專(zhuān)利名稱：多參考畫(huà)面的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻編碼器，具體地涉及用于視頻編碼器中的多參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。
背景技術(shù)：
通常以位流的形式處理和傳送視頻數(shù)據(jù)。典型的視頻壓縮解碼器通過(guò)形成要編碼的畫(huà)面的參考畫(huà)面預(yù)測(cè)并對(duì)當(dāng)前畫(huà)面和預(yù)測(cè)之間的區(qū)別進(jìn)行編碼，來(lái)獲得其大部分壓縮效率。預(yù)測(cè)與當(dāng)前畫(huà)面越緊密相關(guān)，壓縮那個(gè)畫(huà)面所需要的位的數(shù)目就越少，從而增加處理的效率。因此，希望形成最可能的參考畫(huà)面預(yù)測(cè)。
在包括運(yùn)動(dòng)畫(huà)面專(zhuān)家組(“MPEG”)-1、MPEG-2和MPEG-4的許多視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，估計(jì)先前參考畫(huà)面和當(dāng)前畫(huà)面之間的運(yùn)動(dòng)來(lái)形成先前參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償版本。將先前參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償版本用作當(dāng)前畫(huà)面的預(yù)測(cè)，并且只對(duì)當(dāng)前畫(huà)面和預(yù)測(cè)之間的區(qū)別進(jìn)行編碼。
運(yùn)動(dòng)估計(jì)在當(dāng)前視頻編碼系統(tǒng)中起著重要的作用，并且通常是編碼器計(jì)算上最復(fù)雜的部分。大多數(shù)當(dāng)前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)使用了塊匹配算法。在逐塊基礎(chǔ)上估計(jì)運(yùn)動(dòng)量的全搜索策略是流行的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。不幸的是，全搜索策略的復(fù)雜度相當(dāng)?shù)馗?，尤其?duì)于諸如使用多參考畫(huà)面和多塊類(lèi)型的H.264的高級(jí)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)而言更是如此。已經(jīng)提出了諸如三步搜索、新三步搜索、菱形搜索、區(qū)域搜索、分層或多解析度搜索、或其組合的幾種快速搜索算法。這些算法通過(guò)減少搜索點(diǎn)的數(shù)目來(lái)降低復(fù)雜度。不幸的是，它們趨向落入誤差表面的局部極小值。因此，它們的性能通常比全搜索策略要差。
大多數(shù)當(dāng)前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)使用塊運(yùn)動(dòng)估計(jì)以降低位速率。已經(jīng)很好地開(kāi)發(fā)了用于視頻編碼的塊運(yùn)動(dòng)估計(jì)，但是很少提出用于多參考畫(huà)面和多塊類(lèi)型選擇的算法，例如，諸如可以在H.263++和JVT/H.264/MPEG AVC標(biāo)準(zhǔn)中使用的。
在JVT/H.264標(biāo)準(zhǔn)中，為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償提供了各種模式。每個(gè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償宏塊模式對(duì)應(yīng)于固定大小的塊?？梢詫K分割成16×16、16×8、8×16、和8×8。可以將8×8塊進(jìn)一步子塊分割為8×4、4×8、或4×4大小的塊。因此，總共支持7種塊類(lèi)型。通過(guò)替代對(duì)應(yīng)參考畫(huà)面的區(qū)域來(lái)獲得每個(gè)預(yù)測(cè)編碼的m×n塊的預(yù)測(cè)信號(hào)，其是由來(lái)自運(yùn)動(dòng)向量預(yù)測(cè)器的被差分編碼的平移的(translational)運(yùn)動(dòng)向量所指定的。JVT/H.264還支持多畫(huà)面運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)。也就是說(shuō)，可以使用多于一個(gè)預(yù)先編碼的畫(huà)面作為用于建立預(yù)測(cè)編碼的塊的預(yù)測(cè)信號(hào)的參考。因此，對(duì)于運(yùn)動(dòng)估計(jì)而言，編碼器不得不對(duì)于應(yīng)該選擇哪個(gè)塊類(lèi)型和哪個(gè)參考畫(huà)面作出判斷。該多參考畫(huà)面和多塊類(lèi)型選擇使得運(yùn)動(dòng)搜索更為復(fù)雜。
將多參考畫(huà)面用于視頻編碼以獲得更佳的壓縮。例如，JVT/H.264標(biāo)準(zhǔn)允許使用多達(dá)15個(gè)參考幀。典型地，從所有參考畫(huà)面中計(jì)算預(yù)測(cè)塊的運(yùn)動(dòng)向量，并且然后為塊選擇最明顯的預(yù)測(cè)。因此，在該示例中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)處理的計(jì)算負(fù)擔(dān)可能高達(dá)單個(gè)參考畫(huà)面的計(jì)算負(fù)擔(dān)的15倍。它將阻止使用更多的參考幀，或者增加編碼器的復(fù)雜性，或者降低軟件編碼速度。
