CN1197382C - 运动矢量搜索范围的自适应确定方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法，其中，运动矢量待定块的相邻块的运动矢量值确定后，在所确定的相邻块的运动矢量值的基础上，确定该块的运动矢量搜索范围。所以，对于基于实时的运动图像服务，本发明能够大大减小运动矢量估计的复杂性，而且可以在不影响压缩效率的情况下大大减小运动矢量估计的复杂性。

Description

运动矢量搜索范围的自适应确定方法
发明领域
本发明涉及视频编码器，尤其涉及一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法。
背景技术
最近，下一代视频压缩方法在功能上已经证明优于传统的视频压缩方法。
下一代视频压缩方法与传统的视频压缩方法的主要不同之处在于，它采用基于4×4块的转换与编码，并基于块进行运动估计和运动补偿。
然而，尽管下一代视频压缩方法在性能上优于视频标准化方法，但当编码器为可变块决定运动矢量时存在问题，运动矢量估计的复杂性大大增加了。
发明概述
因此，本发明的目的在于提供一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法，这种方法能够大大减小实时运动图像服务的运动矢量估计的复杂性。
本发明的另一目标在于提供一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法，这种方法通过由与当前块相邻的块的运动矢量估计搜索范围，能够在不影响压缩效率的情况下大大减小运动矢量估计的复杂性。
本发明的另一目标在于提供一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法，这种方法通过由与当前块相邻的块的运动矢量估计搜索范围，从而大大减小采用H.26L方法的编码器的复杂性。
根据本发明的目的，为了实现这些或其它优点，正如这里所实施并加以详细说明的，提供了一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法，包括如下步骤：确定与运动矢量待定的块相邻的块的运动矢量值；在所确定的相邻块运动矢量值的基础上，确定该运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围。
为了实现上述目标，本发明提供了一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法，包括以下步骤：检测与运动矢量待定的一个块相邻的块的运动矢量值；在所检测的相邻块运动矢量值的基础上，确定该块的局部运动矢量的最大范围值；定义该块的运动矢量的最小值；对局部运动矢量的最大范围值和所定义的运动矢量最小值进行比较，以计算最大值；并将计算出的最大值确定为该块的运动矢量最大搜索范围值。
为了实现上述目标，本发明提供了一种视频编码器的运动矢量估计中的运动矢量搜索范围自适应确定方法，包括以下步骤：检测与运动矢量待定的块相邻的块的水平方向和垂直方向运动矢量值；在所检测的相邻块的运动矢量值的基础上，确定该块在水平方向和垂直方向上的局部运动矢量最大范围值；定义该块在水平方向和垂直方向上的运动矢量最小值；对所确定的局部运动矢量最大范围值和所定义的运动矢量最小值进行比较，从而计算最大值，并将计算出的最大值确定为该块的运动矢量值最大搜索范围值；将该块的运动矢量最大搜索范围值以及用户预先定义的搜索范围值之中的最小值确定为该块最终的运动矢量最大搜索范围值。
由以下的详细说明，结合附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其它目标、特征、方面和优点。
附图说明
附图帮助更好地理解本发明，并在此结合构成本申请的一部分，附图说明本发明的实施例并和说明书一起解释本发明的原理，附图中：
图1显示的是根据本发明的运动矢量待定的块及其相邻块；
图2显示的是根据本发明的运动矢量待定块的运动矢量搜索范围自适应确定方法的流程图。
优选实施例说明
以下结合附图对本发明做详细说明。
以下参照图1和图2对根据本发明实施例的运动矢量搜索范围自适应确定方法进行说明，该方法在相邻块的运动矢量值的基础上估计块的运动矢量搜索范围，从而能够大大减小运动矢量估计的复杂性，能够在不影响压缩效率的情况下大大减小运动矢量估计的复杂性，以便提供基于实时的运动图像服务，还能够减小采用H.26L方法的编码器的复杂性。特别地，本发明以H.26L视频压缩方法为例进行详细说明。
