CN1194553C - 一种图象运动估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多媒体图像运动估计方法，包括以下步骤：1.向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据；2.在当前数据中按选定的搜索方法和匹配准则从搜索起始点开始进行搜索寻找与参考数据整像素最佳匹配点3.以整像素最佳匹配点为中心，按照选定的匹配准则和收敛准则寻找到整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点，本发明通过改进其中的数据输入和处理方式、匹配准则的实现、收敛准则、搜索其始点等，大大提高了多媒体图像运动估计方法的性能耗时比。

Description

一种图像运动估计方法

技术领域

本发明涉及图象通信领域，具体涉及图像运动的估计方法。

背景技术

在图像通信领域，都用到了图像的处理压缩编码理论，由于图像的数据量很大，需要通过各种方法降低图像传输的冗余度来减少数据量以便处理和传输，在会议电视和可视电话系统中都广泛地运用了运动估计方法。运动估计方法利用活动图像间的时间冗余提高编码算法的压缩效率。

现有的图像运动估计方法包括以下步骤：1)向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据；2)在参考数据中选定的搜索方法和匹配准则从搜索起始点开始寻找与当前数据整像素最佳匹配点；3)以像素最佳匹配点为中心，按照选定的匹配准则和收敛准则寻找到整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点。由于采用的搜索方法、匹配准则、收敛准则等的不同，也就存在着不同的性能耗时，如搜索起始点一般都是从原点开始，搜索量很大；采用理论上更严谨的方差作为判决准则时因为需要进行平方运算，运算量较大，运算所需要的时间很长，延时很大；收敛准则一般为当步长为1像素且最佳匹配点仍是中心点时，立刻结束搜索，搜索到的最佳匹配点不准确；装入和处理数据时，每次装入和处理一个块，参考数据不能共用，装入和处理的时间长；半像素搜索时将半像素与整像素混在一起，半像素的搜索量大。由于以上原因，现有的图象运动估计方法的性能耗时比均不理想。

发明内容

本发明要解决的是现有的图象运动估计方法性能耗时比不高的技术问题。

为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种图像运动估计方法，包括以下步骤：

1)向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据；

2)在参考数据中按选定的搜索方法和匹配准则从搜索起始点寻找与当前数据整像素最佳匹配点；

3)以整像素最佳匹配点为中心，按照选定的匹配准则和收敛准则寻找到整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点；

其特征是，所述的搜索起始点为与当前块相邻的上边、右上角和左边的块的运动向量的中值点，其中，当上边及右上角的块超出图像上边界时，其运动向量取为左边块的向量，当左边的块超出图像左边界时，其运动向量取为零，当右边的块超出图像右边界时，其运动向量取为零。

当所述的匹配准则采用方差作为匹配准则时，用FIR滤波器类硬件完成平方的计算。

所述的收敛准则为当步长为1像素且最佳匹配点仍是中心点时，选取一个次最佳匹配点作为新中心点进行搜索，如果次最佳匹配点曾是中心点或最佳匹配点仍不变，则结束搜索，否则继续搜索。

所述的在向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据时和按匹配准则进行数据处理时，采用一次装入和处理两块的匹配方式。

在所述的寻找整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点时，将半像素按其位置编号组成相应的半像素帧，在数据结构中，用数组成员分别指向整像素帧和3个半像素帧。

再一种方案是，一种图像运动估计方法，包括以下步骤：

1)向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据；

2)在参考数据中选定的搜索方法和匹配准则从搜索起始点开始寻找与当前数据整像素最佳匹配点

3)以整像素最佳匹配点为中心，按照选定的匹配准则和收敛准则寻找到整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点；

其特征是，当所述的匹配准则采用方差作为匹配准则时，用FIR滤波器类硬件完成平方的计算。

又一种技术方案是，一种图像运动估计方法，包括以下步骤：

1)向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据；

2)在参考数据中按选定的搜索方法和匹配准则从搜索起始点开始寻找与当前数据整像素最佳匹配点；

3)以整像素最佳匹配点为中心，按照选定的匹配准则和收敛准则寻找到整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点；

其特征是，所述的收敛准则为当步长为1像素且最佳匹配点仍是中心点时，选取一个次最佳匹配点作为新中心点进行搜索，如果次最佳匹配点曾是中心点或最佳匹配点仍不变，则结束搜索，否则继续搜索。

还有一种方案是，一种图像运动估计方法，包括以下步骤：

1)向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据；

2)在参考数据中按选定的搜索方法和匹配准则从搜索起始点开始寻找与当前数据整像素最佳匹配点；

3)以整像素最佳匹配点为中心，按照选定的匹配准则和收敛准则寻找到整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点；

其特征是，在向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据时和按匹配准则进行数据处理时，采用一次装入和处理两块的匹配方式。