不幸的是，由于將預(yù)測(cè)塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì)應(yīng)用于所有的參考畫(huà)面，用于多參考畫(huà)面的緩慢的和/或復(fù)雜的計(jì)算分別不利地影響系統(tǒng)性能和/或成本。因此，需要一種使用多參考畫(huà)面增加運(yùn)動(dòng)估計(jì)處理的速度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)一種用于視頻編碼器中的具有多參考畫(huà)面的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的裝置和方法來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)的這些和其它障礙和缺點(diǎn)。
提供了一種用于編碼與多參考畫(huà)面相關(guān)的圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的視頻編碼器，包括快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)器，用于提供與參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量；以及場(chǎng)景(scene)檢測(cè)部分，用于當(dāng)排除落在場(chǎng)景變化上的參考畫(huà)面時(shí)執(zhí)行快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)。
提供了一種用于編碼具有多參考畫(huà)面的圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)方法，包括接收實(shí)質(zhì)上未壓縮的圖像塊；檢測(cè)場(chǎng)景變化；排除落在場(chǎng)景變化上的參考畫(huà)面；并計(jì)算與圖像塊和多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面之間的區(qū)別相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量。
本發(fā)明的這些和其它方面、特性和優(yōu)點(diǎn)將從要結(jié)合附圖閱讀的示范性實(shí)施例的下面描述中變得明顯。


本發(fā)明提出了依據(jù)下面的示范圖產(chǎn)生用于視頻編碼器的多參考畫(huà)面的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)，在附圖中圖1示出了依據(jù)本發(fā)明原理的用于多參考畫(huà)面的具有快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻編碼器的方框圖；圖2示出了依據(jù)本發(fā)明原理的用于編碼處理的方框圖；圖3示出了依據(jù)本發(fā)明原理的用于多參考畫(huà)面的數(shù)據(jù)圖表；以及圖4示出了依據(jù)本發(fā)明原理的用于多參考畫(huà)面的另一數(shù)據(jù)圖表。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是用于具有多參考畫(huà)面的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的一種裝置和方法。將本發(fā)明實(shí)施例用于多參考畫(huà)面的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)以實(shí)現(xiàn)視頻壓縮。當(dāng)從多參考畫(huà)面中預(yù)測(cè)塊時(shí)，從這些參考畫(huà)面中執(zhí)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)。因此，在本發(fā)明的目前實(shí)施例中，可以降低運(yùn)動(dòng)搜索的計(jì)算負(fù)擔(dān)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，使用場(chǎng)景檢測(cè)，從而沒(méi)有參考幀落在場(chǎng)景變化上。計(jì)算來(lái)自最近的參考幀的預(yù)測(cè)。由緩存器大小來(lái)決定最遠(yuǎn)的參考幀。使用閾值來(lái)確定當(dāng)前預(yù)測(cè)是否充分。
下面的描述僅僅舉例說(shuō)明本發(fā)明的原理。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該懂得，盡管沒(méi)有在此明確描述或示出，可以設(shè)計(jì)出實(shí)施本發(fā)明原理并包括在本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的各種配置。此外，原理上，在此引用的所有示例和條件語(yǔ)言意欲確切地只用于教學(xué)目的以便幫助讀者理解本發(fā)明原理和由發(fā)明者作出的用以推進(jìn)本技術(shù)的構(gòu)思，并且應(yīng)解釋為不局限于具體引用的示例和情形。此外，在此引用本發(fā)明的原理、方面、和實(shí)施例、以及其具體示例的所有陳述都意欲涵蓋其結(jié)構(gòu)和功能的等效物。另外，意欲使這些等效物包括當(dāng)前已知的等效物以及將來(lái)開(kāi)發(fā)的等效物，即不考慮結(jié)構(gòu)、所開(kāi)發(fā)的執(zhí)行相同功能的任何元件。
因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該懂得，這里的方塊圖表表示實(shí)施本發(fā)明原理的例示性電路的概念視圖。相似地，應(yīng)該理解，任何流程圖、流程圖表、狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖表、偽碼等表示各種處理，這些處理實(shí)質(zhì)上可以在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中表示，因此可以被計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行，而無(wú)論是否明確地示出了這種計(jì)算機(jī)或處理器。
