專利名稱：基于分級運(yùn)動估算檢測運(yùn)動矢量的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定運(yùn)動矢量的方法及裝置；更具體地，涉及一種改進(jìn)的通過使用分時分級運(yùn)動估算方法確定來自兩相繼的視頻幀的運(yùn)動矢量的方法及裝置。
眾所周知，數(shù)字視頻信號的傳輸可獲得比模擬信號傳輸質(zhì)量高得多的視頻圖象。當(dāng)包括一序列圖象“幀”的圖象信號以數(shù)字形式表示時，將生成大量用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，特別是在高清晰度電視(HDTV)系統(tǒng)的情況中。然而，一常規(guī)傳輸信道的可用頻帶寬度是有限的，因此，為了發(fā)送大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，必須壓縮或減少傳輸數(shù)據(jù)的量，在各種視頻壓縮技術(shù)中，將時間及空間壓縮技術(shù)與統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù)相結(jié)合的所謂的混合編碼技術(shù)是所知最為有效的。
大多數(shù)混合編碼技術(shù)采用運(yùn)動補(bǔ)償DPCM(差分脈沖碼調(diào)制)，二維DCT(離散余弦變換)，DCT系數(shù)的量化及VLC(可變長度編碼)。運(yùn)動補(bǔ)償DPCM是對在一當(dāng)前幀和一先前幀之間一目標(biāo)的運(yùn)動進(jìn)行估算，并根據(jù)該目標(biāo)的運(yùn)動流預(yù)測當(dāng)前幀以產(chǎn)生一個代表當(dāng)前幀及其預(yù)測之間的差的差分信號的處理。
二維DCT減少或去除諸如運(yùn)動補(bǔ)償?shù)腄PCM數(shù)據(jù)的圖象數(shù)據(jù)間的空間冗余，將一例如為8×8象素塊的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)塊變換成一組變換系數(shù)數(shù)據(jù)。這種技術(shù)在例如Chen和Pratt的“場景自適應(yīng)編碼器”，IEEE Transactions on Communications，COM-32，NO.3第225-232頁(1984年3月)中被描述。通過量化器、折線掃描及VLC對這些變換系數(shù)數(shù)據(jù)的處理，待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量可被有效地壓縮。
具體地，在運(yùn)動補(bǔ)償DPCM中，基于對當(dāng)前幀及先前幀間的運(yùn)動的估算，當(dāng)前幀數(shù)據(jù)自先前幀被預(yù)測。該被估算的運(yùn)動可用表示先前幀及當(dāng)前幀間的象素的位移的二維運(yùn)動矢量描述。
在對一視頻序列中一目標(biāo)的位移進(jìn)行估算中使用最多的一種方法是塊匹配算法。根據(jù)該塊匹配算法，一當(dāng)前幀被劃分成多個搜索塊。一搜索塊的大小典型地介于8×8與32×32象素之間。為確定當(dāng)前幀中一搜索塊的運(yùn)動矢量，在當(dāng)前幀的該搜索塊與一先前幀內(nèi)一通常更大的搜索區(qū)域內(nèi)所包括的許多大小相同的候選塊的各塊之間執(zhí)行一相似性計(jì)算。例如絕對平均誤差或均方誤差的一誤差函數(shù)被用于實(shí)現(xiàn)在當(dāng)前幀的該搜索塊與該搜索區(qū)域內(nèi)的候選塊的各塊之間的相似性測量。按照定義，一運(yùn)動矢量表示該搜索塊與一產(chǎn)生最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移。由于該搜索塊與相應(yīng)于該搜索塊的一搜索區(qū)中的所有可能的候選塊進(jìn)行比較(例如，全搜索塊匹配)，因而產(chǎn)生了繁重的計(jì)算要求，進(jìn)而必需有能進(jìn)行高速處理的復(fù)雜的硬件及/或用于實(shí)時處理的大量的處理器。
