本發(fā)明涉及高清數(shù)字視頻壓縮編碼
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種hevc整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法及裝置。
背景技術(shù)：
：hevc(highefficiencyvideocoding)是下一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。在相同視頻清晰度的情況下，視頻壓縮后的碼率只有h.264的50％。整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)是幀間預(yù)測(cè)的一部分，在hevc中，cu(codeunit)是最基本的幀間編碼單元，其尺寸大小為64×64，32×32,，16×16，8×8，單位為像素。每個(gè)cu可以被劃分為多個(gè)pu，pu是幀間預(yù)測(cè)的基本單元，大小可以從8×4到64×64。運(yùn)動(dòng)估計(jì)是在已編碼的圖(參考幀)中為當(dāng)前pu尋找一個(gè)最佳匹配塊，該塊與當(dāng)前pu相對(duì)位置的偏移即為最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量(mv,motionvector)。在hevc中，圖像處理像素塊的大小最大為64×64，這對(duì)數(shù)據(jù)帶寬和速度都提出了非常大的挑戰(zhàn)，為此有必要進(jìn)行深入研究，以減少帶寬成本和數(shù)據(jù)處理代價(jià)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種hevc整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法及裝置，可以以較低的帶寬成本和數(shù)據(jù)處理代價(jià)完成hevc標(biāo)準(zhǔn)下的整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種hevc整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置，包括：劃分單元，用于將待處理的最大編碼單元lcu根據(jù)lcu四叉樹劃分深度進(jìn)行劃分處理；粗搜索單元，用于對(duì)劃分后深度為0～2處的2n×2n的像素塊分別進(jìn)行粗搜索，根據(jù)每個(gè)搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)，確定各深度的像素塊粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；其中，n＝8，16，32；細(xì)搜索單元，用于在細(xì)搜索時(shí)，對(duì)劃分后的像素塊以及參考圖像搜索窗口進(jìn)行下采樣處理；對(duì)深度為0～2處的所有像素塊分別進(jìn)行細(xì)搜索，搜索中心點(diǎn)為相應(yīng)深度粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；對(duì)深度為3處的n×n的像素塊分別進(jìn)行細(xì)搜索，搜索中心點(diǎn)為深度2像素塊粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；根據(jù)每個(gè)搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)，得到各個(gè)像素塊細(xì)搜索的最佳匹配點(diǎn)，即各個(gè)像素塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量；同時(shí)，進(jìn)行最佳模式判決最終得到lcu的最佳劃分模式。所述粗搜索時(shí)，在±64范圍內(nèi)以步長為8進(jìn)行全搜索；其中，劃分后待處理的像素塊存儲(chǔ)于currentram中，參考像素存儲(chǔ)于referenceram中；lcu的像素大小為64×64，當(dāng)劃分為深度為1的四個(gè)32×32的像素塊時(shí)，分別對(duì)四個(gè)32×32的像素塊進(jìn)行粗搜索；其中，64×64的lcu的深度為0；對(duì)于每一個(gè)32×32的像素塊，其還包含了深度為2的四個(gè)16×16的像素塊，則對(duì)于這五個(gè)像素塊進(jìn)行粗搜索時(shí)，采用層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略來進(jìn)行不同搜索點(diǎn)參考像素的調(diào)度，從而獲得每一像素塊在各搜索點(diǎn)的sad值；利用一個(gè)深度為256的sadram來存儲(chǔ)32×32的像素塊的sad值；當(dāng)四個(gè)32×32的像素塊粗搜索完成后，能夠得到深度為0的64×64的lcu在各搜索點(diǎn)的sad值；利用相應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量的編碼比特?cái)?shù)r(mv)，及其在各搜索點(diǎn)的sad值，來計(jì)算用每一深度的像素塊在各搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)：rdcost＝sad+λr(mv)；上式中，λ拉格朗日乘數(shù)因子；對(duì)于每一深度的像素塊，選擇率失真代價(jià)最小的搜索點(diǎn)作為最佳匹配點(diǎn)。