可以通過(guò)使用專(zhuān)用硬件以及能夠執(zhí)行與適當(dāng)軟件相關(guān)聯(lián)的軟件的硬件，來(lái)提供在圖中示出的各種元件的功能。當(dāng)由處理器提供時(shí)，該功能可以由單個(gè)專(zhuān)用處理器、由單個(gè)共享處理器、或由多個(gè)獨(dú)立處理器來(lái)提供，其中多個(gè)處理器中的一些可以是共享的。此外，術(shù)語(yǔ)“處理器”或“控制器”的清楚使用不應(yīng)該被解釋為專(zhuān)指能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且可以隱含地包括，并非限制，數(shù)字信號(hào)處理器(“DSP”)硬件、用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(“ROM”)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“RAM”)和非易失性存儲(chǔ)器。也可以包括傳統(tǒng)的和/或習(xí)慣的其它硬件。相似地，在圖中示出的任何開(kāi)關(guān)只是概念性的。可以通過(guò)程序邏輯的執(zhí)行、通過(guò)專(zhuān)用邏輯、通過(guò)程序控制和專(zhuān)用邏輯的相互作用、或甚至手動(dòng)地來(lái)執(zhí)行它們的功能，作為對(duì)該上下文的更具體的理解，可以由實(shí)施者選擇具體技術(shù)。
在這里的權(quán)利要求中被表示為用于執(zhí)行特定功能的部件意欲涵蓋執(zhí)行那個(gè)功能的任何方式，所述功能包括例如a)執(zhí)行那個(gè)功能的電路元件的組合，或b)與適當(dāng)電路結(jié)合的以任何形式，因此包括固件、微碼等的軟件，其中適當(dāng)電路用于執(zhí)行那個(gè)軟件以執(zhí)行所述功能。由這些權(quán)利要求限定的本發(fā)明在于如下事實(shí)，即以權(quán)利要求所要求的方式將由各種引用裝置提供的功能組合并集合到一起。因此，申請(qǐng)人將可以提供那些功能的任何裝置視為在此示出的那些裝置的等效物。
如圖1所示，總體上用標(biāo)號(hào)100指示用于多參考畫(huà)面的具有快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻編碼器。到編碼器100的輸入與加連接110的同相輸入端信號(hào)連通地連接。加連接110的輸出端與塊變換器120信號(hào)連通地連接。變換器120與量化器130信號(hào)連通地連接。量化器130的輸出端與可變長(zhǎng)度編碼元件(“VLC”)140信號(hào)連通地連接，其中VLC 140的輸出端是外部可用的編碼器100的輸出端。
量化器130的輸出端還與逆量化器150信號(hào)連通地連接。逆量化器150與逆塊變換器160信號(hào)連通地連接，逆塊變換器160依次與參考畫(huà)面存儲(chǔ)器170信號(hào)連通地連接。參考畫(huà)面存儲(chǔ)器170的第一輸出端與用于多參考畫(huà)面的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)器180的第一輸入端信號(hào)連通地連接。到編碼器100的輸入還與快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)器180的第二輸入端信號(hào)連通地連接。
盡管這里描述的本發(fā)明是運(yùn)動(dòng)估計(jì)塊的概念性部分，應(yīng)該理解，用于多參考畫(huà)面的獨(dú)立的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)部分可以給替代實(shí)施例中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)器部分供應(yīng)指示要測(cè)試或不測(cè)試哪個(gè)操作點(diǎn)的部分之間的信令?？焖偎阉鲏K匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)器180的輸出端與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器190的第一輸入端信號(hào)連通地連接。參考畫(huà)面存儲(chǔ)器170的第二輸出端與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器190的第二輸入端信號(hào)連通地連接。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器190的輸出端與加連接110的反相輸入端信號(hào)連通地連接。
轉(zhuǎn)到圖2，總體上用標(biāo)號(hào)200指示依據(jù)本發(fā)明的用于多參考畫(huà)面的具有快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的示范性編碼處理。在此使用的詞“塊”具有一般含義，并且可以代表例如宏塊、塊、子塊、或子塊分割。處理200包括輸入步驟210，其將下一畫(huà)面讀入編碼器未壓縮緩存器，并將控制轉(zhuǎn)到功能步驟215。步驟215檢測(cè)是否發(fā)生場(chǎng)景變化，并將控制轉(zhuǎn)到功能步驟220。
