一种视频编码的二维方向运动估计硬件电路及其方法
专利汇可以提供一种视频编码的二维方向运动估计硬件电路及其方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及视频压缩技术领域，提出了一种 视频编码 的二维方向快速 运动估计 硬件 电路 及其方法。本发明所提出的关键电路部件包括四组PE_G运算估计单元电路、参考 帧 缓存阵列、最小代价裁决电路和控制电路四大模 块 ，其核心是应用特殊的PE_G运算电路和参考帧缓存阵列相配合，实现搜索区域二维方向的左右和上下滑动运动估算，适用于多种不同类型搜索点的运动估计，包括但不限于四倍、两倍下 采样 搜索点以及原始整 像素 的运动估计过程。本发明特别适用于逐层渐进和全像素搜索的方式，支持4x4到16x16各种分块的运动估计，满足实时编码硬件电路的运动估算。，下面是一种视频编码的二维方向运动估计硬件电路及其方法专利的具体信息内容。
1.一种视频编码的二维方向快速运动估计硬件电路及其方法，其特征包括:
一个为上述运动估计硬件电路，能够实现在多种类型的搜索点区域进行二维方向（左右和上下滑动）的快速运动估计；
一个为上述运动估计硬件电路适用于逐层渐进式和全像素搜索的运动估计过程；
一个为上述运动估计硬件电路，具备通用性，适用于多种不同的分块运动估计，支持但不限于4x4、4x8、8x4、8x8、16x8、8x16、16x16等分块的运动估计。
2.根据权利要求1所述的二维方向的快速运动估计硬件电路，其特征电路包括控制器模块、四组PE_G运动估算单元、参考帧缓存阵列模块和最小代价裁决模块，其核心电路为每个PE_G运动估算单元。
3.根据权利要求2所述的PE_G核心电路模块，其特征在于：每个PE_G运算模块由4x4的PE阵列组成的绝对值差电路和SAD加法树电路组成，PE_G输入包含三个部分组成，参考帧
4x8像素的输入、当前帧4x4块的输入以及PE_G控制电路dn_cmd信号，其中，通过控制模块发送dn_cmd信号的值，实现在搜索区域相同列的上下滑动运动估算。
4.根据权利要求2所述的参考帧缓存阵列模块，其特征在于：参考帧缓存阵列分为两组
4列12行的阵列，当四组PE_G运算单元组合为垂直方向列搜索时，四组PE_G并行的排列成一列进行运动估计，为实现二维方向的左右滑动，四列缓存寄存器采用移位寄存的方式进行，控制模块当完成一列搜索像素垂直方向的搜索时，缓存下一列到移位寄存器阵列中，整体移动实现左右滑动；当四组PE_G运算单元组合为两组正方形搜索方式时，可针对8x8块的搜索，此时缓存阵列单元的排列方式对应的正方形的方式进行运动估计；当四组PE_G用于正像素的全搜索时，参考帧缓存阵列通过多次读取参考像素块数据，重复多次完成一个大分块所有搜索像素的运动估计。
5.根据权利要求1所述的方法，实现多种不同分块的全像素运动估计，其特征在于：最小代价裁决电路根据搜索点类型进行最小代价运算，4倍下采样搜索点的以4x4下采样块像素作为每个最佳搜索点的最小代价块运算单元，2倍下采样搜索点以8x8下采样块像素作为每个最佳搜索点的最小代价块运算单元，而全像素搜索，分块的尺寸并非预先设定好，而是通过对每个搜索点所有分块类型（4x4、4x8、8x4、8x8、16x8、8x16、16x16等）的最小代价进行计算，再决定帧内的分块方式，我们利用PE_G这种硬件电路结构，首先计算的是每个最小
4x4分块所以搜索点的SAD值，最后运算累加的把不同位置的4x4块SAD结构相加作为4x8或者8x4块的SAD值，再把两个不同4x8或8x4的SAD值累加作为8x8块的SAD值，以此类推，讲所有的分块遍历出最小代价分块的类型，作为帧内预测的分块模式；在运动估算过程中，有些搜索点超出图像边界范围的，我们从控制电路输出无效的disable信号到最小代价裁决模块，简单的把当前搜索点作为无效搜索点处理。
6.根据权利要求1所述的方法，一种上述适用于逐层渐进式和全像素搜索的运动估计电路特征在于以下步骤：
步骤2-1：对原始参考帧水平方向[-128,127]和垂直方向[-32,31]像素搜索区域进行4倍下采样，下采样的方法是对每个4x4块像素点的加权平均得到4倍下采样搜索点，此步骤在输入参考帧参考数据时同时进行，减少迭代时间；
步骤2-2：对步骤2-1中的4倍下采样搜索区域（大小为64x16）划分三种不同类别的搜索点，其类别特征在于不同的像素区域设置不同的水平和垂直步长，目的是根据与中心点的距离减少搜索点的数目，在4倍下采样区域进行运动搜索，流水的输入列数据到参考帧缓存阵列，配合控制模块的PE_G控制电路和参考帧缓存控制电路进行水平和垂直方向二维的快速运动估算滑动，得到三个区域中4倍下采样搜索的最佳搜索点的位置坐标和运动矢量；
步骤2-3：对步骤2-2得到的最佳搜索点对应在原始参考帧搜索区域进行2倍下采样操作，搜索点以步骤2最佳搜索点中心拓展5x5大小，然后如步骤2-2对该区域进行5x5区域的二维快速滑动运动估算，得到最佳搜索点和运动矢量；
步骤2-4：对步骤2-3得到的最佳搜索点对应在原始参考帧搜索区域进行5x5的整像素运动搜索，以最佳搜索点中心拓展5x5大小进行二维快速滑动运动估算，得到最佳搜索点和运动矢量。
一种视频编码的二维方向运动估计硬件电路及其方法
技术领域
背景技术
发明内容
2.2 离中心点较近的区域设置水平和垂直步长为2；
2.3 离中心点较远的左右边缘区域设置水平和垂直步长为4；
按照2.1-2.3步骤在4倍下采样区域进行运动搜索，流水的输入列数据到参考帧缓存阵列，配合控制模块的PE_G控制电路和参考帧缓存控制电路进行水平和垂直方向二维的快速运动估算滑动，得到三个区域中4倍下采样搜索的最佳搜索点的位置坐标和运动矢量。
具体实施方式
（2）运算估计电路单元PE_G（105和106）。通过控制信号，选择PE_G的运算组合，分别是四组PE_G垂直的进行运算估计，或者四个PE_G形成一个正方形的模式进行运算；
（3）参考帧缓存阵列（107和108），它主要由两组4x12的像素列寄存器组成，4列像素通过移位流水地输入。处于不同的搜索点类别，其输入缓存像素点有不同的选择。当搜索点为
4倍下采样或者原始整像素点时，其输入如图7所示；当输入为2倍下采样点时，其输入如图8所示；
（4）当前宏快输入块缓存阵列（109）。该模块由4个4x4的寄存器块组成，其输入块数据既可以是原始整像素点，也可以是下采样的输入点；
（5）最小代价裁决模块。该模块根据不同的搜索点类别，遍历所有的搜索点和计算最佳分块代价，最终输出当前最佳的运动矢量值。
块的25个搜索点搜索。PE_G控制模块输出dn_cmd=0 4的遍历，实现垂直方向5个搜索点的运~
动估算，下一个时钟周期对参考帧缓存阵列水平方向移位输入一列20个参考帧像素点，重复5个时钟周期的垂直方向。图11示例第二个4x16块的运动估计过程。如此重复四次，可完成一个16x16块的整像素搜索。
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