专利名称：一种区块移动估测方法
技术领域：
本发明有关于一种影像处理技术，更明确地说是有关于一种利用如区块移动估测 (Block Motion Estimation, BME)的影像压缩(compression)技术，具体来说是关于一种区块移动估测方法。
背景技术：
移动估测(Motion Estimation, ME)是一种广泛应用于影像处理领域的技术，用来决定一张影像相对于其邻近影像的移动向量。许多新颖的视频编码电路(例如与H. ^X 或MPEG协议兼容的系统)通常会采用区块移动估测来消除不同画面间的相依性。与此技术相关数据可参考美国专利第2006/(^80248号公开案，以及Thomas Wiegand等人于IEEE Trans. Circuits and Systems for Video ^Technology 中所发表的“H. ^4/AVC视频编码标准概论(Overview of the H. 264/AVC video coding standard)，，。请参考图1。图1为说明现有技术中区块移动估测的处理的示意图。如图1所示，区块移动估测用来找出一最适当的移动向量(motion vector)，以表示目前影像中的一目前区块相对于其它参考影像中的搜寻区域中的一对应的参考区块(与目前区块较相似的区块)的位置。在区块移动估测程序中，区块的大小通常为16X16、16X8、8X16、8X8、 8X4、4X8或4X4。在某些情况下，由于影像被编码的程序未必等同于影像将被显示的顺序，参考影像可能同时包含先前的已经过编码的影像和后续的已经过编码的影像。举例来说，将被呈现于显示器的影像为=I1, P2, B3, P4, B5, P6, B7, B8, P9, B10, P11, B12，P13, I14...；而该等影像被编码的顺序则可能 I1, P2, P4，B3, P6, B5, P9, B7, B8, P11, B10, P13, B12，I140在判断和目前区块最相似的参考区块时，相对应的区块匹配误差 (block-matching discr印ancy)常会成为考虑依据。目前已存在多种计算此误差的方法。举例而言，可利用计算目前区块与参考区块之间的绝对差异总和(Sum of Absolute Differences, SAD) 0设目前区块的大小为NXM，并且参考区块相对于该目前区块的位移量为(vx，vy)，则目前区块所对应的绝对差异总和可被定义为
N MSAD(v^^) = Σ ΣI7ra+ζ·,y+J)~h-i(x+i+v^y+J+vy)
i=l J=l ...(1)；其中的In与Ilri分别表示目前影像和参考影像，(X，y)则表示目前区块的位置。由以上说明可知，区块匹配模式(block matching mode)通常会将一个目前影像分割为复数个特定大小的目前区块。区块移动估测会为每一个目前区块找到一个对应的参考区块(相似区块)。该等参考区块在不同影像中的位移可被视为各自对应的移动向量。在区块移动估测模式之中，有一种全面搜寻(Full Search,FS)模式是将目前影像中的每一个参考区块都拿来和一先前影像中的一预设搜寻区域中的所有可能的区块比较。 全面搜寻的优点在于具有单纯的数据处理程序以及精确的对比结果。此外，用以执行全面搜寻模式的控制电路亦相当简单。然而，全面搜寻模式耗费了大量的运算资源；当搜寻区域变大时，此情况尤为严重。为了减少全面搜寻模式所须的时间及运算量，目前已有许多种较快速的样式搜寻 (pattern seach)方法。样式搜寻方法是以一搜寻样式作为对比基础，而非比较整个影像中的所有区块，因此可减少须搜寻/对比的点数。搜寻样式的设计是将移动向量的分布状况纳入考虑，希望藉此提升执行区块移动估测程序时的速度。虽然目前已知区块移动估测程序可采用各种不同的搜寻样式，但如何挑选出最适当的搜寻样式仍然是个难题。因此，改进搜寻样式、估测某个搜寻样式的效能，以及为不同的影像序列选择最适当的搜寻样式等议题都是十分重要且值得关注的。
发明内容