步驟220檢查是否應(yīng)該將畫(huà)面編碼為幀內(nèi)畫(huà)面或幀間畫(huà)面。這取決于編碼器設(shè)置。如果強(qiáng)制畫(huà)面為幀內(nèi)編碼，則不使用參考畫(huà)面并且將控制轉(zhuǎn)到步驟230。否則，將控制轉(zhuǎn)到步驟225，其檢查在該畫(huà)面之前緊接著的參考畫(huà)面是否與該畫(huà)面處于同一場(chǎng)景。如果不是，則取決于它是否位于P或B畫(huà)面位置，該圖像可能被幀內(nèi)編碼，如果將編碼器設(shè)置為在場(chǎng)景變化處創(chuàng)建幀內(nèi)畫(huà)面，則控制轉(zhuǎn)到對(duì)畫(huà)面進(jìn)行幀內(nèi)編碼的步驟230。否則，控制轉(zhuǎn)到步驟235，對(duì)于每個(gè)幀間編碼的塊而言，計(jì)算來(lái)自該畫(huà)面之前緊接著的參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)向量。如果其是雙向編碼的塊，則也計(jì)算來(lái)自下一參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)向量。如果使用了加權(quán)功能，則也計(jì)算來(lái)自該畫(huà)面之前緊接著的第二參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)向量，該參考畫(huà)面應(yīng)該與要被編碼的畫(huà)面處于同一場(chǎng)景。
接下來(lái)，控制轉(zhuǎn)到步驟240，其檢查是否滿足運(yùn)動(dòng)向量精度，或者誤差信號(hào)是否足夠小。如果滿足，則對(duì)于該塊而言不再需要運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并且將控制轉(zhuǎn)到步驟245。否則，將控制轉(zhuǎn)到步驟250。在步驟245，如果可用的話，則對(duì)塊進(jìn)行幀間編碼或甚至跳過(guò)。步驟250在緩存器中找到最遠(yuǎn)可用的參考畫(huà)面，其屬于與要被編碼的畫(huà)面相同的場(chǎng)景。一般地，該參考畫(huà)面是短期的，但是在替代實(shí)施例中并不排除長(zhǎng)期參考畫(huà)面。接下來(lái)，步驟255確定這種參考畫(huà)面是否不存在，并且如果不存在，則將控制轉(zhuǎn)到步驟260。否則，將控制轉(zhuǎn)到步驟265。使用步驟260確定是否對(duì)該塊進(jìn)行幀內(nèi)編碼、幀間編碼、或跳過(guò)。計(jì)算并比較每個(gè)的成本。
在步驟265，計(jì)算來(lái)自該參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)向量，并且取決于它是否是例如雙向預(yù)測(cè)或加權(quán)的，也可以計(jì)算來(lái)自其它參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)向量。在步驟270，如果滿足運(yùn)動(dòng)向量精度，則執(zhí)行幀間編碼。仍然可以在一些情況下作出幀內(nèi)編碼或幀間編碼的判斷。在步驟275，如果不滿足運(yùn)動(dòng)向量精度，則為了與那些來(lái)自其它參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行比較而保持誤差信號(hào)。然后，選擇下一參考畫(huà)面。選擇參考畫(huà)面的方式可以是不同的。在目前的描述中描述了一個(gè)示范性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以替換其它比較方式。在步驟280，對(duì)塊進(jìn)行幀間編碼，并且將控制轉(zhuǎn)到步驟285。如果在畫(huà)面中存在更多的塊，則步驟285編碼下一塊，并且否則編碼下一畫(huà)面。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，一般通過(guò)附圖標(biāo)記300指示依據(jù)本發(fā)明原理的用于多參考畫(huà)面的數(shù)據(jù)圖表。數(shù)據(jù)圖表300對(duì)應(yīng)場(chǎng)景，并且包括當(dāng)前畫(huà)面302、非參考畫(huà)面304、參考畫(huà)面310、311、312、313、314、315、316、317、318和319、和場(chǎng)景變化320。
如圖4所示，總體上用標(biāo)號(hào)400指示依據(jù)本發(fā)明原理的用于多參考畫(huà)面的另一數(shù)據(jù)圖表。數(shù)據(jù)圖表400對(duì)應(yīng)場(chǎng)景，并且包括當(dāng)前畫(huà)面402、非參考畫(huà)面404、參考畫(huà)面410、411、412、414和418、和場(chǎng)景變化420。
使用多參考畫(huà)面用于視頻編碼以實(shí)現(xiàn)更佳壓縮，諸如在JVT標(biāo)準(zhǔn)的情況下高達(dá)15個(gè)參考幀?？梢杂?jì)算來(lái)自所有參考畫(huà)面的預(yù)測(cè)塊的運(yùn)動(dòng)向量，并且然后可以為那個(gè)塊選擇最佳預(yù)測(cè)。因此，運(yùn)動(dòng)估計(jì)的計(jì)算負(fù)擔(dān)可以是一個(gè)參考畫(huà)面的計(jì)算負(fù)擔(dān)的15倍。
在操作中，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)多參考畫(huà)面的壓縮優(yōu)點(diǎn)以及快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)兩者。優(yōu)選實(shí)施例利用場(chǎng)景檢測(cè)和明智選擇的參考畫(huà)面，并且一旦運(yùn)動(dòng)估計(jì)處理足夠了，就終止該運(yùn)動(dòng)估計(jì)處理。
利用場(chǎng)景檢測(cè)以檢測(cè)場(chǎng)景變化。例如，絕對(duì)差分閾值場(chǎng)景檢測(cè)的平均值(“AADTSD”)工作如下AAD=1NΣiN|Pi-Pri|]]>式1其中AAD是絕對(duì)差的平均值；N是畫(huà)面中的像素?cái)?shù)；Pi是當(dāng)前畫(huà)面中的像素i的分量的值，以及Pri是參考畫(huà)面的值?？梢允褂盟蟹至緼AD=1NΣjMΣiN|Pji-Prji|]]>式2其中M是分量數(shù)，從1至4。
