专利名称：移动向量微搜寻的模式决定系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种关于实时影像压缩的技术领域，尤指一种移动向量微搜寻的模式决定系统及方法。
背景技术：
图1是一个使用阶层式动态搜寻的MPEG编码器的系统方块图，其包含影像滤波装置110、粗移动估测装置(coarse motion estimation device)120、微移动估测装置(fine motion estimation device)130、离散余弦装置140、量化装置150、可变长度编码装置160、反量化装置170、反离散余弦装置180及移动补偿装置190。
图框100经由该影像滤波装置110后，产生低分辨率图框。再经由该粗移动估测装置120进行粗搜寻(coarse search)，将粗搜寻结果传送给该微移动估测装置130，以便对该图框100作所有模式的全分辨率微搜寻(fine search)。如此，才能选出最佳的动态搜寻结果。然而，在执行微搜寻时，因需针对所有模式，使得微搜寻必须花费相当多的运算时间才能完成，在实时影像压缩的应用中，会产生无法在固定时间内执行完毕的问题。所以公知阶层式动态搜寻的的模式决定方法及系统仍有诸多缺点而有予以改进的必要。
发明内容
本发明的目的是在提供一种移动向量微搜寻的模式决定系统及方法，以避免公知技术无法在固定时间内执行完微搜寻的问题，以达到实时影像压缩，同时，使编码器执行微搜寻时，略过结果可能较差的搜寻模式，以节省运算时间。
依据本发明的一特色，是提出一种移动向量微搜寻的模式决定方法，是用以决定图框中宏区块移动向量微搜寻时的模式，该宏区块先进行粗搜寻以获得对应的粗搜寻图框向前成本、粗搜寻图框向后成本、粗搜寻图场向前成本、粗搜寻图场向后成本，每一宏区块(MB)预设一预期时脉数目，该方法包括(A)输入一宏方块执行微搜寻的时脉数目，并且输入宏方块的预期时脉数目；(B)将该时脉数目与该预期时脉数目相减，以获得一时脉差并将该时脉差与至少一临界值比较，以获得一操作位准；(C)依据该操作位准，选择至少一编码模式，以对该区块执行微搜寻。
依据本发明的另一特色，是提出一种移动向量微搜寻的模式决定系统，是用以决定图框中宏区块移动向量微搜寻时的模式，每一宏区块预设一预期时脉数目，该系统包含第一减法器、操作位准产生装置及决定装置。该第一减法器第一输入端输入一宏方块执行微搜寻的时脉数目，第二输入端输入宏方块的预期时脉数目，以将一时脉数目与一预期时脉数目相减，使产生一时脉差；该操作位准产生装置耦合至该第一减法器，依据该时脉差，以产生操作位准；该决定装置依据该操作位准选择至少一编码模式，以对该区块执行微搜寻。
由于本发明设计新颖，能提供产业上利用，且确有增进功效，故依法申请发明专利。
图1是是一公知使用阶层式动态搜寻的MPEG编码器的系统方块图。
图2是本发明的一种移动向量微搜寻的模式控制系统的方块图。
图3A、图3B是本发明的一种移动向量微搜寻的模式决定方法的流程图。
图4是显示一宏区块是否为一复杂宏区块的示意图。
图5是本发明的操作示意图。
图号说明影像滤波装置 110 粗移动估测装置 120微移动估测装置130 离散余弦装置140量化装置 150 可变长度编码装置160反量化装置170 反离散余弦装置 180移动补偿装置 190 图框100
时脉产生装置210 第一累加器 230第二累加器 240 第一减法器 250操作位准产生装置260 调整装置 270决定装置280 比较器 261～26N加法器 290具体实施方式
