基于四步搜索塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)的流水線結(jié)構(gòu)及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、運(yùn)動(dòng)估計(jì)是視頻信息處理中的關(guān)鍵技術(shù)，主要目的是獲取視頻圖像的運(yùn)動(dòng)信息，實(shí)現(xiàn)視頻信息的壓縮。然而，在視頻壓縮編碼系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的計(jì)算量占整個(gè)系統(tǒng)計(jì)算量的60-80％，其實(shí)現(xiàn)算法直接影響到系統(tǒng)的效率，因此尋找實(shí)現(xiàn)簡單、快速、高效的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法成為視頻信息處理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于基于塊匹配的運(yùn)動(dòng)估計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，從而被大多數(shù)視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)所采用。其中全搜索是一種最簡單、最直接的塊匹配算法，但該算法的計(jì)算量太高很難滿足實(shí)時(shí)視頻處理要求，從而導(dǎo)

2、致了很多快速塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的出現(xiàn)。在這些算法中，四步搜索算法充分考慮了真實(shí)的視頻序列中運(yùn)動(dòng)矢量的中心偏置特性，從而提高了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的搜索速度和搜索質(zhì)量。雖然目前研究者提出了一些四步搜索算法的硬件實(shí)現(xiàn)方法，但這些方法所需要的硬件資源較多、數(shù)據(jù)復(fù)用率低，因此尋找有效的實(shí)現(xiàn)方法成為研究者的主要任務(wù)。針對這些問題，從算法到硬件實(shí)現(xiàn)的角度進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)硬件結(jié)構(gòu)的研究。 本文分析了實(shí)現(xiàn)全搜索算法的各種脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)以及部分快速搜索算法的硬件

3、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了脈動(dòng)陣列雖然能獲得很高的吞吐率，但其計(jì)算處理會(huì)出現(xiàn)較長的延遲時(shí)間，給實(shí)際應(yīng)用帶來很多問題，因此不能直接用于快速搜索算法。 為了實(shí)現(xiàn)四步快速搜索算法硬件結(jié)構(gòu)中對數(shù)據(jù)流重用，提出了一種新的流水線結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)利用搜索點(diǎn)之間的候選區(qū)數(shù)據(jù)重疊的特征，將多個(gè)搜索點(diǎn)計(jì)算重復(fù)使用的數(shù)據(jù)放在移位寄存器組中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重用，減少對數(shù)據(jù)的重復(fù)訪問，加快了處理速度，滿足實(shí)際應(yīng)用要求。 根據(jù)新的流水線結(jié)構(gòu)，提出以處理單元計(jì)算中斷