用于视频编码的运动估计的系统和方法技术方案

技术涉及用于视频编码的运动估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
归因于视频分辨率日益增加以及对高质量视频图像的期待上升，对于视频的高效图像数据压缩存在较高需求，而对于用现有视频编码标准(例如H.264或H.265/HEVC(高效率视频编码)标准)进行编码而言，性能是5有限的。前述标准使用传统方法的扩展形式来解决压缩/质量不足的问题，但是结果仍是不足的。这些视频编码处理在编码器处使用帧间预测来减少时间(帧10至帧)冗余性。运动估计是编码器中的关键操作。运动估计是寻找与基准帧的区域最相似的正编码的帧的区域以便寻找运动矢量的处理。运动矢量用于构造关于编码块的预测。预测数据与真实(原始)数据之间的差称为残差数据，并且连同运动矢量一起进行压缩和编码。通过常规的块匹配完全搜索，将当前帧上的块与基准帧上的搜索窗口的每个块位置进行比较。最低的绝对差之和(SAD)、均方差(MSE)或其它测度被看作最佳匹配。虽然非常精确，但是完全搜索降低了性能。反之，快速运动估计一般具有两个阶段，第一阶段以20最小步长在最期待的运动矢量周围开始搜索，并且对于更远的位置使用增量步长。其为在所检查的各匹配块位置之间具有很多空间的第一搜索图案布置。这是更快的，但是结果不精确。在精细化步骤中，接着关于最佳匹配而检查从第一搜索图案布置找到的最佳匹配点周围的更多点。在精细化阶段，图案布置与第一阶段中所使用的图案布置类似。最佳匹配25点离布置的中心越远，图案就越宽。这种处理可能搜索范围仍然有限，并且并未充分地覆盖精细化轮次(pass)中的位置。附图说明在附图中通过示例的方式而非通过限制的方式示出在此所描述的内容。为了说明的简明性和清楚性，5附图所示的要素不一定按比例绘制。例如，为了清楚，一些要素的尺寸可以相对于其它要素被夸大。此外，在适当情况下，在附图之间重复了标号，以指示对应或类似要素。在附图中：图1是用于视频编码系统的编码器的说明性示图；图2是用于视频编码系统的解码器的说明性示图；图3是示出用于视频编码的运动估计处理的流程图；图4-图5是示出用于运动估计处理的示例搜索图案布置的示意图；图6-图9是示出用于15另一运动估计处理的示例搜索图案布置的示意图；图6A是用于解释在此的实现方式所使用的示例搜索图案布置的示意图。图10A-图10B是示出运动估计处理的详细流程图；图11是在用于提供运动20估计处理的操作中的示例系统的说明性示图；图12是示例系统的说明性示图；图13是另一示例系统的说明性示图；以及图14示出全部根据本公开的至少一些实现方式所布置的另一示例设备。具体实施方式现在参照附图描述一个或多个实现方式。虽然讨论特定配置和布置，但是应理解，这仅是为了说明目的而进行的。本领域技术人员应理解，在不脱离说明书的精神和范围的情况下，可以采用其它5配置和布置。对本领域技术人员显而易见的是，也可以在除了在此所描述之外的各种其它系统和应用中采用在此所描述的技术和/或布置。虽然以下描述阐述了可以在诸如片上系统(SoC)架构的架构中体现的各个实现方式，但是在此所描述的技术和/或布置的实现方式不限于特定架构和/或计算系统，并且可以为了类似目的而通过任何架构和/或计算系统来实现。例如，采用例如多个集成电路(IC)芯片和/或封装的各种架构，和/或各种计算设备和/或消费者电子(CE)设备(例如机顶盒、智能电话等)，可以实现在此所描述的技术和/或布置。此外，虽然以下描述可能阐述了大量具体细节(例如系统组件的逻辑实现方式、类型和相互关系、逻辑分区/集成选取等)，但是可以在没有这些具体细节的情况下实施所要求的主题。在其它实例中，为了不掩盖在此所公开的内容，可能没有详细地示出一些内容，例如控制结构和完整软件指令序列。可以在硬件、固件、软件或其任何组合中实现在此所公开的内容。在此所公开的内容也可以实现为机器可读介质上所存储的指令，这些指令可以由一个或多个25处理器读取并执行。计算机可读介质可以包括用于存储或发送机器(例如计算设备)可读形式的信息的任何介质和/或机构。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其它形式的传播信号(例如载波、红外30信号、数字信号等)以及其它介质。在另一形式中，非瞬时性物品(例如非瞬时性计算机可读介质)可以与以上所提及的任何示例或其它示例一起使用，除了它不包括瞬时信号本身。它确实包括除了信号本身之外的、可以以“瞬时”方式临时保存数据的那些元件(例如RAM等)。说明书中对“一个实现方式”、“实现方式”、“示例实现方式”等的引用，指示所描述的实现方式可以包括特定5特征、结构或特性，但是每一实现方式可以不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，这些短语不一定指代同一实现方式。