图2是本发明的一种移动向量微搜寻的模式控制系统的方块图，用以决定图框中宏区块移动向量微搜寻时的模式。该宏区块的微搜寻模式分为框内模式(intra mode)、图框向前模式(frame forward mode)、图框向后模式(framebackward mode)、图框双向模式(frame bidirection mode)、图场向前模式(fieldforward mode)、图场向后模式(field backward mode)及图场双向模式(fieldbidirection mode)。该宏区块先进行粗搜寻(coarse search)以获得对应的粗搜寻图框向前成本(coarse frame forward cost)、粗搜寻图框向后成本(coarse framebackward cost)、粗搜寻图场向前成本(coarse field forward cost)、粗搜寻图场向后成本(coarse field backward cost)，每一宏区块(MB)预设一允许执行时间。该决定系统包含一时脉产生装置210、第一累加器230、第二累加器240、第一减法器250、操作位准产生装置260、调整装置270及决定装置280。
该时脉产生装置210用以产生一时脉，该时脉数目代表一宏区块执行微搜寻的时间。该第一累加器230具有一输入端，用以接收该时脉，并将该时脉累加后输出。该第二累加器240具有一输入端用以接收每一宏区块的预期时脉数目，并将该等预期时脉数目累加后输出。第一减法器250的第一输入端耦合至该第一累加器230的输出端，其第二输入端耦合至该第二累加器240的输出端，以将该第一累加器230输出的累加时脉减去该第二累加器240输出的累加预期时脉，使产生一时脉差。
该操作位准产生装置260耦合至该第一减法器250，依据该时脉差，产生一操作位准。该操作位准产生装置260包含N个比较器(261～26N)及一加法器290。每一比较器(261～26N)的第一输入端连接至该第一减法器250，以接收该时脉差，第K个比较器26K的第二输入端分别连接至第K个临界值(THK)，当该时脉差大于该第K个临界值(THK)时，该第K个比较器26K输出1，当该时脉差小于或等于该第K个临界值时，该第K个比较器26K输出0，1 K N，K、N为整数。该加法器290具有N个输入端，第K个输入端连接至该第K个比较器的输出端，将该N个比较器的输出进行加法运算，使获得该操作位准。
该调整装置270耦合至该操作位准产生装置260，依据该图框及宏区块的影像分析，调高或降低该操作位准。该决定装置280耦合至该调整装置270，并依据该操作位准，选择至少一编码模式，以对该区块执行微搜寻。
图3A及图3B是本发明的一种移动向量微搜寻的模式决定方法的流程图，是用以决定图框中宏区块微搜寻时的模式。该宏区块的编码模式为框内模式、图框向前模式、图框向后模式、图框双向模式、图场向前模式、图场向后模式及图场双向模式，该宏区块先进行粗搜寻以获得对应的粗搜寻图框向前成本、粗搜寻图框向后成本、粗搜寻图场向前成本、粗搜寻图场向后成本，每一宏区块预设一预期时脉数目。
首先，在步骤S300中，累加一宏方块执行微搜寻的时脉数目，并且累加宏方块的预设允许执行时脉。并将该累加的运算时脉与该累加的预设允许执行时脉相减，以获得一时脉差。
在步骤S302中，将该差值与至少一临界值比较，以获得一操作位准。当该时脉差大于该第K个临界值(THK)时，该第K个比较器26K输出1，当该时脉差小于或等于该第K个临界值时，该第K个比较器26K输出0，1 K N，K、N为整数。该加法器290具有N个输入端，第K个输入端连接至该第K个比较器的输出端，将该N个比较器的输出进行加法运算，使获得该操作位准。
在步骤S304中，判断该宏区块是否为一复杂的宏区块。图4是显示判断一宏区块是否为一复杂宏区块的示意图。图中，区块E是要判断的宏区块，区块F为区块E在前一图框中的对应区块。当区块E减去区块F，该差值越小表示区块E越简单，差值越大表示区块E越复杂。故于步骤S304中，当区块E减去区块F大于一默认值时，判定该宏区块E为一复杂的宏区块，执行步骤S306降低该操作位准。若S304中判定该宏区块不为一复杂的宏区块，则执行步骤S308，增加该操作位准值。