首先，在H.26L视频压缩方法中，编码器去除时间和空间冗余信息，从而传输解码所需的时间和空间压缩信息和附加信息。在这种视频压缩方法中，解码器执行与编码器相反的操作。
此外，本发明提供了一种方法，由相邻块的信息适应性地估计运动矢量搜索范围，从而在不影响压缩效率的情况下大大减小了编码器的复杂性。
具体而言，本发明提供了一种方法，在当前块(即，运动矢量待定的块)的运动矢量与先前编码的相邻块的运动矢量高度相关这一特点的基础之上，能够有效地确定当前块的运动矢量搜索范围。
图1显示的是根据本发明的运动矢量待定的块和相邻块。
如图1所示，假定‘E’为当前块，即运动矢量待定的块，‘A’、‘B’和‘C’是相邻于块E的4×4块。相邻块A的水平方向(x)和垂直方向(y)的运动矢量值用MVAx，MVAy来表示，相邻块B的水平方向(x)和垂直方向(y)的运动矢量值用MVBx，MVBy来表示，相邻块C的水平方向(x)和垂直方向(y)的运动矢量值用MVCx，MVCy来表示。
也就是说，确定运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围包括如下几个步骤：确定与运动矢量待定的块相邻的块的运动矢量值；在所确定的相邻块的运动矢量值的基础上，确定运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围。
图2显示的是根据本发明的运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围自适应确定方法的流程图。
如图2所示，确定运动矢量搜索范围的方法包括第一步骤(S21)：确定与运动矢量待定的块E相邻的块A、B、C在水平方向(x)和垂直方向(y)上的运动矢量值(MVAx，MVAy)，(MVBx，MVBy)以及(MVCx，MVCy)；第二步骤(S22)：由相邻块A、B、C在水平方向(x)和垂直方向(y)上的运动矢量值来确定局部运动矢量在水平方向(x)和垂直方向(y)上的最大范围值(max_MVEx，max_MVEy)；第三步骤(S23)：定义块E在水平方向(x)和垂直方向(y)上的运动矢量最小值；第四步骤(S24)：将所定义的运动矢量最小值和所确定的局部运动矢量最大范围值之中的最大值确定为块E在水平方向(x)和垂直方向(y)上的运动矢量最大搜索范围值；第五步骤(S25)：最后将所确定的运动矢量最大范围值以及用户先前定义的搜索范围值之中的最小值确定为块E最终的运动矢量最大搜索范围值。在此，用户定义的搜索范围值是用户在编码器中定义的搜索范围值。
下面结合图1对有关于确定运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围的方法做出详细说明。
首先，确定与运动矢量待定的特定块E相邻的块A、B、C在水平方向(x)和垂直方向(y)上的运动矢量值(MVAx，MVAy)，(MVBx，MVBy)以及(MVCx，MVCy)。
也就是说，与一般的压缩方法一样，在H.26L压缩方法中，在估计块E的运动矢量之前确定相邻于块E的4×4块A、B、C在水平方向(x)和垂直方向(y)的运动矢量。块A、B、C在水平方向(x)和垂直方向(y)的运动矢量(MVAx，MVAy)，(MVBx，MVBy)以及(MVCx，MVCy)可通过视频压缩方法中众所周知的运动估计来获得(S21)，因此，省略了其详细说明。
此后，由相邻块A、B、C在水平方向(x)和垂直方向(y)的运动矢量值确定块E在水平方向(x)和垂直方向(y)的局部运动矢量的最大范围值(max_MVEx，max_MVEy)。也就是说，块E在水平方向(x)和垂直方向(y)的局部运动矢量的最大范围值(max_MVEx，max_MVEy)被确定为根据公式(1)计算出的相邻块A、B、C在水平方向(x)和垂直方向(y)的各个运动矢量的绝对值中的最大值。
Max_MVEx＝max(abs(MVAx)，max(abs(MVBx)，abs(MVCx))
Max_MVEy＝max(abs(MVAy)，max(abs(MVBy)，abs(MVCy))----------(1)
其中max(u，v)指的是‘u’和‘v’中的最大值，abs(.)指的是绝对值函数(S22)。
同时，关于公式(1)确定的块E的局部运动矢量最大范围，如果块E的运动与相邻块的大不相同，那就会出现严重的运动矢量错误。为了避免这一错误，利用局部运动的统计特性，通过公式(2)来确定块E在水平方向(x)和垂直方向(y)的运动矢量最小范围值(ki；(kx，ky))(S23)。