所述采用層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略來進(jìn)行不同搜索點(diǎn)參考像素的調(diào)度，從而獲得每一像素塊在各搜索點(diǎn)的sad值包括：對(duì)于32×32的像素塊，將其分為四個(gè)32×8的像素塊，并將160×160像素的參考圖像搜索窗口劃分為20個(gè)160×8的像素塊，每一160×8的像素塊稱為一個(gè)8行參考像素；取參考圖像搜索窗口第一個(gè)8行參考像素，能夠第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-64時(shí)16個(gè)搜索點(diǎn)的sad值，記為sad_0；取參考圖像搜索窗口第二個(gè)8行參考像素，能夠第二個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_1，同時(shí)也能計(jì)算第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad；取參考圖像搜索窗口第三個(gè)8行參考像素，能計(jì)算第三個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_2，也能計(jì)算第二個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad，以及第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad；取參考圖像搜索窗口中第四個(gè)8行參考像素，能計(jì)算第四個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_3，也能第三個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad、第二個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad，以及第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad；合并sad_0、sad_1、sad_2和sad_3，得到32×32的像素塊在mvy＝-64的sad值；依次類推，采用上述方式直至計(jì)算完成所有的搜索點(diǎn)的sad值；采用這種策略，每次計(jì)算時(shí)只需取8行參考像素則能完成sad的計(jì)算；其中，采用兩個(gè)8行寄存器緩沖參考圖像中的8行參考像素；第一個(gè)8行寄存器緩沖先緩沖參考圖像搜索窗口的第一個(gè)8行像素，之后全部轉(zhuǎn)移到第二個(gè)8行寄存器；每個(gè)周期第二個(gè)8行寄存器向右移8個(gè)像素，同時(shí)第一個(gè)8行寄存器緩存參考圖像搜索窗口的下一個(gè)8行參考像素；這兩個(gè)8行寄存器在粗搜索與細(xì)搜索時(shí)復(fù)用，且第一個(gè)8行寄存器設(shè)為linebuffer形式；對(duì)于32×32的像素塊中所包含的四個(gè)16×16的像素塊，將每一16×16的像素塊劃分為兩個(gè)16×8的像素塊，再以步長為8在±64范圍內(nèi)進(jìn)行全搜索，且采用8個(gè)深度為16的fifo模塊來緩存每一16×8的像素塊的sad值。所述細(xì)搜索時(shí)，對(duì)劃分后的像素塊以及參考圖像搜索窗口進(jìn)行2：1下采樣處理，對(duì)各深度的像素塊在相應(yīng)搜索中心點(diǎn)±7范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，搜索步長為1；利用光柵掃描的方式來處理參考像素，達(dá)到完全復(fù)用上下左右搜索點(diǎn)的參考像素的目的；對(duì)參考像素左右方向采用循環(huán)右移方式，上下方向采用向下移位方式；對(duì)于深度為1的32×32的像素塊需要46×46個(gè)參考像素塊，共需要46×32個(gè)8bit寄存器，則經(jīng)過下采樣處理后共需要46×16個(gè)8bit寄存器；對(duì)于深度為2的16×16的像素塊需要30×30參考像素塊，共需要30×16個(gè)8bit寄存器，則經(jīng)過下采樣處理后共需要30×8個(gè)8bit寄存器；同時(shí)，復(fù)用粗搜索中的兩個(gè)8行寄存器，進(jìn)行參考像素的緩沖與調(diào)用。一種hevc整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，通過前述的裝置實(shí)現(xiàn)，該方法包括：將待處理的最大編碼單元lcu根據(jù)lcu四叉樹劃分深度進(jìn)行劃分處理；對(duì)劃分后深度為0～2處的2n×2n的像素塊分別進(jìn)行粗搜索，根據(jù)每個(gè)搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)，確定各深度的像素塊粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；其中，n＝8，16，32；在細(xì)搜索時(shí)，對(duì)劃分后的像素塊以及參考圖像搜索窗口進(jìn)行下采樣處理；對(duì)深度為0～2處的所有像素塊分別進(jìn)行細(xì)搜索，搜索中心點(diǎn)為相應(yīng)深度粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；對(duì)深度為3處的n×n的像素塊分別進(jìn)行細(xì)搜索，搜索中心點(diǎn)為深度2像素塊粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；最終得到各個(gè)像素塊細(xì)搜索的最佳匹配點(diǎn)，即各個(gè)像素塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量；同時(shí)，進(jìn)行最佳模式判決最終得到lcu的最佳劃分模式。