CN107645663B - 一种运动估计搜索范围的确定方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种运动估计搜索范围的确定方法，包括：获取目标像素块的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量；计算所述候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，将率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点；计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离；根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，并根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围。所述运动估计搜索范围的确定方法，减少了运动估计过程中不必要的搜索计算，节省计算时间，从而减少编码时间，提升编码效率。

Description

一种运动估计搜索范围的确定方法以及装置

技术领域

本申请涉及视频编码技术领域，具体涉及一种运动估计搜索范围的确定方法。本申请同时涉及一种运动估计搜索范围的确定装置。

背景技术

运动估计是当前视频压缩编码的核心技术。在视频图像序列中，图像的变化主要是由于图像中物体的运动引起的，并且图像序列的每一帧当中的物体存在着相关性，因此可将图像序列的每一帧分成许多互不重叠的象素块，认为象素块内所有象素的位移量都相同，然后对每个象素块在参考帧的特定搜索范围内根据一定的匹配准则找出与当前象素块最相似的块，即最佳匹配块，最佳匹配块与当前象素块的相对位移即为运动矢量，运动估计的过程就是获取图像序列的每一帧当中象素块的运动矢量的过程。一般来说，搜索范围的确定要考虑如下两个方面：一方面是图像序列中运动物体的运动类型，对于静止或者是缓慢运动的物体，如果选择的搜索范围较大，会增加不必要的计算量；对于快速或者剧烈运动的运动物体，如果选择的搜索范围较小，会陷入局部最优。另一方面是图像本身的特性，图像的清晰度越高，像素块中包含的像素个数就越多，计算复杂度就越高。

在实际当中，视频图像序列中静止或者缓慢运动的物体占了大多数，而对于静止或者缓慢运动的物体所对应的象素块，其运动估计的大部分增益都可以在一个固定大小且较小的搜索范围内得到，增大搜索范围带来的性能改善并不明显，因此目前运动估计的过程中，搜索范围的大小为固定值被广泛采用。

上述现有技术提供的运动估计搜索范围的确定方法存在明显的缺陷。

现有技术提供的运动估计搜索范围的确定方法，在参考帧当中确定的搜索范围的大小为固定值，在这种情况下，如果设置较大的搜索范围，以至于图像序列中剧烈运动的物体对应的像素块都能够搜索到其最佳匹配块，对于静止或者缓慢运动的物体对应的像素块，势必在较大搜索范围内增加了不必要的搜索计算，造成计算资源的浪费，计算效率较低。

发明内容

本申请提供一种运动估计搜索范围的确定方法，以解决现有技术存在的计算资源浪费的问题。

本申请同时涉及一种运动估计搜索范围的确定装置。

本申请提供一种运动估计搜索范围的确定方法，包括：

获取目标像素块的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量；

计算所述候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，将率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点；

计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离；

根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，并根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围。

可选的，所述关联像素块包括：

原始输入码流中所述目标像素块对应的像素块、低分辨率码流中所述目标像素块对应的像素块、低码率码流中所述目标像素块对应的像素块、低分辨率图像帧上所述目标像素块对应的像素块、与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

可选的，所述候选搜索起始点包括：

与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

可选的，所述候选搜索起始点的运动矢量，根据所述目标像素块对应的原点和所述候选搜索起始点生成，方向为从所述原点指向所述候选搜索起始点的方向，大小为从所述原点至所述候选搜索起始点的距离值。

可选的，所述率失真度采用如下公式进行计算：

RDCost＝SAD/SSD+lamda*bitcost(mv_i.x，mv_i.y)；

其中，RDCost为率失真度，mv_i.x、mv_i.y为所述候选搜索起始点的运动矢量在水平方向和垂直方向的数值，lamda为固定参数，bitcost为每个候选搜索起始点的码率；ori(x0，y0)是位于(x0，y0)位置的原始图像帧的像素值，ref(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)是位于(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)位置的参考图像帧的像素值，n为像素块所包含的像素个数。

