[发明专利]通过分块匹配进行运动估算的装置

说明书

本发明涉及以分块匹配技术为基础的运动估算装置。

该技术在电视图像的运动估算领域是公知的。它包括从包含一组像素的当前图像分块开始搜索前一图像中根据某些标准与之最匹配的一个分块。这些标准可以是例如重叠像素的亮度值之间的绝对误差或均方误差，该误差是相对分块的一组像素进行叠加而得到的。

该搜索是在围绕当前块的位置限定的前一图像的搜索窗口里进行的。

由两个分块的相对位置得到位移，也就是运动向量的值。

这种只基于前一图像的技术称之为“单边分块匹配”。当内插图像时，它可以被扩展到搜索与该内插图像的实际情况相关的分块，作法是对前一图像和后一图像进行这一搜索。这时可从称之为“双边分块匹配”，例如，由汤姆森消费电子公司于1993年9月8日申请的欧洲专利申请93402187.4对此作了描述。

在先有技术中公知、并且在前面所述的专利申请中所描述的两个运动估算器构成的例子示于图1和图2，其中在以当前分块为中心、水平和垂直为±2像素的窗口中进行搜索。

图1相关于“单边分块匹配”。图中用阴影表示的处理电路在一个输入端并行接收与当前像素(亮度)相关的信息，由于图像(或帧)延迟电路而在前一图像中产生的同类信息表示在每个处理电路的第二输入端。亮度信息在到达处理电路的第二输入端之前必须跨越的行和像素(或采样值)延迟电路限定与当块分块相匹配的分块以及与处理电路相关的运动向量。这个分块与由水平(像素延迟)和垂直(行延迟)的逐次延迟所移位的当前分块相对应，亮度信息在到达相关电路之前经过这些延迟。每个处理电路相关于一个特定的位移，因而也相关于一个候选运动向量。以当前分块为中心，水平和垂直为±2像素的搜索窗口对应于25个候选运动向量。

每个处理电路对到达其输入端的当前分块的每个像素累加亮度值之间的误差，从而得到与该电路相对应的当前分块和前一图像的分块之间的总误差。对这个当前分块来说，最小累计误差指定电路，因而指定前一图像的分块以及运动向量。该过程对图像的每个分块进行。

计算的误差可以是绝对误差，也可以是均方误差。

图2相应于“双边分块匹配”。这时处理电路累加后一图像的分块和前一图像的分块之间的误差。由此确定根据前面所述的专利申请中所提出的原理分配给内插图像的当前分块的运动向量。

这种结构根据电视扫描来使用视频信息，它需要很难实施的存储电路；对中间结果的这种存储(它是由这类扫描产生的，并且允许对每个分块计算误差)必须在每个处理电路级进行，而且对某个处理电路，在每个分块级甚至是在每个分块的每行级进行。包括在传输到下一分块之前扫描一个分块的所有行，然后一个分块接着一个分块作同样处理的一种解决方案会产生同样复杂的扫描变换电路。

运动估算器，特别是处理电路，通常具有不同的结构，这与要处理的分块的数目和大小相关，但不包括由于这个特性所产生的标准化或低成本集成。

本发明的目的是解决提出的问题。

本发明的主题是一个通过分块匹配估算视频图像的运动的设备，它包括每个候选运动向量的处理电路，以便对图像的每个分块计算用这个向量匹配的像素之间的误差。处理电路对分块的每一行累计误差，得到部分和，与相同成分的候选运动向量相关的处理电路被耦合在一起形成一个链路，由一个存储器环回，以便将对前一分块在当前的视频行中计算、并相应于每个候选向量的误差的部分和传送到这个存储器，并将在前一视频行中计算、并且相关于下一分块的部分和从这个存储器传送到相应处理电路的输入端，这些传送是在计算当前分块的部分和时同时进行的。

借助于这个设备可以简化实现估算器的电路，并且降低估算器的计算时间和费用。也不需要扫描变换。存储器电路的数量也受到限制，从而可以简化运动估算器的整体结构。这种结构适用于各种类型的匹配，例如在“单边分块匹配”类型的前一图像上或“双边分块匹配”类型的内插。它也适用于各种尺寸分块的使用，并且提供对分块的计算误差的方便存取来进行顺流处理。使用耦合在一起并连接到公用电路的小型重复基本结构特别适合于大规模集成，例如生产VLSI(超大规模集成)电路。

通过下面结合例子和参考附图进行的描述，可以更好地理解本发明的特性和优点。

图1代表现有技术的“单边分块匹配”类型的运动估算器的结构；

图2代表现有技术的“双边分块匹配”类型的运动估算器的结构；

图3代表环回到一个移位寄存器的运动估算器的处理电路；

图4代表运动估算器的处理电路的另一种形式；

图5代表一组处理电路；