專利名稱：一種分像素運動估計中使用數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻壓縮傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分像素運動估計中使用數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分配方法。
背景技術(shù)：
視頻壓縮編碼有很多編碼標(biāo)準(zhǔn)，如MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，H. 263標(biāo)準(zhǔn)以及MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)， H. 264標(biāo)準(zhǔn)。這幾種壓縮標(biāo)準(zhǔn)雖然各自針對性不同，但壓縮編碼方法大體相似都包含了運動估計，運動補償?shù)?。采用上述的編碼技術(shù)能夠使編碼效率大大提高，但卻使運動估計算法的復(fù)雜度成倍增加、計算量大大增加、搜索時間大幅度增長。其中幀間運動估計模塊占用了整個編碼器的大多數(shù)計算和存儲資源，因此，幀間運動估計模塊的性能直接決定了編碼器的性能。幀間運動估計是以宏塊為單位以一定的搜索范圍在參考幀中得到預(yù)測塊。其中運動矢量MVOiiotion ventor)就是預(yù)測塊和當(dāng)前塊位置的差異。一個宏塊可以有多種分割方式。幀間運動估計分為整像素運動估計IME(Integer Motion htimation)，和分像素運動估計FME (Fractional Motion htimation)，其中分像素運動估計是對整像素運動估計結(jié)果進(jìn)行精細(xì)加工處理，包括1/2精度，1/4精度和1/8精度。首先在搜索區(qū)內(nèi)找到最佳整像素運動矢量，再在整像素最佳匹配點下尋找最佳1/2匹配點，得到半像素精度的運動矢量，接著在該半像素精度最佳匹配點周圍進(jìn)行1/4像素點搜索，得到1/4像素精度最佳匹配點以及相應(yīng)的運動矢量。隨之精度的不同，依次往下進(jìn)行。在分?jǐn)?shù)像素運動估計過程中參與運算的數(shù)據(jù)量大。一個宏塊進(jìn)行分像素匹配運算所需要的子塊數(shù)目量多，并且子塊的大小也不同。對于多參考幀，需要運算的子塊數(shù)會成倍增長。在分像素運動估計中需要先用濾波器完成不用精度下的插值，而插值后的數(shù)據(jù)會劇增。這些插值得到的分像素會在運動估計和幀間運動補償?shù)倪^程中重復(fù)使用，所以盡可能利用過程數(shù)據(jù)復(fù)用就能有效減小硬件實現(xiàn)代價。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種分像素運動估計中使用數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分配方法， 提高了運動估計的速度，節(jié)省了硬件資源。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種分像素運動估計中使用數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分配方法，其特征在于，具體步驟如下步驟1、設(shè)置寄存器堆RF，將整像素運動估計得到的運動矢量MV與外部輸入的插值數(shù)據(jù)地址進(jìn)行匹配，得出寄存器堆RF的片選信號Cen，根據(jù)片選信號Cen選擇有效的分像素數(shù)據(jù)，并存入寄存器堆RF;步驟2、按照半像素匹配規(guī)則，從寄存器堆RF中讀取半像素匹配位置的數(shù)據(jù)；步驟3、按照四分之一像素匹配規(guī)則，從寄存器堆RF中讀出求四分之一像素所需的半像素數(shù)據(jù)。其中，對寄存器堆RF進(jìn)行數(shù)據(jù)的存入和讀取是通過讀寫使能信號Wen來實現(xiàn)的。步驟1的具體方法如下步驟1. 1、將插值完成的半像素數(shù)據(jù)逐行送入，隨之送入的還有其行地址；步驟1. 2、由整像素運動估計IME送出的運動矢量MV，經(jīng)過地址變換，得到半像素運動估計所需數(shù)據(jù)塊在搜索窗口中的地址范圍；步驟1. 3、使用地址匹配器對步驟1. 1的行地址進(jìn)行命中匹配，如果該行地址在步驟1. 2的地址，則為命中，否則為非命中，并將命中的數(shù)據(jù)存入寄存器堆RF。本發(fā)明方法將有效數(shù)據(jù)實時接收并存儲，合理分配從前一流水級送入的分像素數(shù)據(jù)，將有效數(shù)據(jù)存入寄存器堆RF中，然后將分像素數(shù)據(jù)按照分像素的匹配特點讀出，使經(jīng)過插值得出的分像素數(shù)據(jù)使用率達(dá)到100%，再次使用率降為0，大大提高了處理效率，并且可以增加數(shù)據(jù)路由的個數(shù)，以并行結(jié)構(gòu)提高處理速度而不增加插值模塊的輸入輸出端口 (I/O)個數(shù)。


圖1是本發(fā)明方法所用的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明方法對寄存器堆的讀寫時序圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明一種分像素運動估計中使用數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分配方法， 具體步驟如下步驟1、設(shè)置寄存器堆RF(regiSter file)，將整像素運動估計IME(Integer motion estimation)得到的運動矢量MV (motion ventor)、與外部輸入的插值數(shù)據(jù)地址進(jìn)行匹配，得出寄存器堆RF的片選信號Cen，根據(jù)片選信號Cen選擇有效的分像素數(shù)據(jù)，并存入寄存器堆RF。步驟1的具體方法如下步驟1. 