[发明专利]一种适合于硬件实现的HEVC运动估计方法

说明书

技术领域

本发明属于数字视频编解码技术领域，特别涉及一种适于硬件实现的视频压缩的整像素运动估计方法。

背景技术

HEVC(H.265)是新一代的视频压缩标准，它大幅度提高了编码效率和图像质量，但增加了运算复杂度，运动估计、帧内预测、变换/量化等需要大量运算，尤其是运动估计模块的运算量占整个编码器运算量的70％以上，成为编码速度提高的瓶颈，因此必须在算法实现中对其优化。运动估计由整像素运动估计和分数像素运动估计两部分组成，其中整像素部分的运算量约占整个运动估计的90％。

目前研究人员对HEVC运动估计算法优化的研究集中在三类。第一类是根据图像帧间或者帧内的时空相关性从而减少出现概率较低的预测块，降低编码的复杂度。那么对于一个未去除掉部分深度CU单元的LCU(64×64)而言，在最大深度为3的情况下，一共需要循环计算1106次预测块的率失真代价。此类方法虽然减少了部分计算运动匹配代价循环，但任然不利于运动估计算法的硬件实现。第二类是根据所要计算CU块的特征来减少预测次数，从而达到提高预测速度的目的。第三类方法是依据在最佳匹配点周围，运动估计代价存在单峰现象，减少运动估计过程中搜索的点数，从而在压缩率变化不大的同时降低运算量，提高运动估计速度。有十字搜索，菱形搜索,子像素搜索等。同样方法应用于官方提供的HEVC编码标准参考软件HM中，提供了钻石搜索与菱形搜索相结合的TZsearch搜索方法。这些方法提高了搜索速度，减少了运算量，但由于采用串行搜索方式及读取搜索区域数据不规则，导致此类方法不适合于硬件实现。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，针对HEVC运功估计单元先对LCU进行CU块分割再进行运动估计PU块分割的特点，本发明提出两种分割模式同时进行的计算方法，将串行搜索改为并行搜索，该方法极大简化了运动估计算法，并且计算过程中访问存储单元的数据规整，利于硬件的实现。

本发明通过一下技术方案实现：

本发明提供了一种在整像素运动估计中运用的用于确定下一搜索像素块的中心位置的方案，为了实现该方案，运用了以下技术：

并行计算LCU块的所有CU块的运动匹配参数；

采用动态的运动搜索范围，将LCU等分为4块，以每块的预测运动向量为搜索中心点进行搜索。

对于当前的LCU像素块，计算各点的SAD值，采用累加器计算每种分割模式下的代价，确定出最佳匹配点；然后根据当前块的最佳匹配点的位置确定下一个搜索块的中心点位置的mv。

一种适合于硬件实现的HEVC运动估计方法，通过将HEVC标准算法中每个LCU的CU块运动匹配参数及相应的PU块参数计算并行执行，来降低运动估计的复杂度；所述方法包括以下步骤：

a.运动估计模块先从内存单元读取整个LCU的像素值，输入计算单元中；

b.根据该LCU的左侧或上侧已有相邻块运动向量预测当前块的运动向量；

c.根据该预测向量及搜索范围，获取搜索区域的像素数据；

d.并行计算LCU块每层深度的CU块的运动匹配参数的最优解，获得各个深度CU块下各模式PU的最佳运动向量；

e.将LCU的全部像素值与搜索区域相应的像素值做差，然后把相应的各个CU层下各种预测模式PU块所包含的像素差值相加得到各个CU块下各个PU模式的SAD值；

f.根据SAD值得到每个PU块的最佳运动匹配向量，从而得到各个CU层下的最佳PU分割模式；

g.根据这些CU和PU的参数以及求得的帧内PU参数和相对应的TU块的变换，计算每层CU块的率失真代价，最终得到最小率失真所对应的一系列参数。