[发明专利]一种基于H264协议的整像素运动估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码领域，特别涉及一种基于H264协议的整像素运动估计方法。

背景技术

H.264国际标准规定了一个被编码的视频比特流的语法和该比特流的解码方法，并没有规定编码器如何实现，因此在编码实现上有很大的灵活性。

运动估计是一种帧间编码方法，其原理是利用帧间的空间相关性，减小空间冗余度，因此运动估计是视频压缩算法的核心算法之一，是搜索当前宏块在参考帧中对应的相似块的过程。当前宏块（Macroblock，16x16个像素）是指当前帧中待编码的宏块，参考帧是指经压缩后，再重建后给当前帧用作运动估计的帧，在帧的自然顺序上，可以是当前帧的前n个或后m个帧。

在编码过程中，运动估计的运算量较大，会占据大部分的编码时间，因此改进运动估计性能对提高编码器效率非常重要。常用的运动估计方法如三步搜索法（TSS）、六边形搜索法（HEXS）、菱形搜索法（DS）等，有搜索范围小，易陷入局部极小值的缺点。非对称十字形多层次六边形个点搜索（UMHexagonS）[JVT-F017r1]虽然可以较好解决局部极小问题，但其算法复杂度仍然较高。公开号为CN101227607A，发明名称为“一种基于并行流水线的穷尽运动估计搜索方法与装置”将一帧数据分为2n个待比较块，以并行流水线方式对这2n个待比较块同时进行匹配运算。这种方法可以提高穷尽搜索法的运算速度，并且适于在FPGA/ASIC上实现，但是由于其有2n个运算处理单元，需要消耗大量逻辑资源和存储器资源。公开号为CN101193303A，发明名称为“快速运动估计方法”采用基于下层预测运动矢量与多模式搜索的运动估计方法，由于其下层预测与上层预测存在依赖关系，无法实现并行处理，并且多模式搜索也会增加运算量和逻辑资源消耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种满足H264协议的在运动估计中所需时间较短和占用逻辑资源较少的在FPGA/ASIC上实现的整像素运动估计方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于H264协议的整像素运动估计方法，包括如下步骤：

步骤一，将参考帧中搜索范围内的奇数列宏块数据依次存入双端口SRAM1（Static Random Access Memory，静态存储器）中，偶数列宏块数据存入双端口SRAM2中，若当前宏块处于图像第一或最后一行/列时，用第一或最后一行/列像素数据填充SRAM1和/或SRAM2；

步骤二，根据当前宏块的位置和所确定的参考区域，确定参考数据在SRAM1和SRAM2中位置，轮转读取SRAM1和SRAM2中的参考数据，将所读取的数据依次平行排列拼接成当前宏块的全部参考数据；

步骤三，从所述当前宏块的全部参考数据的最左列开始，以蛇形顺序进行穷尽搜索，使用SAD（Sum of Absolute Difference，绝对误差和）准则，确定当前宏块的最优分割模式和运动向量；

步骤四，判断当前宏块是否是当前帧的最后一个宏块，如果是，则进入步骤五，否则根据下一个待搜索宏块与当前宏块的位置关系，更新SRAM1或SRAM2的数据，并以待搜索宏块作为新的当前宏块，进入步骤二；

步骤五，判断是否还有图像数据，如果是，则以下一帧的第一个宏块作为当前宏块，下一帧为当前帧，以当前帧作为参考帧，更新当前宏块、当前帧和参考帧数据，进入步骤一，否则结束。

本发明的基于H264协议的整像素运动估计方法，所述步骤三进一步包括，计算16个4×4像素块的SAD；用所得到的16个4×4像素块的SAD结果，同时计算8×8、8×16、16×8和16×16分割的SAD，并更新每种分割模式下每个子块的最小SAD值；根据每种分割模式下的SAD值确定最优搜索点，获得当前宏块的最优分割模式和运动向量。

本发明的基于H264协议的整像素运动估计方法，所述以蛇形顺序进行穷尽搜索是对于偶数列从上到下，奇数列从下到上的顺序进行穷尽搜索。

本发明的基于H264协议的整像素运动估计方法，所述16个4×4像素块的SAD是以流水线方式并行计算得到的。