[实用新型]可变块尺寸运动预测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及信号处理中的图像和视频编码技术领域，特别涉及在编码过程中可变块尺寸运动预测技术。

背景技术

在视频压缩中，为了更好的去除视频信息的冗余，达到在保持视频质量的同时尽可能提高压缩比的目的，广泛采用预测编码和变换编码结合的基于块的混合编码方法，通过变换编码将空域图像映射到频域系数，有效地去除像素间的空间相关性，而基于运动估计和运动补偿的预测编码则充分利用了相邻帧间的时间相关性，从而获得较好的压缩性能。

由于块匹配具有较低的硬件复杂度，对于实际运动来说被认为是最通用的方法之一，因此在VLSI中广泛采用，几乎所有的H.261/H.263和MPEG1，2/4的编解码电路的物理组合都把块匹配用于运动估计。

为了得到最小的预测误差，在H.264/AVC中进行帧间预测时不再采用固定块尺寸模式，而是采用可变块尺寸模式对每个划分的子块进行运动估计和运动补偿，以得到最佳的匹配块，从而提高压缩效率。H.264/AVC的多模式运动估计中，一个16×16的宏块(Macroblock，MB)可以进一步划分成若干个子块进行补偿。如图1所示宏块分割模式包括16×16，16×8，8×16，8×8；对于8×8子块，可以进一步划分成8×4，4×8，4×4块模式，具体应用如图2所示，图2的当前宏块在参考帧的搜索区域内搜索出的最优预测模式为左上方的8×8子块最优模式为两个8×4子块，对应得运动矢量为Mv0和Mv1，其余三个8×8子块的最优预测模式是8×8块，对应得运动矢量分别是Mv2、Mv3和Mv4。宏块分割模式大大提高了各宏块之间及宏块内部子块的关联性。H.264/AVC对编码的宏块进行运动预测时要遍历所有的预测模式，即对每一种尺寸的子块都要执行一次搜索动作，因此帧间预测就能针对图像中不同大小物体的各种移动，利用最适合的子块尺寸进行组合，以提高搜索的正确性，而不会因为用固定尺寸的块去搜索不同大小的物体而导致在移动时产生的误差。

确定宏块分割模式(块的尺寸)后，需要对每一个子块编码，计算每一个待编码的子块对应的运动矢量，然后编码传输每个运动矢量和宏块分割模式。因此当选定一个比较大的块尺寸时，则需要较少的码字对分块信息和运动矢量进行编码传送，但是难于达到精确的匹配，也就是说在图像的残差部分可能包含着比较多的信息；而选定一个较小的块尺寸，可以显著降低残差部分的信息，但是产生比较高的码率来表示运动矢量和对应的分块策略。因此在不同的条件下需要选择合适块分块策略，块划分策略的好坏直接影响着编码系统的效率和压缩效果。

目前有两种普遍的运动预测的方法，一种方法是对各种宏块分割模式逐一进行固定块尺寸的运动预测，这种方法由于对每一中宏块分割模式都需要遍历搜索窗区域，所需的存储器操作带宽巨大，同时所需的计算时间长，无法实现实时处理。另外一种方法基于具有最小的宏块分割尺寸的子块进行处理，计算出这些最小子块的SAD残差值后，通过若干最小子块的组合得到较大子块的SAD残差值，这种方法需存储较多的中间计算结果，所需的暂存资源较多。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术的不足，提出了一种实时处理H.264/AVC中可变块尺寸运动预测方法，该方法可以降低硬件开销，所需存储器操作带宽小，计算时间短，所需暂存资源少。

本实用新型同时提出了一种可变块尺寸运动预测装置。

可变块尺寸运动预测方法，包括如下步骤：

(1)从外部存储器中持续取出待预测帧中用于预测某一候选运动矢量的当前宏块像素及其对应的参考宏块像素，分别存储在当前宏块像素存储器和搜索窗像素存储器，直到遍历搜索窗中的所有候选运动矢量；

(2)从当前宏块像素存储器取出一个候选运动矢量的当前宏块像素，并对当前宏块像素进行降采样和像素截位处理；

(3)进行步骤(2)的同时，从搜索窗像素存储器取出一个候选运动矢量的参考宏块像素，并对取出的参考宏块像素进行降采样和像素截位处理；

(4)将步骤(2)和步骤(3)处理后的像素送到SAD计算单元进行运算，计算该候选运动矢量对应的参考宏块在各种宏块分割模式下的SAD值；

(5)各种宏块分割模式下的SAD值与前一个候选运动矢量运算得到的各种宏块分割模式下的SAD值进行比较，选取各种宏块分割模式下最小SAD值和对应的运动矢量。