[发明专利]分数像素运动估计装置

说明书

本发明提供了一种分数像素运动估计装置，包括：并行内插模块将内插参考图形分为多个内插参考图像块，同时计算多个内插参考图像块的内插操作；内插结果缓冲模块接收并保存内插操作后的内插参考图像块，再组合为多个内插参考图像组；SATD计算模块接收编码图像和内插参考图像组，计算多个内插参考图像组的SATD值，每个内插参考图像组均使用哈达玛变换计算SATD值，其中，在哈达玛变换时的蝶形运算的减法分支上添加偏置值；SATD累加模块将SATD值累加；代价计算模块接收来自SATD累加模块的至少一个SATD值和至少一个预测运动矢量，并计算每个SATD值的代价；运动矢量选择模块从若干个代价值选出一个最小代价，选出最小代价值对应的分数像素精度的运动矢量。

技术领域

本发明涉及编码技术领域，尤其是一种分数像素运动估计装置。

背景技术

先进视频编码(AVC)与高效视频编码(HEVC)引入了1/4精度的分数运动补偿功能，通过1/4像素精度的运动补偿大幅改善了相对于之前的视频编码如MPEG2的编码性能。但这也代表了需要在编码时执行分数像素运动估计(Fractional Pixel Motion Estimation，FME)以获得1/4像素精度的运动矢量。

具体来说，需要通过对参考图像的内插获得水平竖直各4倍分辨率的局部图像。并计算不同运动矢量对应的内插参考图像块与当前编码图像块的差变换绝对值和(Sum ofabsolute transformed difference，SATD)，再根据运动矢量的编码码率计算各个运动矢量对应的代价，最后根据情况选择代价最低的运动矢量。

具体的对于SATD模式判决，使用对预测残差的哈达玛(Hadamard)变换系数的绝对值和(即SATD过程)来估计代价J_SATD，即有：

J_SATD＝SATD+λ_SATDR_h

其中J_SATD为基于SATD的代价，λ为拉格朗日系数。R_h为对应于估计运动矢量的码率。有：

SATD＝||H^-1(P-C)H||₁

H为Hadamard变换矩阵，P为1/4像素精度的运动补偿参考图像块，通过参考帧的内插获得，C为当前图像块，||||₁为矩阵的L1范数。

当P尺寸大于H时，则计算过程将P及C按照H的尺寸分割为多个分割图像块，并在其中每一个分割图像块上计算SATD，最后将其累加以获得P相关的SATD值。

FME即为使J_SATD最小化的搜索过程。

内插与哈达玛变换使得FME每一个运动矢量的J_SATD计算开销都相当的高，因此往往需要通过各种手段来尽可能的减少FME计算的点数。

通常的做法是先进行一次整数运动估计，在整数运动估计得到的最优整数运动矢量附近再进行一次分数运动估计以获得高精度的运动矢量。如果搜索范围包含了最优整数运动矢量邻域内所有的分数运动矢量，则称为全搜索FME。

为了减少搜索点数，各种快速搜索算法被提出以降低所需搜索的点数，譬如最为常见的两步法搜索：将FME分为两个阶段。首先进行一次1/2像素精度的运动估计，再在1/2进度的运动估计得到的最佳运动矢量周围进行1/4精度的运动估计，如黑底白色方块位置以获得最终的分数运动估计。即所谓的两步法FME。