如將由相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)的，這里可以將各種其它形式的場(chǎng)景檢測(cè)代入示范性AADTSD方法。
如果絕對(duì)差的平均值大于閾值，則當(dāng)前畫(huà)面和參考畫(huà)面屬于不同場(chǎng)景。否則，它們屬于同一場(chǎng)景。如果當(dāng)前畫(huà)面和參考畫(huà)面是臨近的并屬于不同場(chǎng)景，則在它們之間存在場(chǎng)景變化。閾值可以是預(yù)定的或可以是自適應(yīng)地改變的。
示范性實(shí)施例使用下面的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇參考畫(huà)面。參考畫(huà)面總是與預(yù)測(cè)畫(huà)面屬于同一場(chǎng)景。如果沒(méi)有這種參考畫(huà)面，則將預(yù)測(cè)畫(huà)面編碼為幀內(nèi)畫(huà)面。如果最接近的參考畫(huà)面存在，則總是計(jì)算該最接近參考畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)編碼緩存器大小或者可以存儲(chǔ)在緩存器中的畫(huà)面數(shù)，來(lái)確定最遠(yuǎn)的參考畫(huà)面。例如，如果緩存器可以保持5個(gè)參考畫(huà)面，則可以存儲(chǔ)最接近的5個(gè)參考畫(huà)面。在圖3中示出了另一示例，其中存儲(chǔ)了場(chǎng)景320的最遠(yuǎn)的畫(huà)面或第一畫(huà)面319、和最接近的參考畫(huà)面310至318。在圖4中圖解了又一示例，其中可以使用距離第一參考畫(huà)面2n(n＝0、1、2、...)的參考畫(huà)面用于運(yùn)動(dòng)估計(jì)，諸如ref0、ref1、ref2、ref4，如圖4所示。
運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索以最接近的參考畫(huà)面ref0開(kāi)始。對(duì)于給定塊，如果預(yù)測(cè)誤差(“PE”)在限制之內(nèi)，則不再需要或執(zhí)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)?？梢岳美缃^對(duì)差分的和(“SAD”)、或均方預(yù)測(cè)誤差(“MSPE”)來(lái)計(jì)算PE，但是相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以使用代替的計(jì)算。如果PE在閾值之上，則有兩種選擇。一種選擇是使用最遠(yuǎn)的參考畫(huà)面來(lái)計(jì)算預(yù)測(cè)，并且如果必要的話，然后朝著最接近的參考畫(huà)面工作。另一選擇是使用最接近的參考畫(huà)面，并且如果必要的話，然后朝著最遠(yuǎn)的參考畫(huà)面工作。
本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算節(jié)省可以應(yīng)用于其它用途，諸如，例如擴(kuò)展搜索范圍或采用用于其它用途的更好的算法。本發(fā)明實(shí)施例可以直接與許多不同視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)一起使用，這些標(biāo)準(zhǔn)利用諸如，例如H.261、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。
基于這里的記載，相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以容易地確定本發(fā)明的這些和其它的特性和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)該懂得，本發(fā)明原理可以以各種形式的硬件、軟件、固件、專(zhuān)用目的處理器、或其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
最優(yōu)選地，將本發(fā)明原理實(shí)現(xiàn)為硬件和軟件的組合。而且，優(yōu)選地，將軟件實(shí)現(xiàn)為確實(shí)地包含在程序存儲(chǔ)單元上的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序可以上載到包括任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器上，并由該機(jī)器執(zhí)行。優(yōu)選地，在具有諸如一個(gè)或多個(gè)中央處理單元(“CPU”)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“RAM”)、和輸入/輸出(“I/O”)接口的硬件的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)該機(jī)器。計(jì)算機(jī)平臺(tái)還可以包括操作系統(tǒng)和微指令代碼。在此描述的各種處理和功能可以是可以由CPU執(zhí)行的微指令代碼的一部分或是應(yīng)用程序的一部分，或其任何組合。另外，諸如附加的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和打印單元的各種其它外設(shè)單元可以連接到計(jì)算機(jī)平臺(tái)。
還應(yīng)該懂得，由于在附圖中圖示的一些系統(tǒng)組成部件和方法優(yōu)選地用軟件實(shí)現(xiàn)，所以取決于本發(fā)明被編程的方式，系統(tǒng)部件或處理功能塊之間的實(shí)際連接可能不同。通過(guò)在此給出記載，一個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠預(yù)見(jiàn)本發(fā)明的這些和相似的實(shí)現(xiàn)或配置。