考慮到全搜索塊匹配過程中繁重的計(jì)算要求，已經(jīng)有簡化的算法被提出(見例如J.R.Jain等人的“幀間圖象編碼的位移測量及其應(yīng)用”，IEEE Transactions of Communications，COM-29，No.12，第1799-1808頁，1981年12月)。該被建議的簡化算法對最小失真的方向進(jìn)行檢測，其中該檢測是通過逐次地減少搜索的區(qū)域而完成的。其初始步驟是由對一搜索區(qū)內(nèi)預(yù)定位置上的5個候選塊中產(chǎn)生一最小誤差函數(shù)的一候選塊的搜索組成。在對該具有最小誤差函數(shù)的候選塊的檢測完畢后，重復(fù)對由該被檢測的候選塊所確定的一搜索區(qū)上預(yù)定位置的5個候選塊的處理。該過程被繼續(xù)至該搜索區(qū)減小到3×3候選塊的大小。在最后的步驟中，在該9個候選塊中產(chǎn)生一最小誤差函數(shù)的一候選塊被確定為一搜索塊的最相似的候選塊；且該兩塊之間的位移被確定為該搜索塊的運(yùn)動矢量。
盡管這種簡化的搜索方法可以減少計(jì)算的負(fù)擔(dān)和硬件的要求，由于該被確定的運(yùn)動矢量可能反映具有一局部最小誤差函數(shù)的一候選塊而非通過全搜索塊匹配而被發(fā)現(xiàn)的最相似的候選塊，因此它未必能提供該塊匹配算法最佳的實(shí)現(xiàn)。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進(jìn)的，可減少硬件要求的，通過采用一分時分級運(yùn)動估算方法提供運(yùn)動矢量的方法及裝置，其中在各分級中，一搜索塊的運(yùn)動矢量在相應(yīng)于該搜索塊的一搜索區(qū)所包括的一預(yù)定搜索域中被搜索。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于通過采用一分時多級分級運(yùn)動估算，確定在一幀延續(xù)周期內(nèi)在一當(dāng)前幀與一先前幀之間的運(yùn)動矢量的方法，其中該當(dāng)前幀被劃分為多個大小相同的搜索塊且該先前幀被劃分為相應(yīng)數(shù)量的搜索區(qū)，各搜索區(qū)被進(jìn)一步劃分為多個所述相同大小的候選塊，這些候選塊被分組成從一最高級到一最低級的多個不同級的搜索域，該方法包括有以下步驟
(a)相對于相應(yīng)的最高級的搜索域?qū)Ξ?dāng)前幀中各搜索塊進(jìn)行運(yùn)動估算以提供各搜索塊的一可能的運(yùn)動矢量及一最小誤差函數(shù)，所述可能的運(yùn)動矢量表示各搜索塊與一產(chǎn)生所述最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；(b)存儲各搜索塊的最小誤差函數(shù)及可能的運(yùn)動矢量；(c)將各搜索塊的最小誤差函數(shù)與一最高級的閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該最高級的閾值的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的搜索塊；(d)相對于相應(yīng)的較低級的搜索域?qū)Ω鬟x擇的搜索塊進(jìn)行運(yùn)動估算以提供用于各選擇的搜索塊的較低級的一可能的運(yùn)動矢量及一最小誤差函數(shù)，所述較低級的可能的運(yùn)動矢量表示各選擇的搜索塊與一產(chǎn)生所述較低級的最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；(e)為各被選擇的搜索塊選擇具有在存儲的相應(yīng)于所述各被選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)與較低級的最小誤差函數(shù)之間一較小值的一最小誤差函數(shù)，并生成一表示用于所選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)的一選擇信號；(f)用被選擇的最小誤差函數(shù)更新存儲的用于所選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)；(g)響應(yīng)于該選擇信號，選擇相應(yīng)于所選擇的最小誤差函數(shù)的可能的運(yùn)動矢量為用于所選擇的搜索塊的被選擇的可能的運(yùn)動矢量；(h)用被選擇的可能的運(yùn)動矢量更新存儲的用于所選擇的搜索塊的可能的運(yùn)動矢量；(i)將用于各選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)與該較低級的一閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該較低級的閾值的被選擇的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的次低級的搜索塊；(j)對步驟(i)中選擇的搜索塊進(jìn)行所述步驟(d)至(i)直至完成對存儲的最低級的可能的運(yùn)動矢量的更新處理或超出該幀延續(xù)周期為止；及(k)提供該存儲的可能的運(yùn)動矢量為當(dāng)前幀的運(yùn)動矢量。