ai＝abs(MVAi)+abs(MVBi)+abs(MVCi)
其中‘i’指的是块的水平方向(x)和垂直方向(y)，input_search_range指的是用户指定的搜索范围。
其后，由公式(3)确定运动矢量待定的块E在水平方向(x)和垂直方向(y)的运动矢量最大搜索范围。也就是说，把根据公式(1)计算出来的块E局部运动矢量最大范围值乘以2所得的值(2×max_MVEi)以及根据公式(2)计算的最小范围值(ki)进行比较，把最大值确定为块E在水平方向(x)和垂直方向(y)的运动矢量最大搜索范围(local_search_rangei)(S24)。
local_search_rangex＝max(kx，2×max_MVEx)
local_search_rangey＝max(ky，2×max_MVEy)-----------(3)
这时，可能会出现错误，即根据公式(3)计算确定的运动矢量搜索范围(local_search_rangei)设置得比用户定义的搜索范围(input_search_range)大。为了避免这一错误，最终由公式(4)来确定块E的运动矢量最大搜索范围值(new_search_rangei)：
new_search_rangex＝min(input_search_range，local_search_rangex)
new_search_rangey＝min(input_search_range，local_search_rangey)  (4)
其中‘i’代表x，y。
如上所述，本发明的运动矢量搜索范围自适应确定方法有很多优越性。
也就是说，与运动矢量待定的块相邻的块的运动矢量值一经确定，那么在所确定的相邻块的运动矢量值的基础上确定运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围。因此，对于基于实时的运动图像服务，运动矢量估计的复杂性可以大大减小。
此外，由于先确定与运动矢量待定的块相邻的块的运动矢量值，然后在所确定的运动矢量值的基础上确定运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围，这样在不影响压缩效率的情况下大大减小了运动估计的复杂性。
而且，由于先确定与运动矢量待定的块相邻的块的运动矢量值，然后在所确定的运动矢量值的基础上确定运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围，从而大大减小了采用H.26L方法的编码器的复杂性。也就是说，在采用H.26L视频压缩方法的数字视频播放器中可以执行高速编码，这样数字视频播放器的性能就能得到改进。尤其是通过将本发明应用于需要低比特率或高速处理的压缩编码方法中，就能够达到上述效果。
在本发明中，对于将该运动矢量搜索范围确定方法应用于H.26L视频压缩方法已经做出了说明，但本发明的运动矢量搜索范围确定方法也适用于各种视频压缩方法，如MPEG-4和H.263也能获得相同效果。
在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以实施为多种形式，还应该理解，除非另外特别说明，以上实施例不限于上述的任何细节，而应在权利要求所限定的精神和范围内广义地解释，因此，所附的权利要求涵盖所有落在权利要求的界限或其等同物内的变化和改进。

Claims (21)

1.一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法，包括如下步骤：
确定与运动矢量待定的块相邻的块的运动矢量值；以及
在所确定的相邻块运动矢量值的基础上确定所述运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在确定相邻块的运动矢量值的步骤中，确定相邻块的水平方向和垂直方向运动矢量值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围这一步骤就是，在相邻块的水平方向和垂直方向运动矢量值的基础上，确定运动矢量待定的块在水平方向和垂直方向上的局部运动矢量的最大范围值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围的步骤包括：
定义运动矢量待定块在水平方向和垂直方向上的各个运动矢量最小值；以及
将所确定的局部运动矢量最大范围值和所定义的运动矢量最小值中的最大值确定为运动矢量待定块在水平方向和垂直方向上的运动矢量最大搜索范围值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定运动矢量待定块的运动矢量搜索范围的步骤包括：