于步骤S310中，判断该图框是否产生场景变换(scene change)。若判定该图框产生场景变换，则执行步骤S312降低该操作位准值，若否，则执行步骤S314。于步骤S314中，判断该宏区块是否位于感兴趣区域(region ofinteresting、ROI)。由于观看者的注意力一般集中于图框中心处，对于该处的影像品质较注意，图框中心处亦称为感兴趣区域(ROI)。当该区块位于感兴趣区域(ROI)时，则需选择更多的编码模式，以获得较佳的影像品质。若步骤S314中判定该宏区块位于感兴趣区域，则执行步骤S316降低该操作位准值。若否，则执行步骤S318。
于步骤S318中，选择框内模式。于步骤S320中，判断该操作位准是否大于4(第一设定值)。由于该操作位准大于4表示时间不够，故若判定为是，则执行步骤S354以框内模式执行微搜寻。若否，则执行步骤S322。于步骤S322中，判断该操作位准是否小于或等于1(第二设定值)。若判定该操作位准小于或等于1，则执行步骤S324，若否，则执行步骤S330。于步骤S324中，以框内模式、图框向前模式、图框向后模式、图框双向模式、图场向前模式、图场向后模式及图场双向模式执行微搜寻。于步骤S326中，判断该操作位准是否等于0(第五设定值)，若是，则执行步骤S328。于步骤S328中，执行其它预测方法产生的移动向量模式。
于步骤S330中，判断该操作位准是否等于2(第三设定值)，若是，执行步骤S332，若否，执行步骤S338。于步骤S330中，判断该粗搜寻图框向前成本及粗搜寻图框向后成本之和是否小于该粗搜寻图场向前成本及粗搜寻图场向后成本之和，若是，执行步骤S334，若否，执行步骤S336。
于步骤S334中，此时该粗搜寻图框成本小于该粗搜寻图场成本，故以框内模式、图框向前模式、图框向后模式及图框双向模式对该区块执行微搜寻。于步骤S336中，以框内模式、图场向前模式、图场向后模式及图场双向模式对该区块执行微搜寻。
于步骤S338中，判断该操作位准是否等于3(第四设定值)，若是，执行步骤S340，若否，执行步骤S354。于步骤S340中，判断该粗搜寻图框向前成本是否为最小，若是，执行步骤S342，若否，执行步骤S344。于步骤S342中，因为该粗搜寻图框向前成本为最小，故以框内模式及图框向前模式对该区块执行微搜寻。
于步骤S344中，判断该粗搜寻图框向后成本是否为最小，若是，执行步骤S346，若否，执行步骤S348。于步骤S346中，因为该粗搜寻图框向后成本为最小，故以框内模式及图框向后模式对该区块执行微搜寻。
于步骤S348中，判断该粗搜寻图场向前成本是否为最小，若是，执行步骤S350，若否，执行步骤S352。于步骤S350中，因该粗搜寻图场向前成本为最小，故以框内模式及图场向前模式对该区块执行微搜寻。于步骤S352中，以框内模式及图场向后模式对该区块执行微搜寻。
图5是本发明的操作示意图，其中每一宏区块的预期时脉数目为5000个时脉。而比较器261～264的临界值分别为500、1000、1500及2000。一开始，累加运算时脉为0，故比较器261～264的输出均为0，该加法器290输出为0，也就是该操作位准为0，故宏区块0(MB0)以框内模式、图框向前模式、图框向后模式、图框双向模式、图场向前模式、图场向后模式及图场双向模式执行微搜寻，并执行其它预测方法产生的移动向量模式。
当宏区块0(MB0)执行完成后，累加运算时脉为7500，累加预期时脉为5000，故时脉差为2500。比较器261～264的输出均为1，该加法器290输出为4，也就是该操作位准为4，故宏区块1(MB1)以框内模式执行微搜寻。
当宏区块1(MB1)执行完成后，累加运算时脉为11500，累加预期时脉为10000，故时脉差为1500。比较器261及262的输出为1，比较器263及264的输出为0，该加法器290输出为2，也就是该操作位准为2。此时，若粗搜寻图框成本小于粗搜寻图场成本，则以框内模式、图框向前模式、图框向后模式及图框双向模式对该区块执行微搜寻。若粗搜寻图框成本大于或等于粗搜寻图场成本，以框内模式、图场向前模式、图场向后模式及图场双向模式对宏区块2(MB2)执行微搜寻。其它区块的移动向量微搜寻的模式决定均相同，不再赘述。