從以下結(jié)合附圖對給定的優(yōu)選實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的上述及其它目的和特征將變得明顯，附圖中

圖1為本發(fā)明的包括一運(yùn)動估算器的一編碼系統(tǒng)的方框圖；圖2示出了圖1中所示的該運(yùn)動估算器的詳細(xì)方框圖；及圖3描繪了在本發(fā)明中所采用的分級搜索域的示例性結(jié)構(gòu)。
參照圖1，其示出了本發(fā)明的包括一運(yùn)動估算器12且用于壓縮數(shù)字視頻信號的一編碼系統(tǒng)的方框圖。
作為輸入數(shù)字視頻信號的當(dāng)前幀數(shù)據(jù)被饋送至一減法器18及該運(yùn)動估算器12。實(shí)際上，該輸入數(shù)字視頻信號是在逐象素的基礎(chǔ)上自一輸入存儲器(未示出)被讀出的，在該存儲器中，各視頻信號幀作為用于在逐象素基礎(chǔ)上處理的連續(xù)的象素?cái)?shù)據(jù)塊被存儲。該輸入數(shù)字視頻信號的塊的大小典型地介于8×8與32×32象素之間。
本發(fā)明的運(yùn)動估算器12用于通過采用本發(fā)明的分時分級運(yùn)動估算方法及在后參照圖2及圖3將被描述的裝置確定各搜索塊的運(yùn)動矢量。在確定完當(dāng)前幀的全部搜索塊的運(yùn)動矢量后，這些運(yùn)動矢量被饋送給運(yùn)動補(bǔ)償器14及一可變長度編碼器34。
響應(yīng)于各運(yùn)動矢量，一預(yù)測信號，即相應(yīng)于該運(yùn)動矢量的一候選塊的象素?cái)?shù)據(jù)自一幀存儲器16被取出并通過運(yùn)動補(bǔ)償器14提供至減法器18及一加法器28。在減法器18，該來自運(yùn)動補(bǔ)償器14的預(yù)測信號被從輸入的數(shù)字視頻信號中減去，且該結(jié)果數(shù)據(jù)，即一誤差信號被傳送給一變換編碼器，例如一DCT編碼器20，其中該誤差信號的一塊，例如一8×8象素?cái)?shù)據(jù)的塊，被編碼成一變換系數(shù)數(shù)據(jù)的塊。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到其它的變換技術(shù)也可被采用以替代在此描述的DCT。
在量化器22，來自DCT編碼器20的該變換系數(shù)被量化成一組量化的DCT系數(shù)，后者隨后被饋送至一掃描器30及一逆量化器(IQ)24。在IQ24，這些被量化的DCT系數(shù)被轉(zhuǎn)換回成一組重建的DCT系數(shù)。該組重建的DCT系數(shù)然后被提供給一逆離散余弦變換器(IDCT)26并在其內(nèi)被變換成一重建象素?cái)?shù)據(jù)的塊。在加法器28，來自運(yùn)動補(bǔ)償器14的預(yù)測信號和來自IDCT26的重建象素?cái)?shù)據(jù)的塊被求和以提供一當(dāng)前幀的重建的塊信號并被寫到幀存儲器16上。該幀存儲器16有兩個存儲當(dāng)前幀數(shù)據(jù)及先前幀數(shù)據(jù)的幀存儲單元。來自加法器28的該輸出信號包括象素?cái)?shù)據(jù)的塊。當(dāng)所有表示當(dāng)前幀的塊被存儲在幀存儲器16中時，自該加法器28提供新的幀數(shù)據(jù)。在此時，該新的數(shù)據(jù)被認(rèn)為是一當(dāng)前幀且先前存儲在幀存儲器16中的當(dāng)前幀數(shù)所被認(rèn)為是先前幀。