将所确定的运动矢量待定块的水平方向和垂直方向运动矢量最大搜索范围值和用户预先定义的搜索范围值中的最小值确定为运动矢量待定块的最终运动矢量最大搜索范围值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定运动矢量待定的块的运动矢量搜索范围的步骤包括：
确定与运动矢量待定块相邻的块的水平方向和垂直方向运动矢量值；
在相邻块的运动矢量值的基础上，确定运动矢量待定块在水平方向和垂直方向上的局部运动矢量的最大范围值；
确定运动矢量待定块在水平方向和垂直方向上的运动矢量的最小值；
将所确定的局部运动矢量最大范围值以及所定义的运动矢量最小值之间的最小值确定为运动矢量待定块在水平方向和垂直方向上的运动矢量最大搜索范围值；以及
将运动矢量待定块的运动矢量最大搜索范围值以及用户定义的搜索范围值之间的最小值确定为运动矢量待定块最终的运动矢量最大搜索范围值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，利用下面的公式，对相邻块水平方向和垂直方向运动矢量值进行比较，把比较结果值中的最大值确定为运动矢量待定块在水平方向x和垂直方向y上的局部运动矢量的最大范围值：
max_MVEx＝max(abs(MVAx)，max(abs(MVBx)，abs(MVCx))
max_MVEy＝max(abs(MVAy)，max(abs(MVBy)，abs(MVCy))
其中，max_MVEx是水平方向局部运动矢量的最大范围值，max_MVEy是垂直方向局部运动矢量的最大范围值，MVAx，MVAy，MVBx，MVBy和MVCx，MVCy是相邻块在水平方向和垂直方向上的运动矢量值，max(u，v)是‘u’和‘v’中的最大值，abs(.)是绝对值函数。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，由下面的公式确定运动矢量的定义最小值：
ai＝abs(MVAi)+abs(MVBi)+abs(MVCi)
其中，‘i’是块的水平方向x和垂直方向y，input_search_range是用户定义的搜索范围，MVAi，MVBi和MVCi是相邻块在i方向上的运动矢量值，abs(.)是绝对值函数。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，确定运动矢量待定的块在水平方向和垂直方向上的运动矢量最大范围值的步骤包括：
第一步骤：将所确定的局部运动矢量最大范围值与定义的运动矢量最小值进行比较，把计算出的最大值确定为运动矢量搜索范围值local_search_rangei；以及
第二步骤：通过公式new_search_rangei＝min(input_search_range，local_search_rangei)，最终把所确定的运动矢量搜索范围值local_search_rangei以及用户定义的运动矢量范围值input_search_rangei中的最小值确定为运动矢量最大搜索范围值new_search_rangei，其中，‘i’代表块的水平方向x和垂直方向y，min(u，v)指的是‘u’和‘v’中的最小值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，被确定为运动矢量搜索范围值的最大值是由下面的公式确定的：
local_search_rangex＝max(kx，常数×max_MVEx)
local_search_rangey＝max(ky，常数×max_MVEy)
其中，max_MVEx是运动矢量待定的块在水平方向上的运动矢量最大范围值，max_MVEy是运动矢量待定的块在垂直方向上的运动矢量最大范围值，kx是运动矢量待定的块在水平方向上的运动矢量最小范围值，ky是运动矢量待定的块在垂直方向上的运动矢量最小范围值，max(u，v)是‘u’和‘v’中的最大值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述的常数是‘2’。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，与运动矢量待定的块相邻的块是4×4块。
13.一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法，包括下列步骤：
检测与运动矢量待定的块相邻的块的运动矢量值；