盡管在此已經(jīng)參考附圖描述了例示性實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明并不僅限于那些確切的實(shí)施例，并且在不偏離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，一個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人可以在那里實(shí)現(xiàn)各種變化和修改。意欲將所有這些變化和修改包括在如所附權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于編碼與多個(gè)參考畫(huà)面相關(guān)的圖像塊的視頻數(shù)據(jù)的視頻編碼器(100)，該編碼器包括用于提供與多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)器(180)，該運(yùn)動(dòng)估計(jì)器包括用于在排除落在場(chǎng)景變化上的參考畫(huà)面時(shí)執(zhí)行快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的場(chǎng)景檢測(cè)部分。
2.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器，還包括用于判斷與所述多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面相關(guān)的所述運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)是否充分的閾值部分。
3.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器，其中計(jì)算來(lái)自最近的參考畫(huà)面的預(yù)測(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器，其中計(jì)算來(lái)自最遠(yuǎn)的參考畫(huà)面的預(yù)測(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的視頻編碼器，其中最遠(yuǎn)的參考畫(huà)面是由緩存器大小決定的。
6.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器，其中所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)器包括絕對(duì)差分計(jì)算器的和、方差計(jì)算器的和、和均方誤差計(jì)算器中的至少一個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器，還包括用于提供所述多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面的與快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)器信號(hào)連通的參考畫(huà)面存儲(chǔ)器(170)。
8.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器，還包括用于響應(yīng)所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)器而提供運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償參考畫(huà)面的與所述快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)器信號(hào)連通的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器(190)。
9.一種用于編碼具有多個(gè)參考畫(huà)面的圖像塊的視頻數(shù)據(jù)的方法(200)，該方法包括下列步驟接收(210)實(shí)質(zhì)上未壓縮的圖像塊；檢測(cè)(215)場(chǎng)景變化；排除(225)落在所述場(chǎng)景變化上的參考畫(huà)面；以及計(jì)算(235)與所述圖像塊和所述多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面之間的區(qū)別相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括下列步驟為所述多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面計(jì)算預(yù)測(cè)誤差；比較(240)所計(jì)算的預(yù)測(cè)誤差與閾值；以及如果所述預(yù)測(cè)誤差超過(guò)所述閾值，則選擇所述多個(gè)參考畫(huà)面中的另一個(gè)參考畫(huà)面。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，適用于對(duì)與多個(gè)參考畫(huà)面相關(guān)的圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，該方法還包括下列步驟根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景，選擇所述多個(gè)參考畫(huà)面中的另一個(gè)參考畫(huà)面；計(jì)算(265)與所述多個(gè)參考畫(huà)面中的所述另一個(gè)參考畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量；以及為所述多個(gè)參考畫(huà)面中的所述另一個(gè)參考畫(huà)面計(jì)算預(yù)測(cè)誤差。