此外，当结合实现方式描述特定特征、结构或特性时，应理解，在本领域技术人员的知识内，能够10结合其它实现方式实现该特征、结构或特征，无论是否在此明确地描述。以下所描述的系统、物品和方法涉及用于视频编码的运动估计。如上所述，用于改进视频编码的一种方式是通过增加估计的运动的速度。在编码器处的帧间预测期间，应用运动估计以寻找15帧的区域(例如在当前帧的一部分中正编码的块或子块)与基准帧中的类似块之间的最佳匹配。运动矢量(MV)是正编码的块(当前块)和基准帧中正检查的块的空间坐标的差。块的空间坐标可以是块的中心、块的左上角、或块上基于其它指定像素位置的点。20借助该处理，对运动矢量以及刚才提到的各块之间的小差值进行编码，而不是对整个帧的像素数据进行编码。运动估计是以如下方式应用的：寻找最靠近或最佳匹配(或最充分的匹配)以使匹配处理的代价最小化，并且在用于提供高质量图片压缩的预测精度与压缩视频的25流送或传输速度的延迟和滞后的减小之间给予适当平衡。代价通常被计算为当前块与基准块之间的失配的度量和用于对运动矢量进行编码的比特量的组合。执行快速运动估计搜索是为了减小寻找最佳块匹配并进而寻找最佳运动矢量所需的时间量，并且减少比特代价。30这是通过使用图案将叠加在基准帧上的搜索图案布置来执行的。每个图案具有多个间隔开的候选匹配块位置(MBL)点，使得并非每一块位置将被检查以确定其是否提供最佳匹配块位置。很多图案是正方形、菱形或绕着中心点延伸的其它形状，并且搜索图案布置可以具有带不同形状的不同图案，和/或缩放为距5中心不同距离(称为步长)的多个相同图案。通常，使用对数布置，使得通过使用乘数(例如2)来设定布置中的图案的尺度，来确定每个图案(随着其与中心更远)的步长。一种这样的快速对数运动估计搜索图案是测试区(TZ)搜索算法，其以小数量的迭代提供相对良好的匹配。TZ搜索一般由基于H.264或HEVC(H.265)编码标准的视频编码器使用。TZ搜索使用两轮对数搜索，其中，初始或第一阶段搜索用于寻找第一最佳运动矢量。然后，在精细化阶段中，就最佳匹配块位置点周围(在一些其它情况下，包括以其为中心)执行搜索图案，并且检查精细化搜索图案布置的图案上的候选匹配块位置点，以确定最终的最佳运动矢量。精细化搜索图案布置中的图案是通过从最靠近图案布置的中心的图案进行测试并且在搜索期间增加步长以向外移动遍历图案来检查的。然而，对于TZ搜索，当位置处于给定限制搜索范围外或没本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机实现的用于视频编码的运动估计的方法，包括：接收像素数据的多个帧；以及进行搜索，以通过寻找基准帧上的相对于当前帧上的对应块定位的像素数据的最佳匹配块，来寻找最佳运动矢量，所述搜索包括：在所述基准帧处确定初始搜索图案布置的多个10候选匹配块位置点中的最佳匹配块位置(MBL)点；将精细化搜索图案布置定位在所述最佳匹配块位置点处；测试所述精细化搜索图案15布置的候选匹配块位置点，以确定新的最佳匹配块位置点；以及将所述精细化搜索图案布置的中心移位到所述新的最佳匹配块位置点，而不检查所述精细化搜索图案布置中所包括的所有候选匹配块位置点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计算机实现的用于视频编码的运动估计的方法，包括：接收像素数据的多个帧；以及进行搜索，以通过寻找基准帧上的相对于当前帧上的对应块定位的像素数据的最佳匹配块，来寻找最佳运动矢量，所述搜索包括：在所述基准帧处确定初始搜索图案布置的多个10候选匹配块位置点中的最佳匹配块位置(MBL)点；将精细化搜索图案布置定位在所述最佳匹配块位置点处；测试所述精细化搜索图案15布置的候选匹配块位置点，以确定新的最佳匹配块位置点；以及将所述精细化搜索图案布置的中心移位到所述新的最佳匹配块位置点，而不检查所述精细化搜索图案布置中所包括的所有候选匹配块位置点。2.如权利要求1所述的方法，包括：形成多个预定区段的所述精细化搜索图案布置；以及在已经测试了区段中的所有匹配块位置点之后，移位所述精细化搜索图案布置的中心。3.如权利要求2所述的方法，其中，每个区段是图案，并且所述精细化搜索布置由以下形成：多个图案，缩放为与所述中心相距多个不同步长的相同图案，其中，5步长是沿着从所述中心到所述图案中的匹配块位置点的直线延伸的距离单位，或上述二者，其中，图案包括定义形状中的定义数量的候选匹配块位置点。4.如权利要求3所述的方法，其中，图案沿所述中心周围的圈延伸。5.如权利要求3所述的方法，其中，当检查单个步长处的图案上的所述多个候选匹配块位置点中的至少一个候选匹配块位置点之后找到所述新的最佳匹配块位置点时，移位所述中心。6.如权利要求5所述的方法，其中，在检查单个步长处的图案上的所有多个候选匹配块位置点之后，移位所述中心。