本发明提供一种区块移动估测(Block Motion Estimation)方法。该方法包含 (a)根据一第一搜寻样式，以针对一第一画面计算一移动向量相关参数、(b)针对该第一画面，决定该移动向量相关参数与一预定临界值之间的一关系式，以及(c)根据该移动向量相关参数与该预定临界值之间的该关系式，选择一第一搜寻样式模式或一第二搜寻样式模式，以于一第二画面中识别至少一个搜寻区块。该预定临界值被该第一搜寻样式模式和该第二搜寻样式模式的改良权重函数(refined weighting functions)所决定。区块移动估测会针对该第二画面以适当地执行。本发明另提供一种区块移动估测方法，该方法包含(a)根据前次成功找到的获胜的子点，以选择邻近于一母点的一子点、(b)比较该母点与该子点的区块匹配误差，以及 (c)根据步骤(b)的比较结果，以判断该母点或该子点为获胜点。本发明另提供一种区块移动估测方法。该方法包含(a)根据前次成功找到的获胜的子点，以选择环绕于一母点的一菱形区域内的一子点、(b)比较该母点与该子点的区块匹配误差，以及(c)根据步骤(b)的比较结果，以判断该母点或该子点为获胜点。本发明另提供一种区块移动估测方法。该方法包含(a)根据前次成功找到获胜的子点，以选择环绕于一母点的一六角形区域内的一子点、(b)比较该母点与该子点的区块匹配误差，以及(c)根据步骤(b)的比较结果，以判断该母点或该子点为获胜点。
图1是为说明现有技术中区块移动估测的处理的示意图；图2是为说明当四个候选子点之中有一具有较母点的区块匹配误差小的候选子点时的所有可能的搜寻顺序与其机率的示意图；图3是为说明当四个候选子点之中有两个具有较母点的区块匹配误差小的候选子点时的所有可能的搜寻顺序与其机率的示意图；图4是为基因型菱形样式搜寻(GPRS)模式的流程图；图fe至图恥是为说明基因型菱形样式搜寻(GPRS)的搜寻样式的示意图；图6是为说明的在搜寻区域中候选子点的可能数目的等高线5
图7a至图7d是为说明两种起始搜寻点的情况与两种中介搜寻点的情况的示意图；图8所示为根据前述说明以计算基因型菱形样式搜寻(GPRS)的改良权重函数的模式；图9是为基因型菱形样式搜寻(GPRS)的改良权重函数的等高线图；图10是为说明基因型点指向性六角形样式搜寻(GPHS)的流程图；图Ila至图Ild是为说明基因型点指向性六角形样式搜寻(GPHS)的搜寻样式的示意图；图12是为基因型点指向性六角形样式搜寻(GPHS)的可获胜的候选子点的数目的示意图；图13是为基因型点指向性六角形样式搜寻(GPHS)的改良权重函数的等高线图；图14是为说明本发明的基于动量第基因型菱形样式搜寻(MD-GPRS)的改良权重函数的等高线图；图15是为说明本发明的基于动量的基因型菱形样式搜寻(MD-GPRS)模式的流程图；图16是为说明本发明的基于动量的基因型菱形样式搜寻(MD-GPRS)于搜寻可获胜的候选子点时的所有可能的搜寻顺序的示意图；图17为基于动量的基因型点指向性六角形样式搜寻(MD-GPHS)的改良权重函数的等高线图；图18是为说明本发明的基于动量的基因型点指向性六角形样式搜寻(MD-GPHS) 模式的流程图；图19是为说明本发明的基于动量的基因型点指向性六角形样式搜寻(MD-GPHS) 于搜寻可获胜的候选子点时的所有可能的搜寻顺序的示意图。附图标号CN 102547286 A
说明书
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410-470 、 1010-1080 、 1510-1570 1810-1880 A-D a~h ABS CP E
F4 F4
Ga、Gb、Gc、Gd、Ge、Gf、Gh
GRPS
410-470 、1010-1080 、 1510-1570 、
步骤
1810-1880
A-D候选子点
a~h被选择点
ABS函数
CP目前的母点
E最佳的匹配点
K 、 E42 期望值
Ga、Gb、Gc、Gd、Ge、Gf、Gh群组
GRPS基因型菱形样式搜寻
GPHS基因型点指向性六角形样式搜寻
Mrs、⑷戲中介搜寻点
MD-GRPS基于动量的基因型菱形样式搜寻
基于动量的基因型点指向性六角
MD-GPHS
形样式搜寻
P前次成功找到获胜的候选子点的
方向
前前次成功找到获胜的候选子点
PP
的方向
RWF、RWFmd-gprs、RWFmd-gphs改良权重函数
srs、srs起始搜寻点
Weight权重函数
具体实施例方式本发明提供一种用来评价搜寻样式的效能的方法，并另提供复数个基于动量的基因型搜寻样式模式(momentum-directed genetic search pattern mode),因此，使用者可根据评价结果来选择最适合的搜寻样式，且使用者可利用基于动量的基因型搜寻样式模式以减少计算移动向量时所须的运算资源。本发明的基本假设为匹配误差曲面(matching-error surface)为单一波峰 (uni-modal)且为一强象限单调函数(strong quadrant monotonic function)。本发明提供一数学模型以评价当一搜寻样式应用于一影像序列时所需的运算资源，该数学模型可以下列方程式表示