同時，來自量化器22的量化的DCT系數(shù)被傳送給掃描器30，后者以適于例如VLC編碼器34的統(tǒng)計(jì)編碼器的折線方式，自相應(yīng)于DCT系數(shù)的DC分量的一值開始對這些量化的DCT系數(shù)進(jìn)行掃描。該VLC編碼器34將掃描的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一組可變長度編碼的數(shù)據(jù)。該VLC編碼器34基本上是一查尋表即，在VLC編碼器34中，提供許多碼組以確定各組零點(diǎn)掃描寬度與這些量化的DCT系數(shù)的一水平之間的各自關(guān)系及其可變長度碼，其中一水平是一具有非零值的量化的DCT系數(shù)且一零點(diǎn)掃描寬度是指在掃描序列中該水平之前的連續(xù)零點(diǎn)的總數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出可采用其它的統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù)代替在此描述的VLC。來自運(yùn)動補(bǔ)償器12的運(yùn)動矢量也通過VLC編碼器34被編碼。該來自VLC編碼器34的被編碼的數(shù)據(jù)被提供給一發(fā)送機(jī)(未示出)用于發(fā)送。
參照圖2和圖3，其中描述了本發(fā)明的分時分級運(yùn)動估算。在圖2中，說明了圖1中所示的運(yùn)動估算器12的方框圖。輸入的數(shù)字視頻信號作為當(dāng)前幀被存儲在第一幀存儲器210中并作為先前幀被存儲在第二幀存儲器212中。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)前幀的運(yùn)動估算是通過將一搜索區(qū)內(nèi)的候選塊分成多個，例如5個分級搜索域而實(shí)現(xiàn)的。
按照傳統(tǒng)的塊匹配算法，當(dāng)前幀被分成多個相同大小，例如16×16象素的搜索塊。為確定一用于一搜索塊的運(yùn)動矢量，在該搜索塊與先前幀內(nèi)一通常較大的搜索區(qū)中所包括的多個相等大小的候選塊中的各塊之間進(jìn)行一相似性計(jì)算，該搜索區(qū)是由例如分別在水平和垂直方向上+/-12和+/-6個象素的預(yù)定的搜索范圍確定的。
參照圖3，其說明了一用于表示本發(fā)明的運(yùn)動估算方法中所采用的分級搜索域的示例性圖。在圖3中，由線段所圍成的各方形表示一搜索區(qū)300中包括的一候選塊。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，假定最大的搜索范圍是分別在水平和垂直方向上+/-12和+/-6個象素，且搜索區(qū)300包括有除了由該搜索范圍所確定的該區(qū)的四個角候選塊外的321個候選塊。根據(jù)本發(fā)明，該搜索區(qū)300被分成，或換句話說，該321個候選塊被分成多個，例如5個搜索域以實(shí)現(xiàn)分時分級運(yùn)動估算，其中搜索區(qū)300內(nèi)所示的數(shù)字0至4分別表示分級搜索域的級。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，由圖中0所示的0級搜索域包括一個與搜索塊位于相同位置的候選塊，且其余的1級至4級搜索域分別包括80個候選塊。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可通過例如各搜索域具有與上述不同數(shù)量的候選塊的一種不同的方式而實(shí)現(xiàn)，但并不限于此。
返回參照圖2，本發(fā)明的當(dāng)前幀的分級運(yùn)動估算啟始于通過對與其相應(yīng)的0級搜索域相關(guān)的搜索塊中的各塊進(jìn)行的運(yùn)動估算。為了實(shí)現(xiàn)0級的運(yùn)動估算，一存儲控制器220發(fā)送一用于各搜索塊的讀地址給一塊位置存儲器222并發(fā)送一0級信息到線L20上，其中該讀地址表示塊位置存儲器222內(nèi)各搜索塊的位置數(shù)據(jù)存于其中的一地址。響應(yīng)于該讀地址，用于該搜索塊的待處理的位置數(shù)據(jù)被自塊位置存儲器222中取出送給幀地址生成器242及一MSE(均方誤差)及MV(運(yùn)動矢量)地址生成器224。該位置數(shù)據(jù)也被提供給一緩沖器240并被暫時地存入其中。
