CN101873483B - 一种运动估计方法及采用运动估计方法的编码芯片、装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于音视频编码技术领域，提供了一种运动估计方法及采用运动估计方法的编码芯片、装置，所述方法包括以下步骤：预测初始中心点；根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面；利用混合多层次的运动搜索方法，在所述象限或平面内，搜索当前宏块的匹配块。在本发明中，根据相邻的宏块的运动向量，判断出当前宏块的运动向量所在的区域，从而缩小了混合多层次的运动搜索方法的搜索范围。这样，就减少了搜索点数，缩短了搜索时间，从而缩短了运动估计所花费的时间。
Description
技术领域
本发明属于音视频编码技术领域，尤其涉及一种运动估计方法及采用运动估计方法的编码芯片、装置。
背景技术
AVS是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准。国际上音视频编解码标准主要两大系列：ISO/IEC JTC1制定的MPEG系列标准；ITU针对多媒体通信制定的H.26x系列视频编码标准和G.7系列音频编码标准。AVS标准是“信息技术先进音视频编码”系列标准的简称，AVS标准包括系统、视频、音频、数字版权管理等四个主要技术标准和一致性测试等支撑标准。
在AVS标准中，运动估计采用的快速搜索算法为非对称十字型多层次六边形格点运动搜索算法(简称UHM)，它包括两个部分：初始中心点的预测和混合多层次的块搜索。
对初始中心点的预测过程大致为：首先进行了中值预测，然后是上层预测，最后进行了前帧对应块的运动向量预测，并将最优点作为初始中心点。
混合多层次的运动搜索的大致过程为：先进行非对称十字搜索，然后再进行格点搜索和大六边形搜索，在搜索范围为±32时，搜索点数可能达到201个。然后，进行扩展六边形搜索，在搜索范围为±32时，搜索点数可能达到192个。然后，对搜索范围继续缩小，进行菱形搜索，在搜索范围为±32时，搜索点数可能达到128个。
在UMH算法中，采用了混合多层次搜索方式，而混合多层次搜索方式的每一个层次都是以中心点对称的，因此，这种对称的搜索方式所需要搜索点数较多，从而所需搜索时间较长，导致运动估计所花费的时间较长。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种运动估计方法，旨在解决利用混合多层次搜索方式进行搜索时，需要搜索点数较多，从而所需搜索时间较长，导致运动估计所花费的时间较长的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种运动估计方法，所述方法包括以下步骤：
预测初始中心点；
根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面；
利用混合多层次的运动搜索方法，在所述象限或平面内，搜索当前宏块的匹配块。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用运动估计方法的编码芯片，所述编码芯片包括：
初始中心点预测单元，用于预测初始中心点；
区域判断单元，用于根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面；以及
匹配块搜索单元，用于利用混合多层次的运动搜索方法，在所述象限或平面内，搜索当前宏块的匹配块。
本发明实施例的另一目的在于提供一种视频处理装置，所述视频处理装置中包含编码芯片，所述编码芯片包括：
初始中心点预测单元，用于预测初始中心点；
区域判断单元，用于根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面；以及
匹配块搜索单元，用于利用混合多层次的运动搜索方法，在所述象限或平面内，搜索当前宏块的匹配块。
在本发明中，根据相邻的宏块的运动向量，判断出当前宏块的运动向量所在的区域，从而缩小了混合多层次的运动搜索方法的搜索范围。这样，就减少了搜索点数，缩短了搜索时间，从而缩短了运动估计所花费的时间。
附图说明
图1是本发明提供的运动估计方法的实施流程图；
图2是本发明提供的判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面的实施流程图；
图3是本发明提供的采用运动估计方法的编码芯片的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中，根据相邻的宏块的运动向量，判断出当前宏块的运动向量所在的区域，从而缩小了混合多层次的运动搜索方法的搜索范围。这样，就减少了搜索点数，缩短了搜索时间，从而缩短了运动估计所花费的时间。
图1示出了本发明提供的运动估计方法的实施流程，详述如下：
在步骤S101中，预测初始中心点。
可以采用UHM算法中的方法来预测初始中心点，即首先进行了中值预测，然后是上层预测，最后进行了前帧对应块的运动向量预测，并将最优点作为初始中心点。
在步骤S102中，根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面。
由于同一图像的相邻宏块之间的相关性很强，作为本发明的实施例，可以根据与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，来判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面。
在步骤S103中，利用混合多层次的运动搜索方法，在该象限或平面内，搜索当前宏块的匹配块。
作为本发明的实施例，可以将混合多层次的运动搜索的搜索范围分为4个象限，例如对于大六边形搜索，当判断出当前宏块所在的象限为第一象限时，以大六边形的中心为坐标原点，在大六边形在第一象限的点中搜索当前宏块的匹配块即可，从而避免了搜索大六边形在其他三个象限的点。当然，对于非对称十字搜索、格点搜索、扩展六边形搜索、菱形搜索可以采用类似方法，以使搜索的点数减少。
图2示出了本发明提供的判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面的实施流程，详述如下：
在步骤S1021中，判断视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量是否为0向量。
当有两个或三个运动向量为0向量时，执行步骤S1022；当有一个运动向量为0向量时，执行步骤S1023；当三个均为非0向量时，执行步骤S1024。