所述粗搜索時(shí)，在±64范圍內(nèi)以步長為8進(jìn)行全搜索；其中，劃分后待處理的像素塊存儲(chǔ)于currentram中，參考像素存儲(chǔ)于referenceram中；lcu的像素大小為64×64，當(dāng)劃分為深度為1的四個(gè)32×32的像素塊時(shí)，分別對(duì)四個(gè)32×32的像素塊進(jìn)行粗搜索；其中，64×64的lcu的深度為0；對(duì)于每一個(gè)32×32的像素塊，其還包含了深度為2的四個(gè)16×16的像素塊，則對(duì)于這五個(gè)像素塊進(jìn)行粗搜索時(shí)，采用層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略來進(jìn)行不同搜索點(diǎn)參考像素的調(diào)度，從而獲得每一像素塊在各搜索點(diǎn)的sad值；利用一個(gè)深度為256的sadram來存儲(chǔ)32×32的像素塊的sad值；當(dāng)四個(gè)32×32的像素塊粗搜索完成后，能夠得到深度為0的64×64的lcu在各搜索點(diǎn)的sad值；利用相應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量的編碼比特?cái)?shù)r(mv)，及其在各搜索點(diǎn)的sad值，來計(jì)算用每一深度的像素塊在各搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)：rdcost＝sad+λr(mv)；上式中，λ拉格朗日乘數(shù)因子；對(duì)于每一深度的像素塊，選擇率失真代價(jià)最小的搜索點(diǎn)作為最佳匹配點(diǎn)。所述采用層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略來進(jìn)行不同搜索點(diǎn)參考像素的調(diào)度，從而獲得每一像素塊在各搜索點(diǎn)的sad值包括：對(duì)于32×32的像素塊，將其分為四個(gè)32×8的像素塊，并將160×160像素的參考圖像搜索窗口劃分為20個(gè)160×8的像素塊，每一160×8的像素塊稱為一個(gè)8行參考像素；取參考圖像搜索窗口第一個(gè)8行參考像素，能夠第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-64時(shí)16個(gè)搜索點(diǎn)的sad值，記為sad_0；取參考圖像搜索窗口第二個(gè)8行參考像素，能夠第二個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_1，同時(shí)也能計(jì)算第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad；取參考圖像搜索窗口第三個(gè)8行參考像素，能計(jì)算第三個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_2，也能計(jì)算第二個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad，以及第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad；取參考圖像搜索窗口中第四個(gè)8行參考像素，能計(jì)算第四個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_3，也能第三個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad、第二個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad，以及第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad；合并sad_0、sad_1、sad_2和sad_3，得到32×32的像素塊在mvy＝-64的sad值；依次類推，采用上述方式直至計(jì)算完成所有的搜索點(diǎn)的sad值；采用這種策略，每次計(jì)算時(shí)只需取8行參考像素則能完成sad的計(jì)算；其中，采用兩個(gè)8行寄存器緩沖參考圖像中的8行參考像素；第一個(gè)8行寄存器緩沖先緩沖參考圖像搜索窗口的第一個(gè)8行像素，之后全部轉(zhuǎn)移到第二個(gè)8行寄存器；每個(gè)周期第二個(gè)8行寄存器向右移8個(gè)像素，同時(shí)第一個(gè)8行寄存器緩存參考圖像搜索窗口的下一個(gè)8行參考像素；這兩個(gè)8行寄存器在粗搜索與細(xì)搜索時(shí)復(fù)用，且第一個(gè)8行寄存器設(shè)為linebuffer形式；對(duì)于32×32的像素塊中所包含的四個(gè)16×16的像素塊，將每一16×16的像素塊劃分為兩個(gè)16×8的像素塊，再以步長為8在±64范圍內(nèi)進(jìn)行全搜索，且采用8個(gè)深度為16的fifo模塊來緩存每一16×8的像素塊的sad值。所述細(xì)搜索時(shí)，對(duì)劃分后的像素塊以及參考圖像搜索窗口進(jìn)行2：1下采樣處理，對(duì)各深度的像素塊在相應(yīng)搜索中心點(diǎn)±7范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，搜索步長為1；利用光柵掃描的方式來處理參考像素，達(dá)到完全復(fù)用上下左右搜索點(diǎn)的參考像素的目的；對(duì)參考像素左右方向采用循環(huán)右移方式，上下方向采用向下移位方式；對(duì)于深度為1的32×32的像素塊需要46×46個(gè)參考像素塊，共需要46×32個(gè)8bit寄存器，則經(jīng)過下采樣處理后共需要46×16個(gè)8bit寄存器；對(duì)于深度為2的16×16的像素塊需要30×30參考像素塊，共需要30×16個(gè)8bit寄存器，則經(jīng)過下采樣處理后共需要30×8個(gè)8bit寄存器；同時(shí)，復(fù)用粗搜索中的兩個(gè)8行寄存器，進(jìn)行參考像素的緩沖與調(diào)用。