可选的，所述计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离，采用如下方式实现：

计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的平方和垂直方向上差值的平方；

对所述水平方向的平方和所述垂直方向的平方求和，并对求和得到的值进行开方，获得所述距离。

可选的，所述搜索范围包括：

在水平方向和垂直方向与所述搜索起始点的距离为所述参数值的范围。

可选的，所述计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离，采用如下方式实现：

计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上的距离；

计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上的距离。

可选的，所述参数值包括：水平方向参数值和垂直方向参数值。

可选的，所述搜索范围包括：

在水平方向与所述搜索起始点的距离为所述水平方向参数值，并且在垂直方向与所述搜索起始点的距离为所述垂直方向参数值的的范围。

可选的，所述参数值通过预设算法计算获得，所述预设算法包括：

SR＝min(max(DIS，THA)，Ori_SR+THB)；

其中，SR是指所述参数值，DIS是指所述距离，THA是指所述第一冗余阈值，Ori_SR是指所述固定参数值，THB是指所述第二冗余阈值。

可选的，所述固定参数值为2，所述第一冗余阈值为2，且所述第二冗余阈值为0。

可选的，所述根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，采用如下方式实现：

判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；

若是，将所述距离作为所述搜索范围的初始参数值；

若否，将所述第一冗余阈值作为所述初始参数值；

判断所述初始参数值是否小于、所述搜索范围预设的固定参数值与预设的第二冗余阈值之和；

若小于，将所述初始参数值作为所参数值；

若不小于，将所述固定参数值与所述第二冗余阈值之和作为所述参数值。

可选的，所述根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，采用如下方式实现：

判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；

若是，将所述距离作为所述搜索范围的初始参数值；

若否，将所述第一冗余阈值作为所述初始参数值；

判断所述初始参数值是否小于所述搜索范围预设的固定参数值；

若小于，将所述初始参数值作为所述参数值；

若不小于，将所述固定参数值作为所述参数值。

可选的，所述根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，采用如下方式实现：

判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；

若是，将所述距离作为所述参数值；

若否，将所述第一冗余阈值作为所述参数值。

可选的，所述根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，采用如下方式实现：

判断所述距离是否小于所述搜索范围预设的固定参数值；

若小于，将所述距离作为所述参数值；

若不小于，将所述固定参数值作为所述参数值。

本申请还提供一种运动估计搜索范围的确定装置，包括：

运动矢量获取单元，用于获取目标像素块的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量；

搜索起始点确定单元，用于计算所述候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，将率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点；

距离计算单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离；

搜索范围确定单元，用于根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，并根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围。

可选的，所述关联像素块包括：

原始输入码流中所述目标像素块对应的像素块、低分辨率码流中所述目标像素块对应的像素块、低码率码流中所述目标像素块对应的像素块、低分辨率图像帧上所述目标像素块对应的像素块、与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

可选的，所述候选搜索起始点包括：

与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

可选的，所述候选搜索起始点的运动矢量，根据所述目标像素块对应的原点和所述候选搜索起始点生成，方向为从所述原点指向所述候选搜索起始点的方向，大小为从所述原点至所述候选搜索起始点的距离值。

可选的，所述率失真度采用如下公式进行计算：

RDCost＝SAD/SSD+lamda*bitcost(mv_i.x，mv_i.y)；

其中，RDCost为率失真度，mv_i.x、mv_i.y为所述候选搜索起始点的运动矢量在水平方向和垂直方向的数值，lamda为固定参数，bitcost为每个候选搜索起始点的码率；ori(x0，y0)是位于(x0，y0)位置的原始图像帧的像素值，ref(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)是位于(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)位置的参考图像帧的像素值，n为像素块所包含的像素个数。

可选的，所述距离计算单元，包括：

预计算子单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的平方和垂直方向上差值的平方；

距离计算子单元，用于对所述水平方向的平方和所述垂直方向的平方求和，并对求和得到的值进行开方，获得所述距离。

可选的，所述距离计算单元，包括：

第一距离计算子单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上的距离；

第二距离计算子单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上的距离。

可选的，所述参数值通过预设算法计算获得，所述预设算法包括：

SR＝min(max(DIS，THA)，Ori_SR+THB)；

其中，SR是指所述参数值，DIS是指所述距离，THA是指所述第一冗余阈值，Ori_SR是指所述固定参数值，THB是指所述第二冗余阈值。

可选的，搜索范围确定单元，包括：

第一判断子单元，用于判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；若是，将所述距离作为所述搜索范围的初始参数值，并执行第二判断子单元；若否，将所述第一冗余阈值作为所述初始参数值，并执行所述第二判断子单元；

所述第二判断子单元，用于判断所述初始参数值是否小于、所述搜索范围预设的固定参数值与预设的第二冗余阈值之和；若小于，将所述初始参数值作为所参数值；若不小于，将所述固定参数值与所述第二冗余阈值之和作为所述参数值。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请提供的运动估计搜索范围的确定方法，包括：获取目标像素块的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量；计算所述候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，将率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点；计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离；根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，并根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围。

