和底場的原始像素值非常相近，因而對于相同運動矢量MV，頂場和底場的SAD也是非常相近的。綜上所述，對于當前宏塊的同一參考幀的參考頂場和參考底場，相同運動矢量MV的J(MV, λ mot1n)是非常相近的，其最后獲得的最佳運動矢量也將是非常相近的。
[0072]通過以上分析，當進行多參考場運動估計時，就可以利用同一參考幀頂場和底場最佳運動矢量的相似性來省略其中一個場的運動估計的某些過程，以期最大限度降低編碼復雜度。另外，若當前宏塊處于頂場，則其最佳參考場為頂場的可能性將大大高于最佳參考場為底場的可能性，反之亦然。綜合上述特性，我們可以設計如下運動估計過程:
[0073]I)若當前宏塊處于頂場，則以當前參考幀的頂場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀頂場的最佳運動矢量MVtop ;并根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MVttjp估算出該參考幀底場的最佳運動矢量靈^-^比較最佳運動矢量靈㈣的率失真代價Jtop(MVtop, Amot1n)與最佳運動矢量 MV’b_m 的率失真代價 J’b(rtt(M(MV’b()tt()m，Amot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。[0074]2)若當前宏塊處于底場，則其運動估計的順序保持不變，以當前參考幀的底場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀底場的最佳運動矢量MVbrttom ;并根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MV1tommi估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ top ；比較最佳運動矢量MV1tommi的率失真代價Jbtrttom (MVbottom, λ mot1n)與最佳運動矢量MV’ top的率失真代價J’_(MV’t_ Amot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。
[0075]2、減少運動估計垂直方向的搜索范圍實現(xiàn)快速運動估計。
[0076]視頻序列中，除了少部分懸空物體運動的垂直分量較大外，絕大多數(shù)物體運動的垂直分量均比較小。而對于場編碼模式。由于場的高度只有幀高度的一半，則運動矢量的垂直分量最多只有原先的一半。視頻高度的變小和同一幀具有兩場的特性使得場編碼模式下，宏塊可以在很小的垂直分量上就可以找到匹配的宏塊，因而其最佳運動矢量的垂直分量相比幀編碼模式大大降低。
[0077]如表1所示，給出了不同大小的不同序列，在場編碼模式下最佳運動矢量垂直分量小于等于閾值τ(例如，T = 4)的百分比。
【權利要求】
1.一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法，其特征在于，該方法包括: 根據(jù)當前宏塊參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當iu最佳參考場； 比較當前最佳參考場對應的最佳運動矢量中的垂直分量與閾值T的大小；若垂直分量的絕對值小于等于閾值T，則后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為T ;否則，后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為kT。
2.根據(jù)權利要求1所述的快速運動估計方法，其特征在于，所述根據(jù)當前宏塊所處幀的當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場包括: 若當前宏塊處于頂場，則比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場； 若當前宏塊處于底場，則以當前幀的頂場作為參考場進行運動估計，搜索范圍為[土kT，±T]，其中，k = 3 ;若經(jīng)運動搜索獲得最佳運動矢量為(O，O)，且重建像素值與原始像素值差的絕對值之和SAD小于閾值TSAD，則運動估計過程結束；否則，比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的快速運動估計方法，其特征在于，所述根據(jù)當前宏塊所處幀的當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場包括: 若當前宏塊處于頂場，則以當前參考幀的頂場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀頂場的最佳運動矢量MVttjp ;并根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MVtop估算出該參考幀底場的最佳運動矢量MV’b()tt()m ;比較最佳運動矢量MVtop的率失真代價Jtop (MVt_ Amot1n)與最佳運動矢量MV’ b0tt0ffl的率失真代價J’ b0tt0ffl (MV’ b0tt0ffl, λ mot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場；其中，λ —為拉格朗日乘數(shù)； 若當前宏塊處于底場，則以當前參考幀的底場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀底場的最佳運動矢量MV1tommi ;并根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MVbtrttom估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ 比較最佳運動矢量MV1tommi的率失真代價Jbottoffl (MVbottom, Amot1n)與最佳運動矢量,_的率失真代價1___，Amot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。