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，每次搜索參考像素都是完全復(fù)用的，可以減少帶寬，同時(shí)加快數(shù)據(jù)處理速度，粗搜索和細(xì)搜索階段sad計(jì)算單元復(fù)用，可以減少資源的利用；此外，該方案以較低的資源利用率，實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)完成hevc標(biāo)準(zhǔn)下的整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種hevc整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的粗搜索時(shí)層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的粗搜索的實(shí)現(xiàn)框架示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的對(duì)深度為0的像素塊的細(xì)搜索時(shí)下采樣及分塊示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的細(xì)搜索對(duì)參考像素進(jìn)行移位操作示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的整個(gè)裝置的工作流程圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的整個(gè)裝置的工作示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置的實(shí)現(xiàn)框架示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供一種hevc整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置，如圖1所示，該裝置主要包括：劃分單元，用于將待處理的最大編碼單元(lcu)根據(jù)lcu四叉樹劃分深度進(jìn)行劃分處理；粗搜索單元，用于對(duì)劃分后深度為0～2處的2n×2n的像素塊分別進(jìn)行粗搜索，根據(jù)每個(gè)搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)，確定各深度的像素塊粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；其中，n＝8，16，32；細(xì)搜索單元，用于在細(xì)搜索時(shí)，對(duì)劃分后的像素塊以及參考圖像搜索窗口進(jìn)行下采樣處理；對(duì)深度為0～2處的所有像素塊分別進(jìn)行細(xì)搜索，搜索中心點(diǎn)為相應(yīng)深度粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；對(duì)深度為3處的n×n的像素塊分別進(jìn)行細(xì)搜索，搜索中心點(diǎn)為深度2像素塊粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；根據(jù)每個(gè)搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)，得到各個(gè)像素塊細(xì)搜索的最佳匹配點(diǎn)，即各個(gè)像素塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量；同時(shí)，進(jìn)行最佳模式判決最終得到lcu的最佳劃分模式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，lcu劃分后的像素塊即為cu，cu進(jìn)一步劃分后的像素塊即為pu，文中為避免cu與pu的混用，因而統(tǒng)稱像素塊。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述劃分單元、粗搜索單元、細(xì)搜索單元可以集成在處理器中。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能；此外，該裝置還包括若干寄存器以及ram，以配合上述劃分單元、粗搜索單元、細(xì)搜索單元來實(shí)現(xiàn)hevc整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，具體的將在下文介紹裝置工作過程時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的說明。一、像素塊劃分。本發(fā)明實(shí)施例中，首先要獲取待處理的lcu，其像素大小為64×64；然后，按照lcu四叉樹劃分深度進(jìn)行劃分處理，如表1所示，為深度與像素塊尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系表。depthsizedepth＝064×64，64×32，32×64depth＝132×32，32×16，16×32depth＝216×16，16×8，8×16depth＝38×8，8×4，4×8表1深度與像素塊尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系在做整個(gè)運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)，預(yù)先并不知道lcu最終的劃分情況，所以要遍歷所有可能的lcu的劃分方式，最終選擇最好的劃分方式。hevc中支持了對(duì)稱與非對(duì)稱的劃分方式，考慮硬件資源，本發(fā)明實(shí)施例的方案采用了對(duì)稱劃分方式；劃分為2n×2n、n×n、2n×n、n×2n。如果將lcu劃分為四個(gè)大小為32×32像素塊，則參考圖像搜索窗口大小為160×160像素。本發(fā)明實(shí)施例中，可以將劃分后待處理的像素塊存儲(chǔ)于currentram中，參考像素存儲(chǔ)于referenceram中；可選的，這兩個(gè)ram的位寬均可為32×8bit。二、粗搜索。本發(fā)明實(shí)施例中，粗搜索時(shí)，在±64范圍內(nèi)以步長為8進(jìn)行全搜索；并只針對(duì)0～2處的2n×2n的像素塊，即64×64，32×32，16×16的像素塊。如果將lcu劃分為四個(gè)大小為32×32像素塊，則需要分別對(duì)四個(gè)32×32的像素塊進(jìn)行粗搜索；同理，如果采用其他表1所示的其他劃分方式，也需要分別對(duì)劃分后的像素塊進(jìn)行粗搜索。