[发明专利]用于块移动估计的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于块移动估计的方法和装置，尤其是用于MPEG2编码器。

众所周知，为了压缩视频序列，人们利用连续帧之间的高冗余性。特别是，块移动估计技术被广泛使用，例如，用于按照MPEG2部分2：ISO/IEC 13818-2中指定的视频标准进行编码。

在这种技术中，当前帧被分解成包括n×m图象元素(象素、象元)矩形或正方形块。然后，对当前帧的每个块进行搜索。为此目的，每个块中的图象元素被与参考帧中的搜索区域内的块的图象元素进行比较。对所有的搜索位置计算成本函数，即相比较的块之间的匹配测量。实际的移动矢量被成本函数具有最小值的两个块的限定位置确定。

使用最通用的成本函数，当前块和来自参考帧的候选块之间的绝对差的平均(mad)，

对每个搜索位置约进行n×m次减法、绝对值计算和加法。

对一个13.5MHz视频信号(水平分辨率W_frame，h＝720象素，竖直分辨率W_frame，v＝576象素，帧速率f_frame＝25Hz)，设定下面的参数用于块匹配处理：

水平搜索范围：    S_h＝+/-64象素

竖直搜索范围：    S_v＝+/-32象素

水平块尺寸：  n＝16象素

竖直块尺寸：  m＝16象素

要求的处理能力超过每秒2500亿次运算。

技术是已知的，其中通过仅使用分别在宏块和搜索区域中的一部分图象元素可减少处理能力。这种方法可使用如在DE-A-19509418中举例描述的五点形二次采样(Quincunx subsampling)。但是，由于移动估计要求很精确而限制了二次采样的速率。

本发明的目的是提供一种用于具有降低的实现要求的块移动估计的方法，比如用于实时移动估计。该目的可通过权利要求1中的方法实现。

本发明的另一个目的是揭示一种利用本发明的方法的装置。该目的可通过权利要求7中公开的装置实现。

仅通过成本函数的大量平行处理可实现对实时移动估计的上述计算需求。如果在几个独立的搜索区域中进行一个平行搜索，在存储搜索区域的存储器之间的要求的通讯频带宽度和进行成本函数计算的算术单元将随着平行处理搜索的数目变得更线性。但是，如果当前帧的相邻块被输入几个处理元件，其中处理元件进行对在通用搜索区域上的这些块的搜索，那么这并不确切。

原则上，用于块移动估计的方法在于下述事实：

-搜索区域被分成搜索区域带，搜索区域带的宽度等于块的宽度；

-把k个相邻块的图象元素与搜索区域带的图象元素进行比较，直

 到一个块的整个搜索区域已经被处理；

-由一个未被处理的块替代整个搜索区域已经被处理的块。

按照优选的方式，当前帧的线被分成包括k个将被平行处理的相邻块的块部分，其中块部分的水平宽度等于搜索区域的水平宽度。

另外，搜索区域带的竖直宽度等于搜索区域的竖直宽度是最优选的方式。

在一个更好的改进中，搜索区域带的图象元素被与k个相邻块的图象元素进行平行比较(图4)。

在一个进一步的改进中，搜索区域带的图象元素被与k个相邻块的图象元素进行串行比较(图3)。

此外，最好是，块移动估计是一部分MPEG视频信号编码，并且这些块是宏块，其水平和竖直宏块尺寸为16图象元素。

原则上，用于图象移动估计的装置包括：

-用于控制搜索区域到搜索带的转换的第一装置；-载有k个相邻块的k个处理元件，用于比较搜索区域带的图象元素；-由一个未被处理的块替代整个搜索区域已经被处理的块的装置。在一个优选的方式中，该装置还包括：-一个搜索帧存储器；-一个参考帧存储器；-用于控制搜索帧存储器的第二装置；-用于控制参考帧存储器的第三装置；-一个搜索区域存储器，其中由搜索帧存储器载入当前搜索区域。在一个较好的改进中，处理元件被按串行的顺序布置。在一个更好的改进中，处理元件被按平行顺序布置。下面结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1示出了一个进入宏块(a)中的帧的划分以及用于相邻宏块(b)的叠加搜索区域；图2示出了用于k个相邻宏块的平行处理的一个搜索方案；图3是用于串行搜索带数据流的方框图；图4是用于并行搜索带数据流的方框图。