1、將插值完成的半像素數(shù)據(jù)逐行送入，隨之送入的還有其行地址 address_sw0在送入數(shù)據(jù)后，先把送入的插值完成的半像素數(shù)據(jù)根據(jù)列信息進(jìn)行移位，取出相應(yīng)的有效數(shù)據(jù)，再把得到的有效數(shù)據(jù)按照半像素的位置關(guān)系進(jìn)行拼接，直至得到存入RF的數(shù)據(jù)。步驟1.2、由整像素運動估計IME送出的在搜索窗口 search window中的運動矢量 MV，經(jīng)過地址變換，得到半像素運動估計所需數(shù)據(jù)塊在搜索窗口 search window中的地址范圍，即起始地址到終止地址addr_sta addr_end。其中，地址變換時，運動矢量MV是根據(jù)不同的分割模式進(jìn)行不同的分解，得到所需要匹配的地址。步驟1. 3、使用地址匹配器對步驟1. 1的行地址addreSS_SW進(jìn)行命中匹配，如果該行地址在步驟1. 2的地址范圍addr_Sta addr_end內(nèi)，則為命中，否則為非命中，將命中的數(shù)據(jù)存入寄存器堆RF。如圖2所示，本發(fā)明方法中，對寄存器堆RF進(jìn)行數(shù)據(jù)的存入和讀取是通過讀寫使能信號Wen來實現(xiàn)的。其中，片選信號Cen有效時，通過讀寫使能信號Wen對寄存器堆RF 進(jìn)行讀寫操作。如圖2所示當(dāng)片選信號Cen為低電平，讀寫使能信號Wen為低電平時，數(shù)據(jù)Data被存入寄存器堆RF中；當(dāng)片選信號Cen為低電平，讀寫使能信號Wen為高電平時， 從寄存器堆RF中讀出所需要的數(shù)據(jù)。通過計數(shù)器來統(tǒng)計匹配命中的片選信號Cen的個數(shù)，也就是統(tǒng)計了存入寄存器堆 RF的數(shù)據(jù)的個數(shù)，當(dāng)寄存器堆RF沒有被填滿時，讀寫使能信號Wen都為低電平就繼續(xù)對寄存器堆RF寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)寄存器堆RF被填滿后，讀寫使能信號Wen變?yōu)楦唠娖?，此時就不再對寄存器堆RF寫入數(shù)據(jù)而是開始讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)寄存器堆RF中的數(shù)據(jù)存入完畢后，開始讀取數(shù)據(jù)。步驟2、按照半像素匹配規(guī)則，從寄存器堆RF中讀取半像素匹配位置的數(shù)據(jù)。此時，讀寫使能信號Wen為高電平。步驟3、按照四分之一像素匹配規(guī)則，從寄存器堆RF中讀出求四分之一像素所需的半像素數(shù)據(jù)。此時，讀寫使能信號Wen為高電平。在分像素運動估計中，本發(fā)明方法步驟2和步驟3得到的數(shù)據(jù)，輸出至后續(xù)模塊并用于計算SATD值(即殘差)，經(jīng)過比較，最終得到分像素運動估計的運動矢量MV。如下表所示為本實施例的基本性能參數(shù)。其中寄存器堆RF有16組，每個RF的大小為IlXllXSbits ；寫周期為80個時鐘周期，不同的插值窗口大小對應(yīng)的寫周期也不一樣；讀一個寄存器堆RF需要11個周期，所以讀周期最大為176個周期。
權(quán)利要求
1.一種分像素運動估計中使用數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分配方法，其特征在于，具體步驟如下步驟1、設(shè)置寄存器堆RF，將整像素運動估計得到的運動矢量MV與外部輸入的插值數(shù)據(jù)地址進(jìn)行匹配，得出寄存器堆RF的片選信號Cen，根據(jù)片選信號Cen選擇有效的分像素數(shù)據(jù)，并存入寄存器堆RF;步驟2、按照半像素匹配規(guī)則，從寄存器堆RF中讀取半像素匹配位置的數(shù)據(jù)；步驟3、按照四分之一像素匹配規(guī)則，從寄存器堆RF中讀出求四分之一像素所需的半像素數(shù)據(jù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種分像素運動估計中使用數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分配方法， 其特征在于，對寄存器堆RF進(jìn)行數(shù)據(jù)的存入和讀取是通過讀寫使能信號Wen來實現(xiàn)的。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種分像素運動估計中使用數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分配方法， 其特征在于，步驟1的具體方法如下步驟1.1、將插值完成的半像素數(shù)據(jù)逐行送入，隨之送入的還有其行地址；步驟1. 2、由整像素運動估計IME送出的運動矢量MV，經(jīng)過地址變換，得到半像素運動估計所需數(shù)據(jù)塊在搜索窗口中的地址范圍；步驟1. 3、使用地址匹配器對步驟1. 1的行地址進(jìn)行命中匹配，如果該行地址在步驟 1.2的地址，則為命中，否則為非命中，并將命中的數(shù)據(jù)存入寄存器堆RF。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分像素運動估計中使用數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分配方法，具體步驟如下設(shè)置寄存器堆RF，將運動矢量與插值數(shù)據(jù)地址進(jìn)行匹配，得出寄存器堆RF的片選信號Cen，根據(jù)片選信號Cen選擇有效的分像素數(shù)據(jù)，并存入寄存器堆RF；按照半像素匹配規(guī)則，從寄存器堆RF中讀取半像素匹配位置的數(shù)據(jù)；按照四分之一像素匹配規(guī)則，從寄存器堆RF中讀出求四分之一像素所需的半像素數(shù)據(jù)。本發(fā)明提高了運動估計的速度，節(jié)省了硬件資源。
文檔編號H04N7/26GK102420984SQ201110370880
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者余寧梅, 孔睿, 賈文華, 顧梅花 申請人:西安理工大學(xué)