[发明专利]使用分级相平面相关性和块匹配的运动估计

说明书

所述的系统、设备、产品和方法涉及使用分级相平面相关和块匹配的运动估计。

背景技术

视频编码器压缩视频信息，使得更多信息能够通过给定带宽来发送。压缩信号则可传送给接收器，其在显示之前对信号进行解码和解压缩。为了压缩视频信息，视频编码器可包括运动估计器，其可生成描述从一个视频帧到另一个(例如相邻或连续帧)的变换的运动向量。发送运动向量或者与运动向量相关的信息(例如在进一步处理之后)可节约大量带宽。

一些广泛使用的运动估计算法包括块匹配算法，其与其它方式相比可不太复杂。这类块匹配算法通常用于超大规模集成(VLSI)实现中，并且通常存在于视频压缩编解码器(例如H.261国际电信联盟(ITU)电信标准化部门(ITU-T)视频编码标准和运动图像专家组(MPEG)阶段1(MPEG-1)标准和MPEG-2标准)中。块匹配估计通常包括：对于帧k的单独块，搜索帧k+1中的“最佳匹配”块，其中例如帧k和帧k+1可以是视频中的相邻或连续帧，以及描述帧k中的单独块与帧k+1中的最佳匹配块之间的位移的向量是单独块的运动向量。任何数量的运动向量(对于任何数量的块)可提供帧的变换，以及可组合运动向量以形成运动向量字段。

在一些块匹配实现中，帧k+1中的候选块可用于确定最佳匹配，包括与帧k中的单独块的位置对应的位置周围的帧k+1的搜索区域中的块(即，在单独块在帧k与帧k+1之间没有移动时原本所在的位置周围的区域中搜索帧k+1)。搜索每一个可能块的技术称作全搜索块匹配，并且提供简单明了和提供完整搜索的优点。但是，全搜索块匹配技术具有限制，例如高计算复杂度、没有捕获画面中的实际运动、不能够处理遮蔽区以及没有处理重复结构。

其它运动估计技术包括有效搜索策略，其可减少用于块匹配的候选区域。这类技术包括例如迭代算法(例如三步搜索算法)、对数搜索或者一次一个搜索(OTS)。这些技术的每个尝试查找粗像素栅格上的最佳匹配块(及关联运动向量)。迭代过程中的下一步是查找集中于前一个最佳匹配的像素的细像素栅格上的新最佳匹配块(及关联运动向量)。这类迭代可重复进行，以便以计算资源和/或时间为代价来改进精度。如与全搜索块匹配器相比，这些技术可提供较少计算的优点，但是它们可能不满足全搜索的质量。此外，这类技术可查找局部块匹配，但是可能遗漏全局匹配。

用于运动估计的另一种技术是相平面相关算法，其尝试例如测量运动对象的速度的方向而不是搜索运动。在相平面相关算法中，对于两个帧(即，帧k和k+1)，将加窗函数应用于帧以降低边缘效应，并且应用傅立叶变换。然后，通过相乘帧k的按元素谱(element-wise spectrum)和帧k+1的谱的复共轭，并且无归一化该乘积，来确定互功率谱。将傅立叶逆变换应用于互功率谱，并且可应用可选快速傅立叶变换移位，以及在任一种情况下，生成相关平面。然后，对相关平面搜索峰值，使得峰值的索引表示帧之间的位移，以及位移可描述为运动向量。

单级相平面相关可能不能够提供画面中的多个对象的运动向量。为了解决这个问题，可应用分级相平面相关，使得可应用相平面相关的若干等级，以产生准确和健壮的运动向量字段。与其它所述技术相比，分级相平面相关技术的主要缺点是复杂度。

附图说明

通过附图、作为举例而不是限制来说明本文所述的资料。为了说明的简洁和清晰起见，图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清晰起见，一些元件的尺寸可能相对于其它元件经过放大。此外，在认为适当的情况下，在附图之间重复参考标号，以便表示对应或相似的元件。附图包括：

图1是示例视频编码系统的说明图；

图2是分割和/或缩减视频帧的图像数据的说明图；

图3是视频帧的图像数据中的单独块的说明图；

图4是视频帧的图像数据之间的块匹配的说明图；

图5是示出示例视频编码过程的流程图；

图6是操作中的示例视频编码过程的说明图；