由于，對(duì)于每一個(gè)32×32的像素塊，其還包含了深度為2的四個(gè)16×16的像素塊，則對(duì)于這五個(gè)像素塊進(jìn)行粗搜索時(shí)，采用層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略來進(jìn)行不同搜索點(diǎn)參考像素的調(diào)度，可以讓其參考像素完全復(fù)用，從而獲得每一像素塊在各搜索點(diǎn)的sad值。另外，為了方便進(jìn)行l(wèi)cu的粗搜索，利用一個(gè)深度為256的sadram來存儲(chǔ)32×32的像素塊的sad值；當(dāng)四個(gè)32×32的像素塊粗搜索完成后，就能夠得到深度為0的64×64的lcu在各搜索點(diǎn)的sad值。本發(fā)明實(shí)施例中，將率失真代價(jià)(rate-distortioncost，rdcost)作為確定最佳匹配點(diǎn)的依據(jù)，因此，可以利用相應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量的編碼比特?cái)?shù)r(mv)，其在各搜索點(diǎn)的sad值，來計(jì)算用每一深度的像素塊在各搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)：rdcost＝sad+λr(mv)；上式中，λ拉格朗日乘數(shù)因子；對(duì)于每一深度的像素塊，選擇率失真代價(jià)最小的搜索點(diǎn)作為最佳匹配點(diǎn)。下面詳細(xì)介紹層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略原理及其實(shí)現(xiàn)方式。在之前的步驟中已經(jīng)提到了lcu有多種劃分方式，以劃分為四個(gè)大小為32×32像素塊為例，在以32×32cu為一個(gè)sad處理陣列時(shí)，搜索步長為8，對(duì)參考圖像來說，相鄰搜索點(diǎn)之間會(huì)有很多參考像素是相同的，如左右兩點(diǎn)之間有24×32像素塊是相同的，上下兩點(diǎn)之間有32×24像素塊是相同的。為減少處理的周期數(shù)，需考慮上下左右搜索點(diǎn)參考像素的完全復(fù)用，因而使用層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略，可以讓其參考像素完全復(fù)用；具體的調(diào)度圖如圖2所示，具體如下：如圖2(a)所示，對(duì)于32×32的像素塊，將其分為四個(gè)32×8的像素塊；并將160×160像素的參考圖像搜索窗口劃分為20個(gè)160×8的像素塊，每一160×8的像素塊稱為一個(gè)8行參考像素；1)取圖2(a)右邊中參考圖像搜索窗口第一個(gè)8行參考像素，可以計(jì)算圖2(a)左中第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-64時(shí)16個(gè)搜索點(diǎn)的sad值(如圖2(b)所示)，記為sad_0，但是無法計(jì)算圖2(a)左中第2、3、4的32×8像素塊在mvy＝-64的sad值。2)取圖2(a)右中參考圖像搜索窗口第二個(gè)8行參考像素，可以計(jì)算圖2(a)左中第二個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_1，同時(shí)也可以計(jì)算圖2(a)左中第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad(如圖2(b)所示)。3)取圖2(a)右中參考圖像搜索窗口第三個(gè)8行參考像素，可以計(jì)算圖2(a)左中第三個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_2。也可以計(jì)算圖2(a)左中第二個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad，還可以計(jì)算圖2(a)左中第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad(如圖2(b)所示)。4)取圖2(a)右中參考圖像搜索窗口第四個(gè)8行參考像素時(shí)，則可以計(jì)算圖2(a)左中第四個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_3。也可以計(jì)算圖2(a)左中第三個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad，計(jì)算圖2(a)左中第二個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad，計(jì)算圖2(a)左中第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad(如圖2(b)所示)。5)合并sad_0、sad_1、sad_2和sad_3，可得到32×32的像素塊在mvy＝-64的sad值。依次類推，采用上述方式直至計(jì)算完成所有的搜索點(diǎn)的sad值。采用這種策略，每次計(jì)算時(shí)只需取8行參考像素則能完成sad的計(jì)算。同理，對(duì)于32×32的像素塊中所包含的四個(gè)16×16的像素塊，將每一16×16的像素塊劃分為兩個(gè)16×8的像素塊，再以步長為8在±64范圍內(nèi)進(jìn)行全搜索，但由于同一搜索點(diǎn)的sad是分層得到的，因此，需要緩存每一個(gè)16×8的像素塊的sad值，本發(fā)明實(shí)施例中，采用了8個(gè)深度為16的fifo模塊來緩存每一16×8的像素塊的sad值。