在步骤S1022中，将0向量作为当前宏块的运动向量。该流程结束。
在步骤S1023中，判断非0的两个运动向量之间的夹角是否小于90度并且大于0度。如果夹角小于90度且大于0度，则执行步骤S1025，否则结束流程。
在步骤S1024中，判断三个运动向量中两两之间夹角是否均小于90度并且大于0度。如果均小于90度且大于0度，则执行步骤S1025，否则结束流程。
在步骤S1025中，根据非0向量所在的象限，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面。
当三个运动向量中所有的非0向量的夹角小于90度且大于0度时，说明相邻宏块的运动方向很接近，根据宏块的空间特性，则当前宏块也在相邻宏块的运动方向附近，由于非0向量的夹角均小于90度且大于0度，因此，三个运动向量中所有的非0向量必然落入一个象限或一个平面。根据非0向量的值即可确定所有非0向量共同所在的象限或平面。
图3示出了本发明提供的采用运动估计方法的编码芯片的结构，该编码芯片可以为内置于视频处理装置的硬件结构。该视频处理装置可以为数字电视接收终端或硬盘播出服务器或编码器或激光视盘机或移动终端等。
该编码芯片包括初始中心点预测单元31、区域判断单元32及匹配块搜索单元。初始中心点预测单元31预测初始中心点，区域判断单元32根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面，匹配块搜索单元33利用混合多层次的运动搜索方法，在该象限或平面内，搜索当前宏块的匹配块。
其中，区域判断单元32根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面的过程可以为：
向量判断模块321判断该三个宏块的运动向量是否为0向量，当有两个或三个运动向量为0向量时，运动向量确定模块322将0向量作为当前宏块的运动向量，当有一个运动向量为0向量时，两向量夹角判断模块323判断非0的两个运动向量之间的夹角是否小于90度并且大于0度。当三个均为非0向量时，三向量夹角判断模块324判断三个运动向量中两两之间夹角是否均小于90度并且大于0度。当非0向量之间的夹角均小于90度并且大于0度时，象限或平面确定模块325根据非0向量所在的象限，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面。
综上所述，根据相邻的宏块的运动向量，判断出当前宏块的运动向量所在的区域，从而缩小了混合多层次的运动搜索方法的搜索范围。这样，就减少了搜索点数，缩短了搜索时间，从而缩短了运动估计所花费的时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种运动估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
预测初始中心点；
根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面；
利用混合多层次的运动搜索方法，在所述象限或平面内，搜索当前宏块的匹配块。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面的步骤之前还包括以下步骤：
a、判断所述三个宏块的运动向量是否为0向量，当有两个或三个运动向量为0向量时，执行步骤b，当有一个运动向量为0向量时，执行步骤c，当三个均为非0向量时，执行步骤d；
b、将0向量作为当前宏块的运动向量；
c、判断非0的两个运动向量之间的夹角是否小于90度并且大于0度，如果夹角小于90度且大于0度，则执行步骤e；
d、判断三个运动向量中两两之间夹角是否均小于90度并且大于0度，如果均小于90度且大于0度，则执行步骤e；
e、根据非0向量所在的象限，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面。
3.一种采用运动估计方法的编码芯片，其特征在于，所述编码芯片包括：
初始中心点预测单元，用于预测初始中心点；
区域判断单元，用于根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面；以及
匹配块搜索单元，用于利用混合多层次的运动搜索方法，在所述象限或平面内，搜索当前宏块的匹配块。
4.如权利要求3所述的编码芯片，其特征在于，所述区域判断单元又包括：
向量判断模块，用于判断所述三个宏块的运动向量是否为0向量；
运动向量确定模块，用于当有两个或三个运动向量为0向量时，将0向量作为当前宏块的运动向量；
两向量夹角判断模块，用于当有一个运动向量为0向量时，判断非0的两个运动向量之间的夹角是否小于90度并且大于0度；
三向量夹角判断模块，用于当三个均为非0向量时，判断三个运动向量中两两之间夹角是否均小于90度并且大于0度；以及
象限或平面确定模块，用于当非0向量之间的夹角均小于90度且大于0度时，根据非0向量所在的象限，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面。
5.一种视频处理装置，其特征在于，所述视频处理装置中包含编码芯片，所述编码芯片包括：
初始中心点预测单元，用于预测初始中心点；
区域判断单元，用于根据视频图像中与当前宏块相邻的左边、正上边、右上边的三个宏块的运动向量，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面；以及
匹配块搜索单元，用于利用混合多层次的运动搜索方法，在所述象限或平面内，搜索当前宏块的匹配块。
6.如权利要求5所述的视频处理装置，其特征在于，所述区域判断单元又包括：
向量判断模块，用于判断所述三个宏块的运动向量是否为0向量；
运动向量确定模块，用于当有两个或三个运动向量为0向量时，将0向量作为当前宏块的运动向量；
两向量夹角判断模块，用于当有一个运动向量为0向量时，判断非0的两个运动向量之间的夹角是否小于90度并且大于0度；
三向量夹角判断模块，用于当三个均为非0向量时，判断三个运动向量中两两之间夹角是否均小于90度并且大于0度；以及
象限或平面确定模块，用于当非0向量之间的夹角均小于90度且大于0度时，根据非0向量所在的象限，判断当前宏块的运动向量所在的象限或平面。
7.如权利要求5所述的视频处理装置，其特征在于，所述视频处理装置为数字电视接收终端或硬盘播出服务器或编码器或激光视盘机或移动终端。
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