本申请提供的所述运动估计搜索范围的确定方法，针对运动估计过程中的目标像素块，根据已经完成运动估计的像素块的运动矢量，通过获取所述目标像素块已有的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量，分别计算每个候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，选择率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点，并根据所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离，来计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，从而根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围。所述运动估计搜索范围的确定方法，减少了运动估计过程中不必要的搜索计算，节省计算时间，从而减少编码时间，提升编码效率。

附图说明

附图1是本申请实施例提供的一种运动估计搜索范围的确定方法处理流程图；

附图2是本申请实施例提供的一种关联像素块的示意图；

附图3是本申请实施例提供的一种候选搜索起始点的示意图；

附图4是本申请实施例提供的一种运动矢量的示意图；

附图5是本申请实施例提供的一种搜索范围的示意图；

附图6是本申请实施例提供的另一种搜索范围的示意图；

附图7是本申请实施例提供的一种运动估计搜索范围的确定装置的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本申请提供一种运动估计搜索范围的确定方法，本申请还提供一种运动估计搜索范围的确定装置。以下分别结合本申请提供的实施例的附图逐一进行详细说明，并且对方法的各个步骤进行说明。

本申请提供的一种运动估计搜索范围的确定方法实施例如下：

参照附图1，其示出了本实施例提供的一种运动估计搜索范围的确定方法处理流程图；参照附图2，其示出了本实施例提供的一种关联像素块的示意图；参照附图3，其示出了本实施例提供的一种候选搜索起始点的示意图；参照附图4，其示出了本实施例提供的一种运动矢量的示意图；参照附图5，其示出了本实施例提供的一种搜索范围的示意图；参照附图6，其示出了本实施例提供的另一种搜索范围的示意图。

此外，所述运动估计搜索范围的确定方法实施例的各个步骤之间的关系，请根据附图1确定。

步骤S101，获取目标像素块的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量。

本申请提供的所述运动估计搜索范围的确定方法，针对编码过程中输入码流或者图像序列携带的图像帧中的目标像素块，根据已有的所述目标像素块的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量，从所述候选搜索起始点中选择搜索起始点，作为在参考图像帧上进行搜索的搜索起始点，并根据所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离来计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，从而根据所述参数值确定所述目标像素块在参考图像帧上的搜索范围，最终在参考图像帧上的搜索范围内搜索所述目标像素块的最佳匹配块，从而实现视频文件或者图像文件的编码。

本申请实施例所述目标像素块，是指图像帧中当前进行运动估计的像素块。例如，附图2所示的目标图像帧(P)中的目标像素块(B)。

所述目标像素块的关联像素块，是指与所述目标像素块在时间或者空间上具有关联的像素块，或者与所述目标像素块具有对应关系的像素块。本申请提供的所述运动估计搜索范围的确定方法，根据编码过程中已有的运动矢量来确定所述目标像素块在运动估计过程中的搜索范围大小，因此，所述关联像素块是指已经完成编码的像素块，存在运动估计过程中获得的运动矢量。本实施例中，所述目标像素块的关联像素块，包括原始输入码流中所述目标像素块对应的像素块，低分辨率码流中所述目标像素块对应的像素块，低码率码流中所述目标像素块对应的像素块，低分辨率图像帧上所述目标像素块对应的像素块，与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。在具体编码过程中，针对编码过程中的各个目标像素块，可采用上述任意一种像素块作为所述目标像素块的关联像素块，此外，各个目标像素块还可以分别采用上述任意一种像素块作为各自的所述关联像素块。例如，附图2所示的目标图像帧(P)中与目标像素块(B)空间相邻的编码过程中已有的关联像素块(B0)。

所述候选搜索起始点，是由与所述目标像素块在时间上相邻的像素块和/或与所述目标像素块在空间上相邻的像素块的构成的像素块集合。在具体编码过程中，所述候选搜索起始点可以是与所述目标像素块在时间上相邻的像素块的集合，或者，与所述目标像素块在空间上相邻的像素块的集合，或者，与所述目标像素块在时间上相邻的像素块和与所述目标像素块在空间上相邻的像素块的集合。如上所述，本申请根据编码过程中已有的运动矢量来确定所述目标像素块在运动估计过程中的搜索范围大小，因此，所述候选搜索起始点同样是指已经完成编码的像素块，同样存在运动估计过程中获得的运动矢量。例如，附图3所示的目标图像帧(P)中与目标像素块(B)空间相邻的像素块(B1)、像素块(B2)和像素块(B3)，以及参考图像帧(Pr)中与目标像素块(B)时间相邻的关联像素块(B4)，即：候选搜索起始点(B1)、候选搜索起始点(B2)、候选搜索起始点(B3)和候选搜索起始点(B4)。