隨后，響應(yīng)于用于各搜索塊的位置數(shù)據(jù)及在線L20上的0級信息，幀地址生成器242分別將用于該搜索塊及相應(yīng)的0級搜索域中的一候選塊的地址數(shù)據(jù)提供給第一和第二幀存儲器210和212。在減法器216，從自第一幀存儲器210取出的搜索塊的象素?cái)?shù)據(jù)中減去自第二幀存儲器212取出的候選塊的象素?cái)?shù)據(jù)；且該結(jié)果數(shù)據(jù)，即其間的差信號被饋送給一MSE單元218，在其中該差信號的一誤差函數(shù)，例如MSE被計(jì)算。用于各搜索塊的該MSE然后被提供給一開關(guān)SW1的一輸入端A，該開關(guān)SW1響應(yīng)于線L20上的0級信息連接該輸入端A及其輸出端C。同時，開關(guān)SW2的一輸入端A和一輸出端C也通過線L20上的0級信息被連接到一起，使在輸入端A上的一用于各搜索塊的零值運(yùn)動矢量可被饋送至一MV存儲器234，其中這些零值運(yùn)動矢量作為用于這些搜索塊的可能的運(yùn)動矢量被存入其中。
該MSE及MV地址生成器224響應(yīng)于來自塊位置存儲器222的位置數(shù)據(jù)并用于生成一所需的地址數(shù)據(jù)給MSE存儲器226及MV存儲器234以分別將開關(guān)SW1和SW2的輸出端C上的數(shù)據(jù)存儲在存儲器226和234的適當(dāng)?shù)拇鎯^(qū)上。
在比較器230，用于各搜索塊的0級MSE值與來自閾值更新器228的一0級閾值進(jìn)行比較。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該閾值更新器228提供一預(yù)定的0級閾值，而生成用于其它級的更新的閾值，這些更新的閾值根據(jù)依照待被完成的作業(yè)量而確定的一作業(yè)進(jìn)度而被自適應(yīng)地調(diào)整。該閾值更新器228將在后作更詳細(xì)的描述。然而應(yīng)當(dāng)注意，只要有助于對運(yùn)動矢量的更好的估算，該0級閾值可根據(jù)輸入數(shù)字視頻信號的特性，例如其變化而被調(diào)整。
如果開關(guān)SW1的輸出端C上的MSE值大于0級閾值，本發(fā)明的比較器230提供一邏輯高比較信號給閾值更新器228，緩沖器240和存儲控制器220，否則提供一邏輯低比較信息。響應(yīng)于來自該比較器230的邏輯高比較信號及線L20上的0級信息，閾值更新器228對具有大于該0級閾值的0級MSE值的許多搜索塊進(jìn)行計(jì)數(shù)。所計(jì)數(shù)的數(shù)字被用于更新下一級，即1級的閾值。用于更新下一閾值的詳細(xì)方案將在后予以描述。
如果來自比較器230的比較信號是邏輯高，則存儲控制器220發(fā)出一個寫地址給塊位置存儲器222，從而使暫時存儲在緩沖器240中的用于具有大于0級閾值的一MSE值的各搜索塊的位置數(shù)據(jù)可被寫到塊位置存儲器222上。在以上述方式對當(dāng)前幀中所有的搜索塊執(zhí)行完0級運(yùn)動估算后，MSE存儲器226及MV存儲器234分別存儲用于各搜索塊的該MSE值及該零值可能的運(yùn)動矢量；而塊位置存儲器222存儲具有大于預(yù)定的0級閾值的0級MSE值的搜索塊的位置數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的塊位置存儲器222具有用于處理0級運(yùn)動估算的所有搜索塊的預(yù)存的位置數(shù)據(jù)及用于暫時存儲用于下一級運(yùn)動估算中待被處理的搜索塊的位置數(shù)據(jù)的附加存儲空間。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該預(yù)存的位置數(shù)據(jù)及暫存的在下一級運(yùn)動估算中將被使用的位置數(shù)據(jù)以現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的循環(huán)排隊(duì)的方式被存入塊位置存儲器222中以達(dá)到有效的存取。
在完成對所有搜索塊的0級運(yùn)動估算后，存儲控制器220提供1級信息到線L20上并生成用于相繼取出生成的0級MSE值大于預(yù)定的0級閾值的搜索塊的位置數(shù)據(jù)的讀地址。用于在1級運(yùn)動估算處理中將被處理的各搜索塊的位置數(shù)據(jù)被從塊位置存儲器222中取出并提供給幀地址生成器242、緩沖器240和MSE及MV地址生成器224。
響應(yīng)于來自塊位置存儲器222的位置數(shù)據(jù)及線L20上的1級信息，幀地址生成器242生成對應(yīng)于搜索塊的第一組地址數(shù)據(jù)和用于取出該搜索塊的相應(yīng)的1級搜索域內(nèi)候選塊的象素?cái)?shù)據(jù)的地址數(shù)據(jù)以分別送給第一和第二幀存儲器210和212。通過采用一傳統(tǒng)的運(yùn)動估算技術(shù)，一運(yùn)動估算單元214然后基于來自第一幀存儲器210的搜索塊的象素?cái)?shù)據(jù)及相應(yīng)的1級搜索域內(nèi)候選塊的象素?cái)?shù)據(jù)執(zhí)行搜索塊的1級運(yùn)動估算，從而分別提供一最小的1級MSE值和該搜索塊的一相應(yīng)的1級運(yùn)動矢量給一MSE選擇器232和一MV選擇器236。