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括下列步驟比較(240、270)所計(jì)算的預(yù)測(cè)誤差與閾值；以及如果所述預(yù)測(cè)誤差超過(guò)所述閾值，則對(duì)所述當(dāng)前畫(huà)面進(jìn)行幀內(nèi)編碼(230、260)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括下列步驟比較用于所述多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面的所述計(jì)算的預(yù)測(cè)誤差與用于所述多個(gè)參考畫(huà)面中的另一個(gè)參考畫(huà)面的所述計(jì)算的預(yù)測(cè)誤差；以及選擇(275)具有較低計(jì)算的預(yù)測(cè)誤差的所述參考畫(huà)面。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中選擇所述多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面作為與當(dāng)前場(chǎng)景中的所述當(dāng)前畫(huà)面最近的參考畫(huà)面。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中選擇所述多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面作為離當(dāng)前場(chǎng)景中的所述當(dāng)前畫(huà)面最遠(yuǎn)的參考畫(huà)面。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所選擇的所述多個(gè)參考畫(huà)面中的另一個(gè)參考畫(huà)面是下一個(gè)與當(dāng)前場(chǎng)景中的所述當(dāng)前畫(huà)面最近的參考畫(huà)面。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所選擇的所述多個(gè)參考畫(huà)面中的另一個(gè)參考畫(huà)面是偏離第一參考畫(huà)面一個(gè)位置的下一個(gè)參考畫(huà)面，其中所述位置對(duì)應(yīng)于X的N次冪。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中X是2以及N是整數(shù)。
19.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述多個(gè)參考畫(huà)面的數(shù)目是15。
20.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述預(yù)測(cè)誤差響應(yīng)于絕對(duì)差分的和與均方預(yù)測(cè)誤差中的至少一個(gè)。
21.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括下列步驟塊匹配與所述當(dāng)前場(chǎng)景中的所述多個(gè)參考畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的所述圖像塊；以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償與所述運(yùn)動(dòng)向量相對(duì)應(yīng)的所述多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面。
22.一種用于編碼具有多個(gè)參考畫(huà)面的圖像塊的視頻數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括用于接收實(shí)質(zhì)上未壓縮的圖像塊的裝置；用于檢測(cè)場(chǎng)景變化的裝置；用于排除落在所述場(chǎng)景變化上的參考畫(huà)面的裝置；以及用于計(jì)算與所述圖像塊和所述多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面之間的區(qū)別相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量的裝置。
全文摘要
提供一種多參考畫(huà)面的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的裝置和對(duì)應(yīng)方法，其中用于編碼與多參考畫(huà)面相關(guān)的圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的示范性視頻編碼器(100)包括用于提供與參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)器(180)，其包括用于在排除落在場(chǎng)景變化上的參考畫(huà)面時(shí)執(zhí)行快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的場(chǎng)景檢測(cè)部分；并且其中用于編碼具有多參考畫(huà)面的圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)方法(200)包括下列步驟接收(210)實(shí)質(zhì)上未壓縮的圖像塊，檢測(cè)(215)場(chǎng)景變化，排除(225)落在場(chǎng)景變化上的參考畫(huà)面，并計(jì)算(235)與圖像塊和多個(gè)參考畫(huà)面中的一個(gè)參考畫(huà)面之間的區(qū)別相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101010963SQ200580029155
公開(kāi)日2007年8月1日 申請(qǐng)日期2005年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
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