具体的，所述候选搜索起始点的运动矢量，根据所述目标像素块对应的原点和所述候选搜索起始点生成，方向为从所述原点指向所述候选搜索起始点的方向，大小为从所述原点至所述候选搜索起始点的距离值。例如，附图4所示的参考图像帧(Pr)中候选搜索起始点(B2)的运动矢量(mv_2.x，mv_2.y)。

本步骤中，获取所述目标像素块的关联像素块的运动矢量，以及所述目标像素块的候选搜索起始点的运动矢量。

例如，获取关联像素块(B0)的运动矢量(mv_0.x，mv_0.y)，候选搜索起始点(B1)的运动矢量(mv_1.x，mv_1.y)，候选搜索起始点(B2)的运动矢量(mv_2.x，mv_2.y)，候选搜索起始点(B3)的运动矢量(mv_3.x，mv_3.y)，候选搜索起始点(B4)的运动矢量(mv_4.x，mv_4.y)。

步骤S102，计算所述候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，将率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点。

上述步骤S101中，获取编码过程中已有的所述关联像素块和所述候选搜索起始点的运动矢量，本步骤中，根据所述关联像素块和所述候选搜索起始点的运动矢量，分别计算每一个候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，选择率失真度最小的候选搜索起始点作为所述目标像素块的搜索起始点，即：作为所述目标像素块在参考图像帧上搜索对应的最佳匹配块的搜索起始点。

具体的，针对每一个候选搜索起始点，通过下述公式计算所述候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度：

RDCost＝SAD/SSD+lamda*bitcost(mv_i.x，mv_i.y)；

其中，RDCost为率失真度，mv_i.x、mv_i.y为所述候选搜索起始点的运动矢量在水平方向和垂直方向的数值，lamda为固定参数，bitcost为每个候选搜索起始点的码率；ori(x0，y0)是位于(x0，y0)位置的原始图像帧的像素值，ref(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)是位于(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)位置的参考图像帧的像素值，n为像素块所包含的像素个数。

例如，根据关联像素块(B0)的运动矢量(mv_0.x，mv_0.y)，候选搜索起始点(B1)的运动矢量(mv_1.x，mv_1.y)，候选搜索起始点(B2)的运动矢量(mv_2.x，mv_2.y)，候选搜索起始点(B3)的运动矢量(mv_3.x，mv_3.y)，候选搜索起始点(B4)的运动矢量(mv_4.x，mv_4.y)；

分别将候选搜索起始点(B1)和关联像素块(B0)、候选搜索起始点(B2)和关联像素块(B0)、候选搜索起始点(B3)和关联像素块(B0)，以及候选搜索起始点(B4)和关联像素块(B0)代入上述公式，通过计算分别获得候选搜索起始点(B1)、候选搜索起始点(B2)、候选搜索起始点(B3)和候选搜索起始点(B4)各自的RDCost值，假设候选搜索起始点(B2)的RDCost值最小，则将候选搜索起始点(B2)作为搜索起始点。

步骤S103，计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离。

上述步骤S102获得所述目标像素块的搜索起始点，即所述目标像素块在目标图像帧上搜索最佳匹配块的搜索起始点，本步骤计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离，为下述步骤S104根据所述距离计算所述搜索范围的参数值，以及进一步根据所述参数值确定所述搜索范围做准备。

在具体实施时，所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离，可采用下述任意一种计算方式进行计算：

计算方式一：

计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的平方和垂直方向上差值的平方；

对所述水平方向的平方和所述垂直方向的平方求和，并对求和得到的值进行开方，获得所述距离。

例如，关联像素块(B0)的运动矢量(mv_0.x，mv_0.y)，搜索起始点(B2)的运动矢量(mv_2.x，mv_2.y)；

距离d＝sqrt((mv_0.x-mv_2.x)²+(mv_0.y-mv_2.y)²)。

计算方式二：

计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上的距离；

计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上的距离。

例如，关联像素块(B0)的运动矢量(mv_0.x，mv_0.y)，搜索起始点(B2)的运动矢量(mv_2.x，mv_2.y)；

关联像素块(B0)的运动矢量和搜索起始点(B2)的运动矢量在水平方向上差值的绝对值：dx＝|mv_0.x－mv_2.x|；

关联像素块(B0)的运动矢量和搜索起始点(B2)的运动矢量在垂直方向上差值的绝对值：dy＝|mv_0.y－mv_2.y|。

步骤S104，根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，并根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围。

上述步骤S103中通过计算获得所述点运动矢量和所述块运动矢量的距离，本步骤中，根据上述步骤S103计算获得的所述距离，计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，并根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围。