由图5可知，当一宏区块的实际执行时间超过预期时间，通过调整该操作位准，使后续的宏区块减少所需要执行的搜寻模式，进而缩短运算时间，达到控制一整张影像的总执行时间。又，于图5中，该操作位准是依据累加时脉数目及累加预期时脉数目而产生，但也可直接使用一宏方块执行微搜寻的时脉数目与宏方块的预期时脉数目而产生该操作位准。
由上述说明可知，通过时间测量的机制，并配合阶层式动态搜寻，使MPEG编码器内的全分辨率微搜寻，依据允许的运算时间及粗搜寻的结果，可选择性地执行数种至一种模式的微搜寻，并略过可能不是最佳结果的搜寻模式，达到控制编码执行时间的目的。
上述较佳具体实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的保护范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种移动向量微搜寻的模式决定方法，是用以决定图框中宏区块移动向量微搜寻时的模式，该宏区块先进行粗搜寻以获得对应的粗搜寻图框向前成本、粗搜寻图框向后成本、粗搜寻图场向前成本、粗搜寻图场向后成本，每一宏区块(MB)预设一预期时脉数目，其特征在于该方法包括(A)输入一宏方块执行微搜寻的时脉数目，并且输入宏方块的预期时脉数目；(B)将该时脉数目与该预期时脉数目相减，以获得一时脉差并将该时脉差与至少一临界值比较，以获得一操作位准；以及(C)依据该操作位准，选择至少一编码模式，以对该区块执行微搜寻。
2.如权利要求1所述的模式决定方法，其特征在于步骤(A)中，宏方块执行微搜寻的时脉数目是累加宏方块执行微搜寻的时脉数目。
3.如权利要求1所述的模式决定方法，其特征在于步骤(A)中，宏方块的预期时脉数目是累加宏方块的预期时脉数目。
4.如权利要求1所述的模式决定方法，其特征在于步骤(B)包含下列步骤(B1)依据该图框及宏区块(MB)的影像分析，调高或降低该操作位准。
5.如权利要求4所述的模式决定方法，其特征在于该步骤(B1)包含下列步骤(B11)判断该宏区块(MB)是否为一复杂的宏区块(MB)；(B12)若步骤(B11)中判定该宏区块(MB)为一复杂的宏区块，则将降低该操作位准；以及(B13)若步骤(B11)中判定该宏区块(MB)不为一复杂的宏区块，则将增加该操作位准值。
6.如权利要求4所述的模式决定方法，其特征在于该步骤(B1)还包含下列步骤(B14)判断该图框是否产生场景变换；(B15)若步骤(B14)中判定该图框产生场景变换，则将降低该操作位准值。
7.如权利要求4所述的模式决定方法，其特征在于该步骤(B1)还包含下列步骤(B16)判断该宏区块是否位于感兴趣区域；(B17)若步骤(B16)中判定该宏区块位于感兴趣区域，则将降低该操作位准值。
8.如权利要求1所述的模式决定方法，其特征在于该宏区块的微搜寻模式为框内模式、图框向前模式、图框向后模式、图框双向模式、图场向前模式、图场向后模式及图场双向模式，该步骤(C)包含下列步骤(C1)选择框内模式，并判断该操作位准是否大于第一设定值；以及(C2)若步骤(C1)中判定该操作位准大于第一设定值，则以框内模式对该区块执行微搜寻。
9.如权利要求8所述的模式决定方法，其特征在于该步骤(C)还包含下列步骤(C3)判断该操作位准是否小于或等于第二设定值；(C4)若步骤(C3)中判定该操作位准小于或等于第二设定值，则以框内模式、图框向前模式、图框向后模式、图框双向模式、图场向前模式、图场向后模式及图场双向模式对该区块执行微搜寻。
10.如权利要求8所述的模式决定方法，其特征在于该步骤(C)还包含下列步骤(C5)判断该操作位准是否等于第三设定值；(C6)若步骤(C5)中判定该操作位准等于第三设定值，再判断该粗搜寻图框向前成本及粗搜寻图框向后成本之和是否小于该粗搜寻图场向前成本及粗搜寻图场向后成本之和；以及(C7)若步骤(C6)中判定该粗搜寻图框向前成本及粗搜寻图框向后成本之和小于该粗搜寻图场向前成本及粗搜寻图场向后成本之和，则以框内模式、图框向前模式、图框向后模式及图框双向模式对该区块执行微搜寻。