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例中，為了配合層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略，采用了兩個(gè)8行寄存器緩沖參考圖像中的8行參考像素；第一個(gè)8行寄存器緩沖先緩沖參考圖像搜索窗口的第一個(gè)8行像素，之后全部轉(zhuǎn)移到第二個(gè)8行寄存器；每個(gè)周期第二個(gè)8行寄存器向右移8個(gè)像素，同時(shí)第一個(gè)8行寄存器緩存參考圖像搜索窗口的下一個(gè)8行參考像素；同時(shí)，這兩個(gè)8行寄存器在粗搜索與細(xì)搜索時(shí)復(fù)用，每行是160個(gè)像素。粗搜索的實(shí)現(xiàn)框架如圖3所示，圖3中右上方的第一個(gè)refregisterarray即為第一個(gè)8行寄存器，其從referenceram中讀取參考圖像搜索窗口的第一個(gè)8行像素，然后，轉(zhuǎn)移到其下方的refregisterarray(即第二個(gè)8行寄存器)，第二個(gè)8行寄存器向右移15次就可計(jì)算出同一水平位置16個(gè)搜索點(diǎn)的sad值。圖3中中間靠左部分的curpuregisters存儲(chǔ)了待進(jìn)行粗搜索的像素塊，其與currentram連接來讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)。根據(jù)圖2的層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略，將第二個(gè)8行參考像素寄存器最右端的32×8個(gè)像素送入4個(gè)sad計(jì)算單元(即圖3虛線框所示部分)，最后，配合圖3左下方的8個(gè)fifo模塊的數(shù)據(jù)從而可以計(jì)算得到各像素塊在每個(gè)搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)，最后，通過簡單的數(shù)值比較方式就可以得到粗搜索的最優(yōu)mv，也即粗搜索的最佳匹配點(diǎn)。三、細(xì)搜索。細(xì)搜索階段是針對(duì)表1中所有深度的像素塊(2n×2n，n×2n，2n×n)進(jìn)行的，對(duì)不同深度的像素塊以相應(yīng)深度像素塊在粗搜索得到的最佳匹配點(diǎn)為搜索中心點(diǎn)，在±7范圍內(nèi)以步長為1進(jìn)行搜索，通過對(duì)相鄰搜索點(diǎn)的參考像素進(jìn)行移位操作，讓其在調(diào)度過程中參考像素完全復(fù)用。本發(fā)明實(shí)施例中，細(xì)搜索之前，要對(duì)劃分后的像素塊以及參考圖像搜索窗口進(jìn)行2：1下采樣處理。示例性的，如圖4所示，對(duì)于lcu，其像素大小為64×64，進(jìn)行2：1下采樣處理為64×32的像素塊，通常的sad計(jì)算單元一次只能計(jì)算32×32像素塊的sad值，所以可以將64×32的像素塊分為兩個(gè)32×32像素塊來細(xì)搜索。粗搜索時(shí)，由于同一個(gè)lcu中，劃分后的待處理的像素塊的搜索中心點(diǎn)(或起始點(diǎn))是相同的，因此，sad計(jì)算單元可以合并，通過合并4個(gè)32×32像素塊的sad可以得到64×64像素塊粗搜索的最佳mv，利用該最佳mv指向位置作為深度為0pu的細(xì)搜索中心點(diǎn)。但此時(shí)依然以深度為0的粗搜索的最佳匹配點(diǎn)作為搜索中心點(diǎn)。由于細(xì)搜索用全搜索算法，因而利用光柵掃描的方式來處理參考像素，達(dá)到完全復(fù)用上下左右搜索點(diǎn)的參考像素的目的；對(duì)參考像素左右方向采用循環(huán)右移方式，上下方向采用向下移位方式。本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)參考像素進(jìn)行移位操作的過程如圖5所示，為了便于圖像的繪制，而采用了8×8大小的像素塊為例進(jìn)行介紹，圖中帶有灰度的像素塊表示要送入sad計(jì)算單元的參考像素的數(shù)據(jù)。其中，(a)通過循環(huán)右移可以得到同一水平方向相鄰搜索點(diǎn)的參考像素，如(b)，處理完同一水平方向搜索點(diǎn)后回到原來位置(c)，然后再向下移位得到垂直方向相鄰搜索點(diǎn)參考像素(d)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，細(xì)搜索時(shí)主要是參考像素的獲取，后續(xù)計(jì)算sad值也可以通過常規(guī)方式實(shí)現(xiàn)。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，細(xì)搜索需要配合若干寄存器進(jìn)行參考像素塊的存儲(chǔ)、調(diào)用。對(duì)于深度為1的32×32的像素塊需要46×46(7+32+7)個(gè)參考像素塊，共需要46×32個(gè)8bit寄存器，則經(jīng)過下采樣處理后共需要46×16個(gè)8bit寄存器；對(duì)于深度為2的16×16的像素塊需要30×30(7+16+7)參考像素塊，共需要30×16個(gè)8bit寄存器，則經(jīng)過下采樣處理后共需要30×8個(gè)8bit寄存器；同時(shí)，復(fù)用粗搜索中的兩個(gè)8行寄存器，進(jìn)行參考像素的緩沖與調(diào)用。此外，由于參考像素都存儲(chǔ)于referenceram，同一行參考像素在一個(gè)周期就可得到。同理，最終可以得到各個(gè)像素塊細(xì)搜索的最佳匹配點(diǎn)，即各個(gè)像素塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量；同時(shí)，根據(jù)相應(yīng)像素塊最佳運(yùn)動(dòng)矢量，通過最佳模式判決可得到lcu的最佳劃分模式。結(jié)合上文的內(nèi)容，整個(gè)裝置的工作流程圖、工作示意圖，及實(shí)現(xiàn)框架分別如圖6～8所示。圖6為整個(gè)裝置的工作流程圖。圖6的左側(cè)部分為像素塊劃分及粗搜索過程，右側(cè)部分為細(xì)搜索過程，根據(jù)像素塊的深度分為兩套處理流程，細(xì)搜索的原理一樣，區(qū)別在于由于深度3的像素塊沒有進(jìn)行粗搜索，因而，需要使用深度2的像素塊粗搜索的最佳匹配點(diǎn)作為搜索中心點(diǎn)，而深度0～2的像素塊則直接使用其粗搜索的最佳匹配點(diǎn)作為搜索中心點(diǎn)。