另外还有一种方案是，一种图像运动估计方法，包括以下步骤：

1)向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据；

2)在参考数据中按选定的搜索方法和匹配准则从搜索起始点寻找与当前数据整像素最佳匹配点；

3)以整像素最佳匹配点为中心，按照选定的匹配准则和收敛准则寻找到整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点；

其特征是，在寻找整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点时，将半像素按其位置编号组成相应的半像素帧，在数据结构中，用数组成员分别指向整像素帧和3个半像素帧。

在采用了上述几种技术方案后，运动估计起始点不是直接用原点，而是选取相邻的上、右上、左边的块的运动矢量(MV)的中值，减少了搜索量；匹配准则采用方差作为匹配准则时，采用FIR滤波器类硬件完成平方的计算，减少了方差计算所需的时间，降低了延时；当步长为1像素且最佳匹配点仍是中心点时，并不立刻结束搜索，而是选取一个次最佳匹配点作为新中心点搜索，如果次最佳匹配点曾是中心点或最佳匹配点仍不变，才结束搜索，使搜索到的最佳匹配点更加准确；装入和处理数据时，每次装入和处理两个块，参考数据能共用，使装入和处理的时间减少；半像素搜索时将半像素与整像素分类编号，使半像素的搜索量减少。由于对数据的装入和处理方法、匹配准则的计算硬件实现、搜索起始点、半像素搜索时的数据分组以及收敛准则的单独改进或部分改进结合或全部改进结合，大大提高了运动估计方法的性能耗时比。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的整体流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种图像运动估计方法，包括以下步骤：

1)向CPU片上的存储器或CACHE中装入参考数据和实时装入当前数据，采用一次装入和处理两块的匹配方式；

2)在参考数据中寻找与当前数据整像素最佳匹配点，其进一步的步骤为：

a.选定搜索方法、匹配准则和收敛准则，匹配准则采用方差作为匹配准则，并用FIR滤波器类硬件完成平方的计算；收敛准则为当步长为1像素且最佳匹配点仍是中心点时，选取一个次最佳匹配点作为新中心点进行搜索，如果次最佳匹配点曾是中心点或最佳匹配点仍不变，则结束搜索，否则继续搜索。

b.确定搜索起始点，搜索起始点为与当前块相邻的上边、右上边和左边的块的运动向量的中值点，其中，当上边及右上角的块超出图像上边界时，其运动向量取为左边块的向量，当左边的块超出图像左边界时，其运动向量取为零，当右边的块超出图像右边界时，其运动向量取为零。

c.按选定的搜索方法和匹配准则从搜索起始点开始进行搜索，当搜索到某一点满足收敛准则时即停止搜索，此时的最佳匹配点即为整像素最佳匹配点；

3)以整像素最佳匹配点为中心，按照选定的匹配准则和收敛准则寻找到整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点，在寻找整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点时，将半像素按其位置编号组成相应的半像素帧，在数据结构中，用数组成员分别指向整像素帧和3个半像素帧，使半像素帧在数据结构中集中在一起，提高搜索效率。

Claims (5)

1、一种图像运动估计方法，包括以下步骤：

1)向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据；

2)在参考数据中按选定的搜索方法和匹配准则从搜索起始点寻找与当前数据整像素最佳匹配点；

3)以整像素最佳匹配点为中心，按照选定的匹配准则和收敛准则寻找到整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点；

其特征是，所述的搜索起始点为与当前块相邻的上边、右上角和左边的块的运动向量的中值点，其中，当上边及右上角的块超出图像上边界时，其运动向量取为左边块的向量，当左边的块超出图像左边界时，其运动向量取为零，当右边的块超出图像右边界时，其运动向量取为零；

所述的收敛准则为当步长为1像素且最佳匹配点仍是中心点时，选取一个次最佳匹配点作为新中心点进行搜索，如果次最佳匹配点曾是中心点或最佳匹配点仍不变，则结束搜索，否则继续搜索。

2、如权利要求1所述的图像运动估计方法，其特征是，所述的匹配准则在采用方差作为匹配准则时，用FIR滤波器类硬件完成平方的计算。

3、如权利要求1或2所述的图像运动估计方法，其特征是，所述的在向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据时以及按匹配准则进行数据处理时，采用一次装入和处理两块的匹配方式。

4、如权利要求1或2所述的图像运动估计方法，其特征是，在寻找整像素最佳匹配点周边的半像素最佳匹配点时，将半像素按其位置编号组成相应的半像素帧，在数据结构中，用数组成员分别指向整像素帧和3个半像素帧。

5、如权利要求4所述的图像运动估计方法，其特征是，所述的在向CPU中装入参考数据和实时装入当前数据时以及按匹配准则进行数据处理时，采用一次装入和处理两块的匹配方式。