本实施例中，所述参数值通过下述预设算法计算获得，具体的，所述预设算法包括：

SR＝min(max(DIS，THA)，Ori_SR+THB)；

其中，SR是指所述参数值，DIS是指所述距离，THA是指所述第一冗余阈值，Ori_SR是指固定参数值，THB是指所述第二冗余阈值。本实施例中，所述固定参数值为2，所述第一冗余阈值为2，且所述第二冗余阈值为0。在具体实施时，还可以根据具体应用场景配置所述固定参数值、所述第一冗余阈值和所述第二冗余阈值。

通过分析所述预设算法可知，当设置的THB的值增大时，根据所述预设算法计算获得SR的值也会增大，从而所述目标像素块的搜索范围也相应增大。在此基础上，如果设置的THA的值增大，则根据所述预设算法计算获得SR的值在一定程度上同样会增大，从而所述目标像素块的搜索范围在一定程度上也相应增大。由此可知，在实际的编码过程中，如果所述目标像素块的搜索范围较小，从而导致搜索范围内的最佳匹配块与所述目标像素块的相似度并不是最高，影响图像质量的情况下，可通过增加THB和/或THA的值来适当增大运动估计过程中的搜索范围，从而确保编码过程中的图像质量。

反之，当设置的THB的值减小，根据所述预设算法计算获得SR的值也会减小，从而所述目标像素块的搜索范围也相应减小。因此，在实际的编码过程中，如果所述目标像素块的搜索范围较大，则可通过减小THB的值来减小运动估计过程中的搜索范围，减少运动估计过程中不必要的搜索计算，从而能够降低编码时间，提升编码效率，同时还能节省计算资源。

在具体实施时，对应上述步骤S103中计算方式一，将上述计算方式一计算获得的距离代入所述预设算法进行计算，获得对应的参数值，并根据获得的参数值确定的所述目标像素块的搜索范围。基于此，所述目标像素块的搜索范围是指在水平方向和垂直方向与所述搜索起始点的距离为所述参数值的范围。例如：

将上述计算方式一计算获得的距离d代入公式SR＝min(max(DIS，2)，2+0)中，假设d的值为2，则SR＝min(max(2，2)，2+0)＝2＝d，根据d确定的目标像素块(B)的搜索范围如附图5所示。

对应上述步骤S103中提供的计算方式二，所述参数值包括水平方向参数值和垂直方向参数值，将上述计算方式二计算获得的在水平方向上的距离和在垂直方向的距离分别代入所述预设算法进行计算，获得水平方向参数值和垂直方向参数值，并根据所述水平方向参数值和所述垂直方向参数值确定的所述目标像素块的搜索范围。基于此，所述目标像素块的搜索范围是指在水平方向与所述搜索起始点的距离为所述水平方向参数值，并且在垂直方向与所述搜索起始点的距离为所述垂直方向参数值的的范围。例如：

THA为2，将上述计算方式一计算得到的在水平方向上的距离dx代入公式SR＝min(max(DIS，2)，2+2)中，假设dx的值大于2且小于4，则SR＝min(max(dx，2)，2+0)＝dx；

将上述计算方式一计算得到的在垂直方向上的距离dy代入公式SR＝min(max(DIS，2)，2+2)中，假设dy的值大于2且小于4，则SR＝min(max(dy，2)，2+0)＝dy；

根据dx和dy确定的目标像素块(B)的搜索范围如附图6所示。

在实际应用中，除上述提供的根据所述预设算法计算所述目标像素块的搜索范围的参数值之外，可以采用多种具体的实现方式，实现根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值。实现根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值的各种形式的变化，都只是具体实现方式的变更，都不偏离本申请的核心，因此都在本申请的保护范围之内。例如，根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，可采用下述提供的任意一种方式实现：