該MSE選擇器232然后將該最小的1級MSE值與通過MSE及MV地址生成器224自MSE存儲器226取出的同一搜索塊的0級MSE值進(jìn)行比較；并從兩值中選擇一較小的MSE值以將該被選擇的MSE值提供給開關(guān)SW1的輸入端B且將一表示該被選擇的MSE值的選擇信號提供給MV選擇器236。如果該兩MSE值具有一相同的值，則該較高級的MSE值，即0級MSE值被確定為所選擇的MSE值。響應(yīng)于來自MSE選擇器232的該選擇信號，MV選擇器236在來自運(yùn)動估算單元214的1級運(yùn)動矢量和通過MSE及MV地址生成器224自MV存儲器234取出的零值可能的運(yùn)動矢量中選擇相應(yīng)于被選擇的MSE值的運(yùn)動矢量作為用于搜索塊的一可能的運(yùn)動矢量并將該選擇的運(yùn)動矢量提供給開關(guān)SW2的輸入端B。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，開關(guān)SW1及SW2的各輸出端C及輸入端B響應(yīng)于表示除0級以外的其它的一級的級信息被連接在一起。因此，該選擇的MSE值及在端C上的運(yùn)動矢量被分別送至各存儲器226及234并作為1級MSE值和用于該搜索塊的可能的運(yùn)動矢量存入其中。
同時，在比較器230，將開關(guān)SW1的端C上的選擇的MSE值與自閾值更新器228提供的一更新的1級閾值進(jìn)行比較。用與在0級運(yùn)動估算處理中相似的方式，如果開關(guān)SW1的端C上的MSE值大于1級閾值，本發(fā)明的比較器230提供一邏輯高比較信號至閾值更新器228、緩沖器240及存儲控制器220，否則，提供一邏輯低比較信號。該饋送給閾值更新器228的邏輯高比較信號及1級信息在其中被用以計(jì)數(shù)具有大于1級閾值的被選擇的MSE值的搜索塊的數(shù)量。如果該來自比較器230的比較信號是邏輯高，則存儲控制器220發(fā)出一個寫地址到塊位置存儲器222，從而使暫存在緩沖器240中用于具有大于1級閾值的被選擇的MSE值的各搜索塊的位置數(shù)據(jù)可被寫到塊位置存儲器222上。
除了在運(yùn)動估算單元214中執(zhí)行的運(yùn)動估算是關(guān)于其各級的相應(yīng)搜索域的之外，2級至4級的運(yùn)動估算以與1級運(yùn)動估算相似的方式被執(zhí)行。在完成4級運(yùn)動估算后，存在MV存儲器234中的可能的運(yùn)動矢量作為當(dāng)前幀的搜索塊的運(yùn)動矢量經(jīng)過線L12被提供給圖1中所示的運(yùn)動補(bǔ)償器14。如果在一幀延續(xù)周期(例如，在視頻信號具有每秒30幀的幀速率的情況下為33.3毫秒)內(nèi)未完成全部運(yùn)動估算，或者，換句話說，如果該幀延續(xù)周期在本發(fā)明的分時分級運(yùn)動估算的任何階段期間全部用完，在此時運(yùn)動估算被中斷且在該情況下存儲在MV存儲器234中的可能的運(yùn)動矢量被提供作為當(dāng)前幀的運(yùn)動矢量，且運(yùn)動估算繼續(xù)為下一幀進(jìn)行。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，用于1級至4級的各閾值基于在先前級中被計(jì)數(shù)的邏輯高比較信號的數(shù)量，即其運(yùn)動矢量在任何先前級中未被確定的搜索塊的數(shù)量而被更新。例如，假定用于i級(i＝1，2，3和4)的一閾值TH(i)通過TH(i)＝TH(i-1)+(在i-1級中被計(jì)數(shù)的邏輯高比較信號的數(shù)量)/100確定，且在具有一預(yù)定的閾值TH(0)的0級運(yùn)動估算中從當(dāng)前幀的總共1000個搜索塊中已確定了400個搜索塊的運(yùn)動矢量，即用于0級的計(jì)數(shù)值為600，則1級閾值TH(1)被確定為TH(0)+6。在該例子中，如果在1級運(yùn)動估算中又確定了500個運(yùn)動矢量，則2級閾值TH(2)為TH(1)+1，等等。在本發(fā)明的用于改進(jìn)閾值更新方案的另一優(yōu)選實(shí)施例中，在先前級的運(yùn)動估算中所使用的處理時間也可被加入到確定一閾值中。
