宏塊搜索方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種宏塊搜索方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难杆侔l(fā)展，用戶對視頻編碼性能的需求日益增強(qiáng)，不僅需要視頻編碼算法具有高性能的編碼效率，同時(shí)對編碼算法的實(shí)時(shí)性也有很高的要求。由于FPGA具有靈活性、時(shí)序能力強(qiáng)等特點(diǎn)，現(xiàn)階段基于FPGA的視頻編碼設(shè)計(jì)發(fā)展迅速，且有很廣泛的市場應(yīng)用。目前基于FPGA實(shí)現(xiàn)的H.264，M-JPEG等編碼標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)非常多，但由于內(nèi)部架構(gòu)設(shè)計(jì)不同，實(shí)現(xiàn)的編碼效率也同樣有很大差異，其很大程度上取決于上述編碼標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)一一運(yùn)動(dòng)估計(jì)，運(yùn)動(dòng)估計(jì)作為視頻編碼的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，其性能決定了整個(gè)編碼系統(tǒng)的速率，所以對其進(jìn)行必要的改善和優(yōu)化對整個(gè)編碼系統(tǒng)有著很大的意義。
[0003]目前對于視頻編碼中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)設(shè)計(jì)存在許多不同的搜索算法，目的都是通過優(yōu)化搜索算法以最少的運(yùn)算量得到最準(zhǔn)確的結(jié)果，目前常見的搜素算法有鉆石搜索算法、六邊形搜索算法和菱形搜索算法等，但現(xiàn)有的搜索算法對部分?jǐn)?shù)據(jù)重復(fù)搜索，導(dǎo)致搜索速率低，使得搜索過程需花費(fèi)較長時(shí)間，從而影響視頻編碼處理效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種宏塊搜索方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種宏塊搜索方法，所述宏塊尺寸為MXN，包括如下步驟:
[0006]S1:建立所述宏塊對應(yīng)的搜索窗口，所述搜索窗口的中心以所述宏塊的中心為參考點(diǎn)，所述搜索窗口是大小為(M+2q) X (N+2p)的數(shù)據(jù)塊；所述數(shù)據(jù)塊包括大小為(M/2+q) X (N+2p)的第一數(shù)據(jù)塊和第二數(shù)據(jù)塊；
[0007]S2:在搜索當(dāng)前宏塊時(shí)，在存儲模塊中存儲所述當(dāng)前宏塊的第一數(shù)據(jù)塊和第二數(shù)據(jù)塊，同時(shí)，在存儲模塊中存儲下一宏塊的第一數(shù)據(jù)塊和第二數(shù)據(jù)塊；其中，所述當(dāng)前宏塊的第二數(shù)據(jù)塊與所述下一宏塊的第一數(shù)據(jù)塊相同；
[0008]S3:重復(fù)步驟S2至完成所有宏塊的搜索。
[0009]優(yōu)選地，在所述步驟S2中，包括以下步驟:
[0010]S2-1:將存儲模塊劃分為至少三個(gè)存儲位置，并依序編號s_al，s_a2, s_a3 ；
[0011]S2-2:在搜索當(dāng)前第η個(gè)宏塊時(shí)，在所述s_al存儲位置中存儲第η個(gè)宏塊的第一數(shù)據(jù)塊，在所述s_a3存儲位置中存儲第n+1個(gè)宏塊的第二數(shù)據(jù)塊，所述第η個(gè)宏塊的第二數(shù)據(jù)塊與所述第n+1個(gè)宏塊的第一數(shù)據(jù)塊相同，并存儲在所述s_a2存儲位置中；對第η個(gè)宏塊對應(yīng)的所述s_al存儲位置和s_a2存儲位置進(jìn)行搜索；
[0012]S2-3:在搜索第n+1個(gè)宏塊時(shí)，對第n+1個(gè)宏塊對應(yīng)的所述s_a2存儲位置和s_a3存儲位置進(jìn)行搜索，并將第n+2宏塊對應(yīng)的第二數(shù)據(jù)塊替換所述s_al存儲位置中的數(shù)據(jù)塊；在搜索第n+2宏塊時(shí)，將第n+3宏塊對應(yīng)的第二數(shù)據(jù)塊替換所述s_a2存儲位置中的數(shù)據(jù)塊；在搜索第n+3宏塊時(shí)，將第n+4宏塊對應(yīng)的第二數(shù)據(jù)塊替換所述s_a3存儲位置中的數(shù)據(jù)塊。
[0013]優(yōu)選地，每一所述存儲位置用于存儲(M/2+q)個(gè)存儲條單元，每一所述存儲條單元存儲(N+2p)個(gè)像素點(diǎn)，每一像素點(diǎn)存儲Sbit數(shù)據(jù)。
[0014]優(yōu)選地，步驟S2和S3中采用蛇形掃描方式對搜索窗口進(jìn)行搜索。
[0015]優(yōu)選地，所述蛇形掃描方式包括:從所述宏塊對應(yīng)的搜索窗口左上角開始，以像素點(diǎn)為步長，按自上而下、自左往右、自下而上和自左往右的方向移動(dòng)，每次提取MXN個(gè)數(shù)據(jù)塊作為參考塊，并將所述參考塊與所述宏塊進(jìn)行匹配。
[0016]優(yōu)選地，采用移位寄存器對所述參考塊進(jìn)行存儲，在狀態(tài)機(jī)中設(shè)置下移、右移和上移三種工作狀態(tài)模式；每次上移或下移時(shí)將更新M個(gè)數(shù)據(jù)塊并存儲在所述移位寄存器中，每次右移時(shí)將更新N個(gè)數(shù)據(jù)塊并存儲在所述移位寄存器中。