1)判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；

若是，将所述距离作为所述搜索范围的初始参数值；

若否，将所述第一冗余阈值作为所述初始参数值；

判断所述初始参数值是否小于、所述搜索范围预设的固定参数值与预设的第二冗余阈值之和；

若小于，将所述初始参数值作为所参数值；

若不小于，将所述固定参数值与所述第二冗余阈值之和作为所述参数值。

2)判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；

若是，将所述距离作为所述搜索范围的初始参数值；

若否，将所述第一冗余阈值作为所述初始参数值；

判断所述初始参数值是否小于所述搜索范围预设的固定参数值；

若小于，将所述初始参数值作为所述参数值；

若不小于，将所述固定参数值作为所述参数值。

3)判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；

若是，将所述距离作为所述参数值；

若否，将所述第一冗余阈值作为所述参数值。

4)判断所述距离是否小于所述搜索范围预设的固定参数值；

若小于，将所述距离作为所述参数值；

若不小于，将所述固定参数值作为所述参数值。

基于本步骤确定的所述目标像素块的搜索范围，在所述搜索范围内搜索所述目标像素块的最佳匹配块时，在很大程度上降低了搜索过程的计算复杂度，能够节省大量的搜索时间，同时能够保证编码质量。以1000帧的视频文件为例，如果在编码过程中采用固定搜索范围，完成编码消耗的时间为6321.19s，编码速率为0.16fps，编码后的码率为4197.03kb/s，全局的峰值信噪比(Global PSNR)为41.959；针对同样的编码对象，即1000帧的视频文件，在编码过程中采用本申请提供的运动估计搜索范围的确定方法，在运动估计的过程确定搜索范围，完成编码消耗的时间为1337.66s，编码速率为0.75fps，编码后的码率为4203.53kb/s，全局的峰值信噪比(Global PSNR)为41.947。编码速率是原来的4.6875倍，码率比原来增加了0.15％，图像的质量下降了0.012db，基本没有影响。

综上所述，本申请提供的所述运动估计搜索范围的确定方法，针对运动估计过程中的目标像素块，根据已经完成运动估计的像素块的运动矢量，通过获取所述目标像素块已有的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量，分别计算每个候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，选择率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点，即所述目标像素块在参考图像帧上搜索最佳匹配块的搜索起始点，并根据所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离，来计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，从而根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围。所述运动估计搜索范围的确定方法，减少了运动估计过程中不必要的搜索计算，节省计算时间，从而降低了编码时间，提升了编码效率。

此外，在运动估计过程中，所述目标像素块的搜索范围的参数值根据所述预设算法计算获得，基于所述预设算法，在实际的编码过程中，如果所述目标像素块的搜索范围较小，从而导致搜索范围内的最佳匹配块与所述目标像素块的相似度并不是最高，影响图像质量的情况下，可通过增加THB和/或THA的值来适当增大运动估计过程中的搜索范围，从而确保编码过程中的图像质量。对应的，可通过减小THB的值来减小运动估计过程中的搜索范围，减少运动估计过程中不必要的搜索计算，从而能够降低编码时间，提升编码效率，同时还能节省计算资源。

本申请提供的运动估计搜索范围的确定装置实施例如下：

在上述的实施例中，提供了一种运动估计搜索范围的确定方法，与之相对应的，本申请还提供了一种运动估计搜索范围的确定装置，下面结合附图进行说明。

参照附图7，其示出了本申请提供的一种运动估计搜索范围的确定装置实施例的示意图。

由于装置实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关的部分请参见上述提供的方法实施例的对应说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。

本申请提供一种运动估计搜索范围的确定装置，包括：

运动矢量获取单元701，用于获取目标像素块的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量；

搜索起始点确定单元702，用于计算所述候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，将率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点；

距离计算单元703，用于计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离；

搜索范围确定单元704，用于根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，并根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围。

可选的，所述关联像素块包括：

原始输入码流中所述目标像素块对应的像素块、低分辨率码流中所述目标像素块对应的像素块、低码率码流中所述目标像素块对应的像素块、低分辨率图像帧上所述目标像素块对应的像素块、与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

可选的，所述候选搜索起始点包括：

与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

可选的，所述候选搜索起始点的运动矢量，根据所述目标像素块对应的原点和所述候选搜索起始点生成，方向为从所述原点指向所述候选搜索起始点的方向，大小为从所述原点至所述候选搜索起始点的距离值。

可选的，所述率失真度采用如下公式进行计算：

RDCost＝SAD/SSD+lamda*bitcost(mv_i.x，mv_i.y)；

其中，RDCost为率失真度，mv_i.x、mv_i.y为所述候选搜索起始点的运动矢量在水平方向和垂直方向的数值，lamda为固定参数，bitcost为每个候选搜索起始点的码率；ori(x0，y0)是位于(x0，y0)位置的原始图像帧的像素值，ref(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)是位于(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)位置的参考图像帧的像素值，n为像素块所包含的像素个数。