雖然本發(fā)明是結(jié)合特定的實(shí)施例進(jìn)行展示和描述的，但是對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，顯然可以做出許多變化和修改而不超過由所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種通過采用一分時多級分級運(yùn)動估算，確定在一幀延續(xù)周期內(nèi)在一當(dāng)前幀與一先前幀之間的運(yùn)動矢量的方法，其中該當(dāng)前幀被劃分為多個大小相同的搜索塊且該先前幀被劃分為相應(yīng)數(shù)量的搜索區(qū)，各搜索區(qū)被進(jìn)一步劃分為多個所述相同大小的候選塊，這些候選塊被分組成從一最高級到一最低級的多個不同級的搜索域，該方法包括有以下步驟(a)相對于相應(yīng)的最高級的搜索域?qū)Ξ?dāng)前幀中各搜索塊進(jìn)行運(yùn)動估算以提供各搜索塊的一可能的運(yùn)動矢量及一最小誤差函數(shù)，所述可能的運(yùn)動矢量表示各搜索塊與一產(chǎn)生所述最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；(b)為各搜索塊存儲該最小誤差函數(shù)及可能的運(yùn)動矢量；(c)將各搜索塊的最小誤差函數(shù)與一最高級的閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該最高級的閾值的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的搜索塊；(d)相對于相應(yīng)的一較低級的搜索域?qū)Ω鬟x擇的搜索塊進(jìn)行運(yùn)動估算以提供用于各選擇的搜索塊的該較低級的一可能的運(yùn)動矢量及一最小誤差函數(shù)，所述較低級的可能的運(yùn)動矢量表示各選擇的搜索塊與一產(chǎn)生所述較低級的最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；(e)為各被選擇的搜索塊的在存儲的相應(yīng)于所述各被選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)與該較低級的最小誤差函數(shù)中選擇具有一較小值的一最小誤差函數(shù)，并生成一表示用于所選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)的一選擇信號；(f)用被選擇的最小誤差函數(shù)更新存儲的所選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)；(g)響應(yīng)該選擇信號，選擇相應(yīng)于所選擇的最小誤差函數(shù)的可能的運(yùn)動矢量為用于所選擇的搜索塊的被選擇的可能的運(yùn)動矢量；(h)用被選擇的可能的運(yùn)動矢量更新存儲的所選擇的搜索塊的可能的運(yùn)動矢量；(i)將用于各選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)與該較低級的一閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該較低級的閾值的被選擇的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的次低級的搜索塊；(j)對步驟(i)中選擇的搜索塊進(jìn)行所述步驟(d)至(i)直至對存儲的最低級的可能的運(yùn)動矢量完成步驟(h)的更新處理或超出該幀延續(xù)周期為止；及(k)提供該存儲的可能的運(yùn)動矢量為當(dāng)前幀的運(yùn)動矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的最高級的搜索域包括一個候選塊且各其余的搜索域有一相同數(shù)量的候選塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的最高級的閾值為一預(yù)定值且一較低級的閾值是基于具有小于或等于其較高級的閾值的誤差函數(shù)的搜索塊的數(shù)量被確定的。