圖7整個(gè)裝置的工作示意圖，主要涉及粗搜索與細(xì)搜索過程，及這兩個(gè)過程所涉及的搜索范圍等參數(shù)。圖8為裝置的實(shí)現(xiàn)框架。圖8中，所涉及的ram、寄存器等器件在前文中也提到過了，這里主要通過這些器件來展示工作過程；其中的mvcost單元提供率失真代價(jià)計(jì)算時(shí)所需要的運(yùn)動(dòng)矢量的編碼比特?cái)?shù)r(mv)，rdcost單元是用來計(jì)算率失真代價(jià)(還接收?qǐng)D3中8個(gè)fifo模塊的數(shù)據(jù)，圖8中未示出)，comparator單元是用來進(jìn)行計(jì)算率失真代價(jià)的比較，從而獲得最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量(bestmv)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，rdcost單元、comparator單元的主要負(fù)責(zé)粗搜索、細(xì)搜索時(shí)率失真代價(jià)的計(jì)算與比較，也就是說，在實(shí)際工作中，可以將rdcost單元、comparator單元獨(dú)立設(shè)置，前文提到的粗搜索單元、細(xì)搜索單元負(fù)責(zé)搜索過程，然后配合rdcost單元、comparator單元進(jìn)行后續(xù)工作，使得rdcost單元、comparator單元在粗搜索、細(xì)搜索時(shí)復(fù)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，粗搜索時(shí)，由于同一個(gè)lcu中，劃分后的待處理的像素塊的搜索中心點(diǎn)(或起始點(diǎn))是相同的，因此，sad計(jì)算單元可以合并，通過合并4個(gè)32×32像素塊的sad可以得到64×64像素塊的sad；所以在粗搜索時(shí)，根據(jù)需要的數(shù)據(jù)存入currentram中。同理，在細(xì)搜索階段，由于深度為0的像素塊是分成兩塊處理的，所以每次處理時(shí)，也是根據(jù)需要的數(shù)據(jù)存入currentram中。另一方面，還將本發(fā)明實(shí)施例上述方案與hm中算法在編碼效率上的差異進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表2所示。表2比較結(jié)果表2中的配置模式：lowdelay-p、lowdelay、randomaccess是制定hevc標(biāo)準(zhǔn)的官方給的參考軟件hm中的三種軟件運(yùn)行參數(shù)的配置方式。運(yùn)動(dòng)估計(jì)中，這三種配置模式主要定義的參考幀的選取方式。lowdelay-p配置中，對(duì)當(dāng)前幀的參考幀選取一般是單向預(yù)測(cè)模式。lowdelay和randomaccess配置中，對(duì)當(dāng)前幀的參考幀選取一般是雙向預(yù)測(cè)模式。使用本發(fā)明提供的方法和hm中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法進(jìn)行比較，比較結(jié)果用bd-rate和bd-pnsr這兩個(gè)參數(shù)來衡量。bd-rate表示兩種算法的最后編碼比特?cái)?shù)的區(qū)別，bd-pnsr表示重建圖像和原圖像的差異。pnsr表示峰值信噪比。根據(jù)表2可知，本發(fā)明采用的算法在randomaccess的配置下的bd-rate增多為5.71％，結(jié)合硬件設(shè)計(jì)的資源大小和數(shù)據(jù)組織的難易程度，5.71％在硬件上是可以接受的。本發(fā)明實(shí)施例上述方案中，每次搜索參考像素都是完全復(fù)用的，可以減少帶寬，同時(shí)加快數(shù)據(jù)處理速度，粗搜索和細(xì)搜索階段sad計(jì)算單元復(fù)用，可以減少資源的利用。該匹配方法以較低的資源利用率，實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)完成hevc標(biāo)準(zhǔn)下的整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種hevc整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，該方法基于前述實(shí)施例所述的裝置實(shí)現(xiàn)，該方法主要包括：將待處理的最大編碼單元lcu根據(jù)lcu四叉樹劃分深度進(jìn)行劃分處理；對(duì)劃分后深度為0～2處的2n×2n的像素塊分別進(jìn)行粗搜索，根據(jù)每個(gè)搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)，確定各深度的像素塊粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；其中，n＝8，16，32；在細(xì)搜索時(shí)，對(duì)劃分后的像素塊以及參考圖像搜索窗口進(jìn)行下采樣處理；對(duì)深度為0～2處的所有像素塊分別進(jìn)行細(xì)搜索，搜索中心點(diǎn)為相應(yīng)深度粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；對(duì)深度為3處的n×n的像素塊分別進(jìn)行細(xì)搜索，搜索中心點(diǎn)為深度2像素塊粗搜索的最佳匹配點(diǎn)；最終得到各個(gè)像素塊細(xì)搜索的最佳匹配點(diǎn)，即各個(gè)像素塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量；同時(shí)，進(jìn)行最佳模式判決最終得到lcu的最佳劃分模式。