[发明专利]一种运动估计的装置和方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及视频图像传输领域，尤其是关于视频图像中运动估计的装置和方法。

【背景技术】

随着数码技术应用的普及，视频的应用也越来越广泛，尤其是视频监控。在视频监控的过程中，要将摄取到的视频数据实时地传输给监控端，所以在摄像端一般会先将视频数据进行编码压缩以有利于传输，如果视频数据太大则在视频传输过程会增加信道的负担，因此在进行视频编码的过程中要充分考虑到如何将视频数据进行最大化压缩编码。

目前视频编码中通常需要块基运动估计和运动补偿来对当前视频图像进行压缩。所述块基运动估计以块为单位，在当前帧中找出对应于参考帧中宏块的位置，并以所述位置为中心进行匹配以找到最佳匹配位置块，根据参考帧中宏块的位置以及上述得到的最佳匹配的位置计算所述宏块的运动矢量。也就是说，对于参考帧中的每个宏块都要在当前帧中找到对应的位置，然后在当前帧中以对应的位置为中心进行运动搜索，搜索得到的位置与参考帧中的位置差则为对应宏块的运动矢量。在进行视频编码的过程中，只需要知道参考帧中各宏块的位置以及每个宏块的运动矢量就可以获得每个宏块在当前帧中的位置。

然而在物体运动中，属于同一个物体的块通常具有相同或相似的运动规律，当该物体运动速度快时，若搜索窗口有限则很难找到匹配块。请参见图1所示，图1为现有技术运动估计在搜索框内进行搜索的示意图，其中假设左图为参考帧图像，右图为当前帧图像，运动人物进行移动，其中左图中虚线以内的方框为搜索窗口，此时能够在搜索窗口内对运动人物进行搜索，然而由于运动人物运动过快，在时间相邻的下一帧，也就是当前帧时，所述运动人物已经移动到对应的所述搜索窗口外面，如果仍在原预定的搜索窗口内进行搜索则无法搜索到运动人物。

因此，需要提供一种新的技术方案来克服上述问题。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

本发明提供一种运动估计的装置，其在物体运动速度比较快时，也能够很精确地找到匹配块以进行运动估计。

本发明提供一种运动估计的方法，其在物体运动速度比较快时，也能够很精确地找到匹配块以进行运动估计。

根据本发明的一方面，本发明提供一种运动估计的装置，其包括图像采集单元，采集帧图像；降采样单元，对所述帧图像进行降采样；运动检测和跟踪单元，对降采样后的当前帧进行运动检测和跟踪以获得运动目标，确定原始的当前帧的当前宏块在降采样后的当前帧上对应的运动目标以及该对应的运动目标的运动矢量，将该对应的运动目标的运动矢量上采样；运动搜索单元，根据上采样后的对应的运动目标的运动矢量和原始的当前帧的当前宏块的位置在原始的参考帧中确定一初始位置并基于所述初始位置在所述原始的参考帧中设置一个搜索框，在所述搜索框内搜索与原始的当前帧的当前宏块相匹配的块，将搜索到的匹配块与原始的当前帧的当前宏块的位置差作为原始的当前帧的当前宏块的运动矢量。

进一步的，所述参考帧为时间在先的帧，所述当前帧为时间在后的帧。

更进一步的，所述原始的当前帧和原始的参考帧分别为未降采样之前的当前帧和参考帧。

更进一步的，所述运动目标的运动矢量为降采样后参考帧的运动目标外接矩形的中心位置与降采样后当前帧的运动目标外接矩形的中心位置的差。

更进一步的，所述初始位置为原始的当前帧的当前宏块的中心位置经过上采样后的对应的运动目标的运动矢量的相反矢量后在原始的参考帧中得到的一中心位置。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种运动估计的方法，其包括：采集帧图像，对所述帧图像进行降采样；对降采样后的当前帧进行运动检测和跟踪以获得运动目标，确定原始的当前帧的当前宏块在降采样后的当前帧上对应的运动目标以及该对应的运动目标的运动矢量，将该对应的运动目标的运动矢量上采样；根据上采样后的对应的运动目标的运动矢量和原始的当前帧的当前宏块的位置在原始的参考帧中确定一初始位置并基于所述初始位置在所述原始的参考帧中设置一个搜索框，在所述搜索框内搜索与原始的当前帧的当前宏块相匹配的块，将搜索到的匹配块与原始的当前帧的当前宏块的位置差作为原始的当前帧的当前宏块的运动矢量。

进一步的，所述参考帧和所述当前帧为时间连续的两个帧，其中，所述参考帧为时间在先的帧，所述当前帧为时间在后的帧。

更进一步的，所述原始的当前帧和原始的参考帧分别为未降采样之前的当前帧和参考帧。