一种针对超高清视频应用的分层运动估计电路制造技术

本发明专利技术提供一种针对超高清视频应用的分层运动估计电路。所述电路包括：第一层运动估计模块及第二层运动估计模块，其中，所述第一层运动估计模块，用于获取第一搜索区域内参考帧缓存数据及当前帧缓存数据，并对所述参考帧缓存数据及当前帧缓存数据进行处理，获取残差值最小的采样点，并发送至所述第二层运动估计模块；所述第二层运动估计模块，用于获取所述残差值最小的采样点，并在以所述残差值最小的采样点为中心的第二搜索区域进行六边形搜索，获取所述第二搜索区域内残差值最小的采样点。本发明专利技术能够在视频质量损失程度可以接受的条件下，大大降低运动向量的计算复杂度、提高搜索精度。

【技术实现步骤摘要】
一种针对超高清视频应用的分层运动估计电路
本专利技术涉及视频编解码
，尤其涉及一种针对超高清视频应用的分层运动估计电路。
技术介绍
高效视频编码(HighEfficiencyVideoCoding,HEVC)是视频编码专家组和运动图像专家组联合制定的新一代视频编码标准，主要用于在保证视频质量的前提下，提高压缩率，降低网络带宽；由于它支持编码的视频尺寸更大，编码的控制过程更精细，因此广泛应用于对视频要求更高的场合，如：超高清视频的编码技术。其中，运动估计模块的获取是高效视频编码技术的一个重要环节。运动估计模块的获取是指获得当前帧预测单元(PredictionUnit,PU)关于参考帧图像的运动向量，然后通过参考帧图像的运动向量及当前帧图像残差值，还原出当前帧的图像。其中，现有技术中运动估计模块的实现主要采用六边形搜索方法组成的运动估计电路，从而确定参考帧图像的运动向量，首先选取当前PU块左上角的点作为运动向量的起始点，在起始点周围确定搜索范围，在搜索范围内采用大六边形模板进行搜索，获取所有的参考帧缓存数据和当前帧缓存数据，并在计算单元中计算搜索范围内搜索像素点的残差值，选取残差值最小的搜索点作为下一次搜索的起始点，依次对所述残差值进行计算，直到得到残差值的最优点，进而确定出运动向量。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有运动估计电路至少存在如下技术问题：运动估计电路的像素点搜索范围太大，计算复杂度高、搜索精度较差。
技术实现思路
本专利技术提供的针对超高清视频应用的分层运动估计电路，能够在视频质量损失程度可以接受的条件下，大大降低运动向量的计算复杂度、提高搜索精度。第一方面，本专利技术提供一种针对超高清视频应用的分层运动估计电路，包括：第一层运动估计模块及第二层运动估计模块，其中，所述第一层运动估计模块，用于获取第一搜索区域内参考帧缓存数据及当前帧缓存数据，并对所述参考帧缓存数据及当前帧缓存数据进行处理，获取残差值最小的采样点，并发送至所述第二层运动估计模块；所述第二层运动估计模块，用于获取所述残差值最小的采样点，并在以所述残差值最小的采样点为中心的第二搜索区域内进行六边形搜索，获取所述第二搜索区域内残差值最小的采样点。可选地，所述第一层运动估计模块包括：参考帧缓存阵列、数据流总控制模块、循环移位模块、PE阵列、SAD累加模块、大PU块SAD缓存阵列及输出比较器，其中，所述参考帧缓存阵列的第一端与所述数据流总控制模块相连，用于接收所述数据流总控制模块发送的第一搜索区域信息，根据所述第一搜索区域信息获取并保存所述第一搜索区域内的参考帧数据，以及将所述参考帧数据以地址单元为单位依次发送给所述循环移位模块；所述循环移位模块的第一端与所述参考帧缓存阵列的第二端相连，用于依次接收所述参考帧缓存阵列发送的地址单元数据信息，并将所述地址单元数据信息以像素点为单位依次发送给所述PE阵列；所述PE阵列的第一端与所述循环移位模块以及数据流总控制模块相连，用于接收所述数据流总控制模块发送的当前块位置信息，根据所述当前块位置信息获取并保存所述当前块位置信息的当前帧数据，以及根据所述接收到的像素点信息及当前帧数据确定各个像素点的残差值；所述SAD累加模块的第一端与所述数据流总控制模块、所述PE阵列以及大PU块SAD缓存阵列相连，用于接收所述数据流总控制模块发送的控制信息及各个像素点的残差值信息，并根据所述控制信息对所述像素点的残差值进行累加获得M点残差值；所述输出比较器的第一端与所述SAD累加模块的第二端，以及所述数据流总控制模块相连，用于接收所述M点残差值并对所述M点残差值进行对比，以及确定出最优采样点；所述大PU块SAD缓存阵列的第一端与所述数据流总控制模块相连，所述大PU块SAD缓存阵列的第二端与所述SAD累加模块相连，用于将所述缓存到的PU块的像素点信息发送给所述SAD累加模块；所述数据流总控制模块，用于控制所述参考帧缓存阵列、所述PE阵列的搜索范围，以及控制所述大PU块SAD缓存阵列、所述输出比较器模块的读写操作。可选地，所述第二层运动估计模块包括：控制器、参考帧缓存单元、当前帧缓存单元、至少一个处理单元、输出比较器，其中，所述控制器的第一端与所述输出比较器的第二端相连，用于接收所述第一层运动估计模块输出的所述最优采样点信息，并在所述最优采样点信息周围确定所述第二搜索区域；所述参考帧缓存单元的第一端与所述控制器的第二端相连，用于接收所述控制器发送的第二搜索区域信息，同时，获取并保存所述第二搜索区域内的参考帧数据；所述当前帧缓存单元的第一端与所述控制器的第二端相连，用于接收所述控制器发送的第二搜索区域信息，同时，获取并保存所述第二搜索区域内的当前帧数据；所述至少一个处理单元的第一端与所述参考帧缓存单元的第二端，以及所述当前帧缓存单元的第二端相连，接收所述参考帧数据和所述当前帧数据并计算所述第二搜索区域所有点的残差值；所述输出比较器的第一端与所述至少一个处理单元的第二端相连，用于确定出所述第二搜索区域内残差值最优点。可选地，所述参考帧缓存阵列由32个随机存取存储器构成。可选地，所述PE阵列是由32×32个基本PE单元组成的矩阵。可选地，所述SAD累加模块由加法树模块和大PU块累加模块两个子模块构成。可选地，所述加法树模块的第一端与所述PE阵列的第二端相连，用于从所述PE阵列中获得32×32个残差值，并按照所述数据流总控制模块发送的的控制信息对所述32×32个残差值进行累加得到M点残差值。可选地，所述输出比较器还用于对所述M点残差值的大小进行对比，以残差值最小的点作为所述最优采样点。本专利技术提供的针对超高清视频应用的分层运动估计电路，通过在搜索区域内利用第一层运动估计模块和第二层运动估计模块进行采样点搜索，同时，在第一层运动估计模块中对核心区域采用全采样进行搜索，非核心区域采用降采样进行搜索，能够在视频质量损失程度可以接受的条件下，大大降低运动向量的计算复杂度、提高搜索精度。附图说明图1为本专利技术一实施例针对超高清视频应用的分层运动估计电路的结构示意图；图2为本专利技术一实施例第一层运动估计模块的结构图；图3为本专利技术一实施例第一层运动估计模块11中参考帧缓存阵列结构图；图4为本专利技术一实施例第一层运动估计模块11中PE阵列的像素数据流动图；图5为本专利技术一实施例第二层运动估计模块的结构图；图6为本专利技术一实施例图2中PE阵列114的PE单元的结构图；图7为本专利技术一实施例加法树模块的结构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种针对超高清视频应用的分层运动估计电路，如图1所示，所述电路包括：第一层运动估计模块11及第二层运动估计模块12，其中，所述第一层运动估计模块11，用于获取第一搜索区域内参考帧缓存数据及当前帧缓存数据，并对所述参考帧缓存数据及当前帧缓存数据进行处理，获取残差值最小的采样点，并发送至第二层运动估计模块；所述第二层运动估计模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对超高清视频应用的分层运动估计电路，其特征在于，所述电路包括：第一层运动估计模块及第二层运动估计模块，其中，所述第一层运动估计模块，用于获取第一搜索区域内参考帧缓存数据及当前帧缓存数据，并对所述参考帧缓存数据及当前帧缓存数据进行处理，获取残差值最小的采样点，并发送至第二层运动估计模块；所述第二层运动估计模块，用于获取所述残差值最小的采样点，并在以所述残差值最小的采样点为中心的第二搜索区域进行六边形搜索，获取所述第二搜索区域内残差值最小的采样点。