4.一種用于通過采用一分時多級分級運(yùn)動估算方法，確定在一幀延續(xù)周期內(nèi)在一當(dāng)前幀與一先前幀之間的運(yùn)動矢量的裝置，其中該當(dāng)前幀被劃分為多個大小相同的搜索塊且該先前幀被劃分為相應(yīng)數(shù)量的搜索區(qū)，各搜索區(qū)被進(jìn)一步劃分為多個所述相同大小的候選塊，這些候選塊被分組成從一最高級到一最低級的多個不同分級的搜索域，該裝置包括有第一運(yùn)動估算裝置，用于相對于相應(yīng)的最高級的搜索域?qū)Ξ?dāng)前幀中各搜索塊進(jìn)行運(yùn)動估算以提供各搜索塊的一可能的運(yùn)動矢量及一最小誤差函數(shù)，所述可能的運(yùn)動矢量表示各搜索塊與一產(chǎn)生所述最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；用于存儲各搜索塊的最小誤差函數(shù)及可能的運(yùn)動矢量的裝置；第一比較裝置，用于將各搜索塊的最小誤差函數(shù)與最高級的一閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該最高級的閾值的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的搜索塊；第二運(yùn)動估算裝置，用于相對于相應(yīng)的較低級的搜索域?qū)Ω鬟x擇的搜索塊進(jìn)行運(yùn)動估算以提供用于各選擇的搜索塊的較低級的一可能的運(yùn)動矢量及一最小誤差函數(shù)，所述較低級的可能的運(yùn)動矢量表示各選擇的搜索塊與一產(chǎn)生所述較低級的最小誤差函數(shù)的候選塊之間的位移；第一選擇裝置，用于為各被選擇的搜索塊的在存儲的相應(yīng)于所述各被選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)與較低級的最小誤差函數(shù)中選擇具有一較小值的一最小誤差函數(shù)，并生成一表示用于所選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)的一選擇信號；第一更新裝置，用于用被選擇的最小誤差函數(shù)更新存儲的所選擇的搜索塊的最小誤差函數(shù)；第二選擇裝置，用于響應(yīng)該選擇信號，選擇相應(yīng)于所選擇的最小誤差函數(shù)的可能的運(yùn)動矢量為用于所選擇的搜索塊的被選擇的可能的運(yùn)動矢量；第二更新裝置，用于用被選擇的可能的運(yùn)動矢量更新存儲的所選擇的搜索塊的可能的運(yùn)動矢量；第二比較裝置，用于將各選擇的搜索塊的被選擇的最小誤差函數(shù)與該較低級的一閾值進(jìn)行比較，從而選擇具有大于該較低級的閾值的被選擇的最小誤差函數(shù)的搜索塊為所選擇的次低級的搜索塊；用于提供該存儲的可能的運(yùn)動矢量為當(dāng)前幀的運(yùn)動矢量，直至對存儲的最低級的可能的運(yùn)動矢量完成該更新處理或超出該幀延續(xù)周期為止的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述的最高級的搜索域包括一個候選塊且各其余的搜索域有一相同數(shù)量的候選塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述的最高級的閾值為一預(yù)定值且一較低級的閾值是基于具有小于或等于其較高級的閾值的誤差函數(shù)的搜索塊的數(shù)量被確定的。
全文摘要
采用分時分級運(yùn)動估算確定在一幀延續(xù)期內(nèi)當(dāng)前與先前幀間的運(yùn)動矢量，其中候選塊被分成多級的搜索域，該方法通過執(zhí)行對各搜索塊的一最高級運(yùn)動估算啟始，且一誤差函數(shù)及最高級運(yùn)動矢量被存儲。對誤差函數(shù)大于最高級閾值的各搜索塊執(zhí)行較低級運(yùn)動估算。為這些搜索塊比較最高及較低級的誤差函數(shù)且選擇較小者，并以相應(yīng)較小者的運(yùn)動矢量更新存儲的運(yùn)動矢量。該更新處理對下一級重復(fù)進(jìn)行并當(dāng)對最低級完成更新處理或超出幀延續(xù)期時提供存儲的運(yùn)動矢量為當(dāng)前幀運(yùn)動矢量。
文檔編號G06T13/80GK1142731SQ9511732
公開日1997年2月12日 申請日期1995年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月8日
發(fā)明者丁海默 申請人:大宇電子株式會社