4.根據(jù)權利要求2所述的快速運動估計方法，其特征在于，所述閾值TSAD的計算方法包括:
TSAD = (min{SADleft, SADup, SADuprighJ >> 8) XBxXBy ； 其中，SADleft、SADup與SADuiffight分別表示當前宏塊左邊塊、上邊塊與右上邊塊的SAD，這三個塊的大小均為16x16 ;當前宏塊的大小為BxXBy。
5.根據(jù)權利要求3所述的快速運動估計方法，其特征在于， 所述根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MV_估算出該參考幀底場的最佳運動矢量MV' b0tt0ffl,或者所述根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MVbrtttjm估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ top包括: 不進行整像素的運動搜索，直接根據(jù)頂場或底場的最佳運動矢量來估算對應底場或頂場運動矢量的整像素，表示為:((MVx/4) X4, (MVy/4) X4);再進行子像素的運動估計； 其中，MVx表示運動矢量的水平分量，MVy表示運動矢量的垂直分量；/為整數(shù)除，計算結果為整數(shù)。
6.一種場編碼模式的多參考場快速運動估計系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 當前最佳參考場確定模塊，用于根據(jù)當前宏塊所處幀的當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場； 垂直分量確定模塊，用于比較當前最佳參考場對應的最佳運動矢量中的垂直分量與閾值T的大??；若垂直分量的絕對值小于等于閾值T，則后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為T ;否則，后續(xù)參考場運動估計范圍的垂直分量為kT。
7.根據(jù)權利要求6所述的快速運動估計系統(tǒng)，其特征在于， 所述當前最佳參考場確定模塊，還用于若當前宏塊處于頂場，則比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當iu最佳參考場； 若當前宏塊處于底場，則以當前幀的頂場作為參考場進行運動估計，搜索范圍為[土kT，±T]，其中，k = 3 ;若經(jīng)運動搜索獲得最佳運動矢量為(O，O)，且重建像素值與原始像素值差的絕對值之和SAD小于閾值TSAD，則運動估計過程結束；否則，比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考 場。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的快速運動估計系統(tǒng)，其特征在于， 所述當前最佳參考場確定模塊，還用于若當前宏塊處于頂場，則以當前參考幀的頂場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀頂場的最佳運動矢量MV_;并根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MVttjp估算出該參考幀底場的最佳運動矢量MV’b()tt()m ;比較最佳運動矢量MV_的率失真代價Jtop(MVt_ Amot1n)與最佳運動矢量MV’b()tt(M的率失真代價Tbottoffl(MVbottom, ^mot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場；其中，λ HKrtim為拉格朗日乘數(shù)； 若當前宏塊處于底場，則以當前參考幀的底場作為參考場，進行運動估計獲得該參考幀底場的最佳運動矢量MV1tommi ;并根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MVbtrttom估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ 比較最佳運動矢量MV1tommi的率失真代價Jbottoffl (MVbottom, Amot1n)與最佳運動矢量,_的率失真代價1___，Amot1n)的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場。
9.根據(jù)權利要求7所述的快速運動估計系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值TSAD的計算方法包括:
TSAD = (min{SADleft, SADup, SADuprighJ >> 8) XBxXBy ； 其中，SADleft, SADup與SADuittight分別表示當前宏塊左邊宏塊、上邊宏塊與右上邊宏塊的SAD，這三個塊的大小均為16x16 ;當前宏塊的大小為BxXBy。
10.根據(jù)權利要求8所述的快速運動估計系統(tǒng)，其特征在于， 所述根據(jù)該參考幀頂場的最佳運動矢量MV_估算出該參考幀底場的最佳運動矢量MV' b0tt0ffl,或者所述根據(jù)該參考幀底場的最佳運動矢量MVbrtttjm估算出該參考幀頂場的最佳運動矢量MV’ top包括:不進行整像素的運動搜索，直接根據(jù)頂場或底場的最佳運動矢量來估算對應底場或頂場運動矢量的整像素，表示為:((MVx/4) X4, (MVy/4) X4);再進行子像素的運動估計； 其中， MVx表示運動矢量的水平分量，MVy表示運動矢量的垂直分量；/為整數(shù)除，計算結果為整數(shù)。
【文檔編號】H04N19/513GK104038768SQ201410249609
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權日:2014年4月30日
【發(fā)明者】陳方棟, 張金雷, 李厚強, 王峰 申請人:中國科學技術大學, 上海高清數(shù)字科技產業(yè)有限公司