進(jìn)一步的，所述粗搜索時(shí)，在±64范圍內(nèi)以步長為8進(jìn)行全搜索；其中，劃分后待處理的像素塊存儲(chǔ)于currentram中，參考像素存儲(chǔ)于referenceram中；lcu的像素大小為64×64，當(dāng)劃分為深度為1的四個(gè)32×32的像素塊時(shí)，分別對(duì)四個(gè)32×32的像素塊進(jìn)行粗搜索；其中，64×64的lcu的深度為0；對(duì)于每一個(gè)32×32的像素塊，其還包含了深度為2的四個(gè)16×16的像素塊，則對(duì)于這五個(gè)像素塊進(jìn)行粗搜索時(shí)，采用層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略來進(jìn)行不同搜索點(diǎn)參考像素的調(diào)度，從而獲得每一像素塊在各搜索點(diǎn)的sad值；利用一個(gè)深度為256的sadram來存儲(chǔ)32×32的像素塊的sad值；當(dāng)四個(gè)32×32的像素塊粗搜索完成后，能夠得到深度為0的64×64的lcu在各搜索點(diǎn)的sad值；利用相應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量的編碼比特?cái)?shù)r(mv)，及其在各搜索點(diǎn)的sad值，來計(jì)算用每一深度的像素塊在各搜索點(diǎn)的率失真代價(jià)：rdcost＝sad+λr(mv)；上式中，λ拉格朗日乘數(shù)因子；對(duì)于每一深度的像素塊，選擇率失真代價(jià)最小的搜索點(diǎn)作為最佳匹配點(diǎn)。進(jìn)一步的，所述采用層次復(fù)用的參考像素調(diào)度策略來進(jìn)行不同搜索點(diǎn)參考像素的調(diào)度，從而獲得每一像素塊在各搜索點(diǎn)的sad值包括：對(duì)于32×32的像素塊，將其分為四個(gè)32×8的像素塊，并將160×160像素的參考圖像搜索窗口劃分為20個(gè)160×8的像素塊，每一160×8的像素塊稱為一個(gè)8行參考像素；取參考圖像搜索窗口第一個(gè)8行參考像素，能夠第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-64時(shí)16個(gè)搜索點(diǎn)的sad值，記為sad_0；取參考圖像搜索窗口第二個(gè)8行參考像素，能夠第二個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_1，同時(shí)也能計(jì)算第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad；取參考圖像搜索窗口第三個(gè)8行參考像素，能計(jì)算第三個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_2，也能計(jì)算第二個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad，以及第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad；取參考圖像搜索窗口中第四個(gè)8行參考像素，能計(jì)算第四個(gè)32×8像素塊的mvy＝-64的sad，記為sad_3，也能第三個(gè)32×8像素塊在mvy＝-56的sad、第二個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad，以及第一個(gè)32×8像素塊在mvy＝-48的sad；合并sad_0、sad_1、sad_2和sad_3，得到32×32的像素塊在mvy＝-64的sad值；依次類推，采用上述方式直至計(jì)算完成所有的搜索點(diǎn)的sad值；采用這種策略，每次計(jì)算時(shí)只需取8行參考像素則能完成sad的計(jì)算；其中，采用兩個(gè)8行寄存器緩沖參考圖像中的8行參考像素；第一個(gè)8行寄存器緩沖先緩沖參考圖像搜索窗口的第一個(gè)8行像素，之后全部轉(zhuǎn)移到第二個(gè)8行寄存器；每個(gè)周期第二個(gè)8行寄存器向右移8個(gè)像素，同時(shí)第一個(gè)8行寄存器緩存參考圖像搜索窗口的下一個(gè)8行參考像素；這兩個(gè)8行寄存器在粗搜索與細(xì)搜索時(shí)復(fù)用，且第一個(gè)8行寄存器設(shè)為linebuffer形式；對(duì)于32×32的像素塊中所包含的四個(gè)16×16的像素塊，將每一16×16的像素塊劃分為兩個(gè)16×8的像素塊，再以步長為8在±64范圍內(nèi)進(jìn)行全搜索，且采用8個(gè)深度為16的fifo模塊來緩存每一16×8的像素塊的sad值。進(jìn)一步的，所述細(xì)搜索時(shí)，對(duì)劃分后的像素塊以及參考圖像搜索窗口進(jìn)行2：1下采樣處理，對(duì)各深度的像素塊在相應(yīng)搜索中心點(diǎn)±7范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，搜索步長為1；利用光柵掃描的方式來處理參考像素，達(dá)到完全復(fù)用上下左右搜索點(diǎn)的參考像素的目的；對(duì)參考像素左右方向采用循環(huán)右移方式，上下方向采用向下移位方式；對(duì)于深度為1的32×32的像素塊需要46×46個(gè)參考像素塊，共需要46×32個(gè)8bit寄存器，則經(jīng)過下采樣處理后共需要46×16個(gè)8bit寄存器；對(duì)于深度為2的16×16的像素塊需要30×30參考像素塊，共需要30×16個(gè)8bit寄存器，則經(jīng)過下采樣處理后共需要30×8個(gè)8bit寄存器；同時(shí)，復(fù)用粗搜索中的兩個(gè)8行寄存器，進(jìn)行參考像素的緩沖與調(diào)用。需要說明的是，上述方法所設(shè)計(jì)的各個(gè)器件在前面的實(shí)施例中已經(jīng)有詳細(xì)描述，故在這里不再贅述。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12