权利要求
1.一种区块移动估测方法，所述的方法包含(a)根据前次成功找到的获胜的子点，以选择邻近于一母点的一子点；(b)比较所述的母点与所述的子点的区块匹配误差；以及(c)根据步骤(b)的比较结果，以判断所述的母点或所述的子点为获胜点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法另包含(d)重复执行步骤(a)至(c)直到根据一最后获胜母点与其邻近的子点于步骤(b)的比较结果，皆判断所述的最后获胜母点为获胜点；(e)根据所述的母点与所述的最后获胜母点，以决定一方向，且根据与所述的方向的相似度，以选择于步骤⑷中要检查的子点；以及(f)根据所述的最后获胜母点，以决定所述的画面的一移动向量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法另包含 (j)识别所述的画面的一起始搜寻点作为所述的母点； 其中所述的子点紧邻于所述的母点；其中比较所述的母点与所述的子点的区块匹配误差包含比较所述的母点的一绝对差异总和与所述的子点的一绝对差异总和；以及其中从至多四个候选子点之中，以选择出所述的子点。
4.一种区块移动估测方法，所述的方法包含(a)根据前次成功找到的获胜的子点，以选择环绕于一母点的一菱形区域内的一子占.(b)比较所述的母点与所述的子点的区块匹配误差；以及(c)根据步骤(b)的比较结果，以判断所述的母点或所述的子点为获胜点。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法另包含(d)重复执行步骤(a)至(c)直到根据一最后获胜母点与环绕于所述的最后获胜母点的一菱形区域内的子点于步骤(b)的比较结果，皆判断所述的最后获胜母点为获胜点；以及(e)根据所述的最后获胜母点，以决定所述的画面的一移动向量。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法另包含(f)通过于所述的画面中执行一区块匹配程序，以识别所述的画面的一起始搜寻点作为所述的母点；其中于步骤(c)中，当所述的子点的区块匹配误差小于所述的母点的区块匹配误差时，略过环绕于所述的母点的所述的菱形区域内的其它尚未检查的子点，而直接判断所述的子点为获胜点。
7.一种区块移动估测方法，所述的方法包含(a)根据前次成功找到获胜的子点，以选择环绕于一母点的一六角形区域内的一子占.(b)比较所述的母点与所述的子点的区块匹配误差；以及(c)根据步骤(b)的比较结果，以判断所述的母点或所述的子点为获胜点。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的方法另包含(d)重复执行步骤(a)至(c)直到根据一最后获胜母点与环绕于所述的最后获胜母点的一六角形区域内的子点于步骤(b)的比较结果，皆判断所述的最后获胜母点为获胜点；(e)针对环绕于所述的最后获胜母点的所述的六角形区域中，从所述的最后获胜母点与对应于所述的最后获胜母点的子点之间，选择多个被选择点以执行一精确搜寻程序；(f)根据对应于所述的多个被选择点的正规化群组失真，以对所述的多个被选择点评等；(g)从所述的多个被选择点中选择具有最小正规化群组失真的一被选择点以微调所述的最后获胜母点的位置；以及(h)根据所述的最后获胜母点，以决定所述的画面的一移动向量；其中在步骤(e)被执行所述的精确搜寻程序的所述的多个被选择点是根据所述的移动向量为水平或垂直所决定。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的方法另包含(i)通过于所述的画面中执行一区块匹配程序，以识别所述的画面的一起始搜寻点作为所述的母点；其中于步骤(c)中，当所述的子点的区块匹配误差小于所述的母点的区块匹配误差时，略过环绕于所述的母点的所述的六角形区域内的其它尚未检查的子点，而直接判断所述的子点为获胜点。
全文摘要
本发明是关于一种区块移动估测方法，所述的方法包含(a)根据前次成功找到的获胜的子点，以选择邻近于一母点的一子点、(b)比较该母点与该子点的区块匹配误差，以及(c)根据步骤(b)的比较结果，以判断该母点或该子点为获胜点。
文档编号H04N7/26GK102547286SQ20121000441
公开日2012年7月4日 申请日期2009年9月29日 优先权日2008年9月30日
发明者杭学鸣, 蔡彰哲, 赵子毅 申请人:原相科技股份有限公司