11.如权利要求8所述的模式决定方法，其特征在于该步骤(C)还包含下列步骤(C8)若步骤(C6)中判定该粗搜寻图框向前成本及粗搜寻图框向后成本之和非小于该粗搜寻图场向前成本及粗搜寻图场向后成本之和，则以框内模式、图场向前模式、图场向后模式及图场双向模式对该区块执行微搜寻。
12.如权利要求8所述的模式决定方法，其中，该步骤(C)还包含下列步骤(C9)判断该操作位准是否等于第四设定值；(C10)若步骤(C9)中判定该操作位准等于第四设定值，再判断该粗搜寻图框向前成本是否为最小；以及(C11)若步骤(C10)中判定该粗搜寻图框向前成本为最小，则以框内模式及图框向前模式对该区块执行微搜寻。
13.如权利要求8所述的模式决定方法，其特征在于该步骤(C)还包含下列步骤(C12)若步骤(C10)中判定该粗搜寻图框向前成本不为最小，再判断该粗搜寻图框向后成本是否为最小；以及(C13)若步骤(C12)中判定该粗搜寻图框向后成本为最小，则以框内模式及图框向后模式对该区块执行微搜寻。
14.如权利要求8所述的模式决定方法，其特征在于该步骤(C)还包含下列步骤(C14)若步骤(C12)中判定该粗搜寻图框向后成本不为最小，再判断该粗搜寻图场向前成本是否为最小；以及(C15)若步骤(C14)中判定该粗搜寻图场向前成本为最小，则以框内模式及图场向前模式对该区块执行微搜寻。
15.如权利要求8所述的模式决定方法，其特征在于该步骤(C)还包含下列步骤(C16)若步骤(C14)中判定该粗搜寻图场向前成本不为最小，则以框内模式及图场向后模式对该区块执行微搜寻。
16.一种移动向量微搜寻的模式决定系统，是用以决定图框中宏区块移动向量微搜寻时的模式，每一宏区块预设一预期时脉数目，其特征在于该系统包含第一减法器，其第一输入端输入一宏方块执行微搜寻的时脉数目，第二输入端输入宏方块的预期时脉数目，以将一时脉数目与一预期时脉数目相减，俾产生一时脉差；操作位准产生装置，耦合至该第一减法器，依据该时脉差，以产生一操作位准；以及决定装置，依据该操作位准选择至少一编码模式，以对该区块执行微搜寻。
17.如权利要求16所述的模式决定系统，其特征在于还包含一时脉产生装置，以产生该宏方块执行微搜寻的时脉数目。
18.如权利要求16所述的模式决定系统，其特征在于还包含第一累加器，具有一输入端，用以接收该时脉数目，并将该时脉数目累加，以产生该第一减法器第一输入端的时脉数目。
19.如权利要求16所述的模式决定系统，其特征在于还包含第二累加器，接收该预期时脉数目，并将该等预期时脉数目累加，以产生该第一减法器第二输入端的时脉数目。
20.如权利要求16所述的模式决定系统，其中，该操作位准产生装置还包含N个比较器，每一比较器的第一输入端连接至该第一减法器，以接收该时脉差，第K个比较器的第二输入端分别连接至第K个临界值，当该时脉差大于该第K个临界值时，该第K个比较器输出1，当该时脉差小于或等于该第K个临界值时，该第K个比较器输出0，1 K N，K、N为整数；一加法器，具有N个输入端，第K个输入端连接至该第K个比较器的输出端，将该N个比较器的输出进行加法运算，俾获得该操作位准。
21.如权利要求20所述的模式决定系统，其中，该操作位准产生装置更包含一调整装置，依据该图框及宏区块的影像分析，调高或降低该操作位准。
全文摘要
本发明提出一种移动向量微搜寻的模式决定系统及方法，每一宏区块预设一预期时脉数目，系统包含第一减法器、操作位准产生装置及决定装置。第一减法器第一输入端输入一宏方块执行微搜寻的时脉数目，第二输入端输入宏方块的预期时脉数目，以将一时脉数目与一预期时脉数目相减，使产生一时脉差；操作位准产生装置耦合至第一减法器，依据该时脉差，以产生一操作位准；决定装置依据操作位准选择至少一编码模式，以对该区块执行微搜寻。
文档编号H04N7/26GK1816147SQ20051000531
公开日2006年8月9日 申请日期2005年1月31日 优先权日2005年1月31日
发明者谢百举, 林建佑 申请人:凌阳科技股份有限公司