7.如权利要求3所述的方法，包括：减小步长大小，以检查逐渐更靠近所述精细化搜索图案布置的中心的图案上的候选匹配块位置点。8.如权利要求7所述的方法，包括：在检查所述初始搜索图案布置之后紧接着检查第一精细化搜索图案布置时，降低将检查的图案的步长。9.如权利要求7所述的方法，其中，当在当前图案上没有找到新的最佳匹配块位置点时，减小所述步长，以检查更靠近所述精细化搜索图案布置的中心的图案。10.如权利要求3所述的方法，包括：设定围绕移位后的中心延伸的所述10精细化搜索图案布置的图案的最大步长，以确定精细化后的最佳匹配块位置点，并且将该最大步长设定为与在移位所述中心之前具有前一搜索图案布置的最佳匹配块位置点的图案的步长相同。11.如权利要求1所述的方法，其中，所述中心被移位多次。12.如权利要求1所述的方法，包括：通过以下项中的至少一个来限制中心可以移位的次数：固定次数，与运动矢量长度的可允许范围或值的关联，以及用于检查精细化搜索图案布置的20持续时间。13.如权利要求1所述的方法，其中，所述初始搜索图案布置或精细化搜索图案布置或上述二者是具有最大完全布置的对数布置，包括：在步长1处的具有四个候选匹配块位置点的菱形图案；在步长2、4、8和16处的均具有八个候选匹配块位置点的菱形图案25；以及在步长32处的形成没有角的菱形的边并且具有12个候选匹配块位置点的菱形图案，在菱形形状的对角边上各自具有三个候选匹配块位置点，其中，所述步长是距所述搜索图案布置的中心的单位距离。14.如权利要求1所述的方法，包括：形成多个预定区段的所述精细化搜索图案布置；以及在已经测试了区段中的所有匹配10块位置点之后，移位所述精细化搜索图案布置的中心；其中，每个区段是图案，并且所述精细化搜索布置由以下形成：多个图案，缩放为与所述中心相距多个不同步长的相同图案，其中，步长是沿着从所述中心到15所述图案中的匹配块位置点的直线延伸的距离单位，或上述二者，其中，图案包括定义形状中的定义数量的候选匹配块位置点；其中，图案沿所述中心周围的圈延伸；20其中，当在检查以下项之一之后找到所述新的最佳匹配块位置点时，所述中心移位：检查单个步长处的图案上的所述多个候选匹配块位置点中的至少一个候选匹配块位置点；在检查单个步长处的25图案上的所有多个候选匹配块位置点之后；所述方法包括：减小步长大小，以检查逐渐更靠近所述精细化搜索图案布置的中心的图案上的候选匹配块位置点；在检查所述初始搜索图案布置之后紧接着检查第一精细化5搜索图案布置时，降低将检查的图案的步长，其中，当在当前图案上没有找到新的最佳匹配块位置点时，减小所述步长，以检查更靠近所述精细化搜索图案布置的中心的图案；设定围绕移位后的中心延伸的所述精细化搜索图案布置的图案的最大步长，以确定精细化后的最佳匹配块10位置点，并且将该最大步长设定为与在移位所述中心之前具有前一搜索图案布置的最佳匹配块位置点的图案的步长相同，其中，所述中心移位多次；通过以下项中的至少一个来限制所述中心可以移位的次数：固定次数，与运动矢量长度的可允许范围或值的关联，以及用于检查精细化搜索图案布置的持续时间；其中，所述初始搜索图案布置或精细化搜索图案布置或上述二者是具有最大完全布置的对数布置，包括：在步长1处的具有四个候选匹配块位置点的菱形图案；在步长2、4、8和16处的均具有八个20候选匹配块位置点的菱形图案；以及在步长32处的形成没有角的菱形的边并且具有12个候选匹配块位置点的菱形图案，在菱形形状的对角边上各自具有三个候选匹配块位置点，其中，所述步长是距所述搜索图案布置的中心的单位距离。15.一种计算机实现的系统，包括：显示器；存储器；至少一个处理器，以通信方式耦合到所述存储器和显示器；以及5运动估计单元，由所述至少一个处理器操作并被布置为：接收像素数据的多个帧；进行搜索，以通过寻找基准帧上的相对于当前帧上的对应块定位的像素数据的最佳匹配块，来寻找最佳运动矢量，所述搜索包括：在所述基准帧处确定初始搜索图案布置的多个候选匹配块位置点中的最佳匹配块位置(MBL)点；将精细化搜索图案布置定位在所述最佳匹配块位置点处；测试所述精细化搜索图案布置的候选匹配块位置点，以确定新的最佳匹配块位置点；以及将所述精细化搜索图案布置的中心移位到所述新的最佳匹配块位置点，而不检查所述精细化搜索图案布置中所包括的所有候选匹配块位置点。16.如权利要求15所述的系统，其中，所述处理器被布置为：形成多个预定区段的所述精细化搜索图案布置；以及在已经测试了区段中的所有匹配块位...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·A·库拉科夫，N·绍斯塔克，P·S·科瓦尔，N·什利亚霍夫，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US