在所检测的相邻块运动矢量值的基础上，确定所述块的局部运动矢量的最大范围值；
确定所述块的运动矢量最小值；
对所确定的局部运动矢量值最大范围值和所定义的运动矢量最小值进行比较，从而计算一个最大值；以及
将计算出的最大值确定为所述块的运动矢量最大搜索范围值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述块的运动矢量是块在水平方向和垂直方向上的运动矢量，所述相邻块的运动矢量是相邻块在水平方向和垂直方向上的运动矢量。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，通过下面的公式，对相邻块的水平方向和垂直方向运动矢量值进行比较，并把比较结果值中的最小值确定为所述块在水平方向x和垂直方向y上的局部运动矢量的最大范围值：
max_MVEx＝max(abs(MVAx)，max(abs(MVBx)，abs(MVCx))
max_MVEy＝max(abs(MVAy)，max(abs(MVBy)，abs(MVCy))
其中，max_MVEx是块在水平方向上的局部运动矢量最大范围值，max_MVEy是块在垂直方向的局部运动矢量最大范围值，MVAx，MVAy，MVBx，MVBy以及MVCx，MVCy是相邻块在水平方向和垂直方向上的运动矢量值，max(u，v)是‘u’和‘v’中的最大值，abs(.)是绝对值函数。
16.据权利要求13所述的方法，其中，所定义的运动矢量最小值是由下面的公式确定的：
Figure C031015630005C1
ai＝abs(MVAi)+abs(MVBi)+abs(MVCi)
其中，‘i’是块的水平方向x和垂直方向y，input_search_range是用户定义的搜索范围，MVAi，MVBi和MVCi是相邻块在i方向上的运动矢量值，abs(.)是绝对值函数。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，将计算出的最大值确定为所述块的运动矢量最大搜索范围值的步骤包括：
第一步骤：将所确定的局部运动矢量最大范围值与定义的运动矢量最小值进行比较，把计算出的最大值确定为所述块的运动矢量搜索范围值local_search_rangei；以及
第二步骤：通过公式new_search_rangei＝min(input_search_range，local_search_rangei)，最终把所确定的运动矢量搜索范围值local_search_rangei以及用户定义的运动矢量范围值input_search_rangei中的最小值确定为所述块的运动矢量最大搜索范围值new_search_rangei，其中，‘i’代表块的水平方向x和垂直方向y，min(u，v)指的是‘u’和‘v’中的最小值。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，被确定为运动矢量搜索范围值的最大值是由下面的公式确定的：
local_search_rangex＝max(kx，常数×max_MVEx)
local_search_rangey＝max(ky，常数×max_MVEy)
其中，max_MVEx是块在水平方向上的运动矢量最大范围值，max_MVEy是块在垂直方向上的运动矢量最大范围值，kx是块在水平方向上的运动矢量最小范围值，ky是块在垂直方向上的运动矢量最小范围值，max(u，v)是‘u’和‘v’中的最大值。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述的常数是‘2’。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述的相邻块是与运动矢量待定块相邻的4×4块。
21.在视频编码器的运动矢量估计中一种运动矢量搜索范围的自适应确定方法，包括以下步骤：
检测与运动矢量待定的块相邻的块在水平方向和垂直方向上的运动矢量值；
在所检测的相邻块运动矢量值的基础上，确定该块在水平方向和垂直方向上的局部运动矢量的最大范围值；
定义该块在水平方向和垂直方向上的运动矢量最小值；
比较所确定的局部运动矢量最大范围值和所定义的运动矢量最小值，从而计算一个最大值，将计算出的最大值确定为该块的运动矢量最大搜索范围值；以及
将所确定的块的运动矢量最大搜索范围值以及用户预先定义的搜索范围值之中的最小值确定为块最终的运动矢量最大搜索范围值。
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