[0017]優(yōu)選地，在狀態(tài)機(jī)中分別設(shè)置所述下移、右移和上移三種工作狀態(tài)模式對應(yīng)的移位寄存器的地址訪問模式，以確定每次提取到的參考塊的地址。
[0018]優(yōu)選地，在下移工作狀態(tài)模式下，使移位寄存器的地址按與下移工作狀態(tài)模式對應(yīng)的地址訪問模式變化，讀取所述參考塊最下方一行M個(gè)數(shù)據(jù)塊，通過crossbar接口轉(zhuǎn)化成8Mbit數(shù)據(jù)推送至所述移位寄存器，以使所述移位寄存器中的內(nèi)部數(shù)據(jù)全部上移8Mbit的位置；
[0019]在上移工作狀態(tài)模式下，使移位寄存器的地址按與上移工作狀態(tài)模式對應(yīng)的地址訪問模式變化，讀取所述參考塊最上方一行M個(gè)數(shù)據(jù)塊，通過crossbar接口轉(zhuǎn)化成8Mbit數(shù)據(jù)推送至所述移位寄存器，以使所述移位寄存器的內(nèi)部數(shù)據(jù)全部下移8Mbit的位置；
[0020]在右移工作狀態(tài)模式下，使移位寄存器的地址按與右移工作狀態(tài)模式對應(yīng)的地址訪問模式變化，讀取所述參考塊最右方一列N個(gè)數(shù)據(jù)，通過shift接口轉(zhuǎn)化成SNbit數(shù)據(jù)推送至所述移位寄存器，以使所述移位寄存器的內(nèi)部數(shù)據(jù)全部左移SNbit的位置。
[0021]優(yōu)選地，N= 2p，M = 2q。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，針對圖像中相鄰數(shù)據(jù)塊的搜索，通過建立與宏塊對應(yīng)的搜索窗口，該搜索窗口是大小為(M+2q) X (N+2p)的數(shù)據(jù)塊，包括大小相等的第一數(shù)據(jù)塊和第二數(shù)據(jù)塊，且當(dāng)前宏塊的第二數(shù)據(jù)塊與下一宏塊的第一數(shù)據(jù)塊相同，在當(dāng)前宏塊搜索過程中，同時(shí)存儲當(dāng)前宏塊和下一宏塊對應(yīng)的搜索窗口，以便于在搜索過程中能夠重復(fù)利用相鄰宏塊之間重復(fù)部分的數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)，以減小讀取搜索窗口數(shù)據(jù)的等待時(shí)間，并在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中有效減少讀取搜索窗口的次數(shù)，從而提高對整幀圖像所有宏塊的搜索速度。
【附圖說明】
[0023]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0024]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中宏塊及其對應(yīng)的搜索窗口的示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中相鄰宏塊及其對應(yīng)的搜索窗口的示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中當(dāng)前宏塊的存儲模塊與存儲條單元的示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中存儲模塊接收數(shù)據(jù)輸入的示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明一實(shí)施例中蛇形掃描方式的示意圖。
[0029]圖6是本發(fā)明一實(shí)施例中下移工作狀態(tài)模式下數(shù)據(jù)讀取及存儲示意圖。
[0030]圖7是本發(fā)明一實(shí)施例中右移工作狀態(tài)模式下移位寄存器存儲數(shù)據(jù)的示意圖。
[0031]圖8是本發(fā)明一實(shí)施例中右移工作狀態(tài)模式下數(shù)據(jù)更新的示意圖。
[0032]圖9是本發(fā)明一實(shí)施例中右移工作狀態(tài)模式下數(shù)據(jù)更新并存儲的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0034]本發(fā)明旨在解決視頻編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)搜索時(shí)搜索速率低，搜索時(shí)間長的問題，基于全搜索算法(Full Search Algorithm),通過設(shè)-H種便于快速搜索的宏塊搜索匹配硬件結(jié)構(gòu)，即在一定的搜索范圍內(nèi)(即搜索窗口)快速找到宏塊的最相似塊，以達(dá)到快速搜索，節(jié)省搜索時(shí)間的目的。
[0035]本實(shí)施例中，該宏塊尺寸為MXN,可以理解地，M和N可以相同也可以不同，為便于計(jì)算，本實(shí)施例中以16X16為例。該宏塊搜索方法包括如下步驟:
[0036]S1:建立宏塊對應(yīng)的搜索窗口，搜索窗口的中心以宏塊的中心為參考點(diǎn)，搜索窗口是大小為(M+2q) X (N+2p)的數(shù)據(jù)塊；數(shù)據(jù)塊包括大小為(M/2+q) X (N+2p)的第一數(shù)據(jù)塊和第二數(shù)據(jù)塊。可以理解地，為便于計(jì)算，使N = 2p，M = 2q，即本實(shí)施