可选的，所述距离计算单元703，包括：

预计算子单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的平方和垂直方向上差值的平方；

距离计算子单元，用于对所述水平方向的平方和所述垂直方向的平方求和，并对求和得到的值进行开方，获得所述距离。

可选的，所述搜索范围包括：

在水平方向和垂直方向与所述搜索起始点的距离为所述参数值的范围。

可选的，所述距离计算单元703，包括：

第一距离计算子单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上的距离；

第二距离计算子单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上的距离。

可选的，所述参数值包括：水平方向参数值和垂直方向参数值。

可选的，所述搜索范围包括：

在水平方向与所述搜索起始点的距离为所述水平方向参数值，并且在垂直方向与所述搜索起始点的距离为所述垂直方向参数值的的范围。

可选的，所述参数值通过预设算法计算获得，所述预设算法包括：

SR＝min(max(DIS，THA)，Ori_SR+THB)；

其中，SR是指所述参数值，DIS是指所述距离，THA是指所述第一冗余阈值，Ori_SR是指所述固定参数值，THB是指所述第二冗余阈值。

可选的，所述固定参数值为2，所述第一冗余阈值为2，且所述第二冗余阈值为0。

可选的，搜索范围确定单元704，包括：

第一判断子单元，用于判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；若是，将所述距离作为所述搜索范围的初始参数值，并执行第二判断子单元；若否，将所述第一冗余阈值作为所述初始参数值，并执行所述第二判断子单元；

所述第二判断子单元，用于判断所述初始参数值是否小于、所述搜索范围预设的固定参数值与预设的第二冗余阈值之和；若小于，将所述初始参数值作为所参数值；若不小于，将所述固定参数值与所述第二冗余阈值之和作为所述参数值。

可选的，搜索范围确定单元704，包括：

第三判断子单元，用于判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；若是，将所述距离作为所述搜索范围的初始参数值，并执行第四判断子单元；若否，将所述第一冗余阈值作为所述初始参数值，并执行所述第四判断子单元；

所述第四判断子单元，用于判断所述初始参数值是否小于所述搜索范围预设的固定参数值；若小于，将所述初始参数值作为所述参数值；若不小于，将所述固定参数值作为所述参数值。

可选的，搜索范围确定单元704，包括：

第五判断子单元，用于判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；若是，将所述距离作为所述参数值；若否，将所述第一冗余阈值作为所述参数值。

可选的，搜索范围确定单元704，包括：

第六判断子单元，用于判断所述距离是否小于所述搜索范围预设的固定参数值；若小于，将所述距离作为所述参数值；若不小于，将所述固定参数值作为所述参数值。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

1、计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、对象、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

2、本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

Claims (19)

1.一种运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，包括：

获取目标像素块的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量，所述候选搜索起始点的运动矢量是指，根据所述目标像素块对应的原点和所述候选搜索起始点生成，方向为从所述原点指向所述候选搜索起始点的方向，大小为从所述原点至所述候选搜索起始点的距离值；

计算所述候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，将率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点，所述率失真度采用如下公式进行计算：

RDCost＝SAD/SSD+lamda*bitcost(mv_i.x，mv_i.y)；

其中，RDCost为率失真度，mv_i.x、mv_i.y为所述候选搜索起始点的运动矢量在水平方向和垂直方向的数值，lamda为固定参数，bitcost为每个候选搜索起始点的码率；ori(x0，y0)是位于(x0，y0)位置的原始图像帧的像素值，ref(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)是位于(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)位置的参考图像帧的像素值，n为像素块所包含的像素个数；

计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离；

根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，并根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围；

所述候选搜索起始点包括：与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

2.根据权利要求1所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述关联像素块包括：

低分辨率码流中所述目标像素块对应的像素块、低码率码流中所述目标像素块对应的像素块、低分辨率图像帧上所述目标像素块对应的像素块、与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

3.根据权利要求1所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述候选搜索起始点的运动矢量，根据所述目标像素块对应的原点和所述候选搜索起始点生成，方向为从所述原点指向所述候选搜索起始点的方向，大小为从所述原点至所述候选搜索起始点的距离值。

4.根据权利要求1所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离，采用如下方式实现：

计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的平方和垂直方向上差值的平方；

对所述水平方向的平方和所述垂直方向的平方求和，并对求和得到的值进行开方，获得所述距离。

5.根据权利要求4所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述搜索范围包括：

在水平方向和垂直方向与所述搜索起始点的距离为所述参数值的范围。

6.根据权利要求1所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离，采用如下方式实现：

计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上的距离；

计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上的距离。

7.根据权利要求6所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述参数值包括：水平方向参数值和垂直方向参数值。

8.根据权利要求7所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述搜索范围包括：

在水平方向与所述搜索起始点的距离为所述水平方向参数值，并且在垂直方向与所述搜索起始点的距离为所述垂直方向参数值的的范围。

9.根据权利要求1所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述参数值通过预设算法计算获得，所述预设算法包括：