【技术特征摘要】
1.一种针对超高清视频应用的分层运动估计电路，其特征在于，所述电路包括：第一层运动估计模块及第二层运动估计模块，其中，所述第一层运动估计模块，用于获取第一搜索区域内参考帧缓存数据及当前帧缓存数据，并对所述参考帧缓存数据及当前帧缓存数据进行处理，获取残差值最小的采样点，并发送至第二层运动估计模块；所述第二层运动估计模块，用于获取所述残差值最小的采样点，并在以所述残差值最小的采样点为中心的第二搜索区域进行六边形搜索，获取所述第二搜索区域内残差值最小的采样点。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一层运动估计模块包括：参考帧缓存阵列、数据流总控制模块、循环移位模块、PE阵列、SAD累加模块、大PU块SAD缓存阵列及输出比较器，其中，所述参考帧缓存阵列的第一端与所述数据流总控制模块相连，用于接收所述数据流总控制模块发送的第一搜索区域信息，根据所述第一搜索区域信息获取并保存所述第一搜索区域内的参考帧数据，以及将所述参考帧数据以地址单元为单位依次发送给所述循环移位模块；所述循环移位模块的第一端与所述参考帧缓存阵列的第二端相连，用于依次接收所述参考帧缓存阵列发送的地址单元数据信息，并将所述地址单元数据信息以像素点为单位依次发送给所述PE阵列；所述PE阵列的第一端与所述循环移位模块以及数据流总控制模块相连，用于接收所述数据流总控制模块发送的当前块位置信息，根据所述当前块位置信息获取并保存所述当前块位置信息的当前帧数据，以及根据所述接收到的像素点信息及当前帧数据确定各个像素点的残差值；所述SAD累加模块的第一端与所述数据流总控制模块、所述PE阵列以及大PU块SAD缓存阵列相连，用于接收所述数据流总控制模块发送的控制信息及各个像素点的残差值信息，并根据所述控制信息对所述像素点的残差值进行累加获得M点残差值；所述输出比较器的第一端与所述SAD累加模块的第二端，以及所述数据流总控制模块相连，用于接收所述M点残差值并对所述M点残差值进行对比，以及确定出最优采样点；所述大PU块SAD缓存阵列的第一端与所述数据流总控制模块相连，所述大PU块SAD缓存阵列的第二端与所述SAD累加模块相连，用于将所述缓存到的PU块的像素点信息发送给所述SAD累加模块；所述数据流总控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾家威，胡沥，贺光辉，何卫锋，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31