SR＝min(max(DIS，THA)，Ori_SR+THB)；

其中，SR是指所述参数值，DIS是指所述距离，THA是指第一冗余阈值，Ori_SR是指固定参数值，THB是指第二冗余阈值。

10.根据权利要求9所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述固定参数值为2，所述第一冗余阈值为2，且所述第二冗余阈值为0。

11.根据权利要求1所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，采用如下方式实现：

判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；

若是，将所述距离作为所述搜索范围的初始参数值；

若否，将所述第一冗余阈值作为所述初始参数值；

判断所述初始参数值是否小于所述搜索范围预设的固定参数值；

若小于，将所述初始参数值作为所述参数值；

若不小于，将所述固定参数值作为所述参数值。

12.根据权利要求1所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，采用如下方式实现：

判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；

若是，将所述距离作为所述参数值；

若否，将所述第一冗余阈值作为所述参数值。

13.根据权利要求1所述的运动估计搜索范围的确定方法，其特征在于，所述根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，采用如下方式实现：

判断所述距离是否小于所述搜索范围预设的固定参数值；

若小于，将所述距离作为所述参数值；

若不小于，将所述固定参数值作为所述参数值。

14.一种运动估计搜索范围的确定装置，其特征在于，包括：

运动矢量获取单元，用于获取目标像素块的关联像素块和候选搜索起始点的运动矢量，其中，所述候选搜索起始点的运动矢量是指，根据所述目标像素块对应的原点和所述候选搜索起始点生成，方向为从所述原点指向所述候选搜索起始点的方向，大小为从所述原点至所述候选搜索起始点的距离值；

搜索起始点确定单元，用于计算所述候选搜索起始点与所述关联像素块的率失真度，将率失真度最小的候选搜索起始点作为搜索起始点，其中，所述率失真度采用如下公式进行计算：

RDCost＝SAD/SSD+lamda*bitcost(mv_i.x，mv_i.y)；

其中，RDCost为率失真度，mv_i.x、mv_i.y为所述候选搜索起始点的运动矢量在水平方向和垂直方向的数值，lamda为固定参数，bitcost为每个候选搜索起始点的码率；ori(x0，y0)是位于(x0，y0)位置的原始图像帧的像素值，ref(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)是位于(x0+mv_i.x，y0+mv_i.y)位置的参考图像帧的像素值，n为像素块所包含的像素个数；

距离计算单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量与所述搜索起始点的运动矢量的距离；

搜索范围确定单元，用于根据所述距离计算所述目标像素块的搜索范围的参数值，并根据所述参数值确定所述目标像素块的搜索范围；

所述候选搜索起始点包括：与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

15.根据权利要求14所述的运动估计搜索范围的确定装置，其特征在于，所述关联像素块包括：

低分辨率码流中所述目标像素块对应的像素块、低码率码流中所述目标像素块对应的像素块、低分辨率图像帧上所述目标像素块对应的像素块、与所述目标像素块在时间上相邻的像素块，以及与所述目标像素块在空间上相邻的像素块。

16.根据权利要求14所述的运动估计搜索范围的确定装置，其特征在于，所述候选搜索起始点的运动矢量，根据所述目标像素块对应的原点和所述候选搜索起始点生成，方向为从所述原点指向所述候选搜索起始点的方向，大小为从所述原点至所述候选搜索起始点的距离值。

17.根据权利要求14所述的运动估计搜索范围的确定装置，其特征在于，所述距离计算单元，包括：

预计算子单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的平方和垂直方向上差值的平方；

距离计算子单元，用于对所述水平方向的平方和所述垂直方向的平方求和，并对求和得到的值进行开方，获得所述距离。

18.根据权利要求14所述的运动估计搜索范围的确定装置，其特征在于，所述距离计算单元，包括：

第一距离计算子单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在水平方向上的距离；

第二距离计算子单元，用于计算所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上差值的绝对值，作为所述关联像素块的运动矢量和所述搜索起始点的运动矢量在垂直方向上的距离。

19.根据权利要求14所述的运动估计搜索范围的确定装置，其特征在于，搜索范围确定单元，包括：

第一判断子单元，用于判断所述距离是否大于或者等于预设的第一冗余阈值；若是，将所述距离作为所述搜索范围的初始参数值，并执行第二判断子单元；若否，将所述第一冗余阈值作为所述初始参数值，并执行所述第二判断子单元；

所述第二判断子单元，用于判断所述初始参数值是否小于、所述搜索范围预设的固定参数值与预设的第二冗余阈值之和；若小于，将所述初始参数值作为所参数值；若不小于，将所述固定参数值与所述第二冗余阈值之和作为所述参数值。

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