基于四步搜索塊匹配運動估計的流水線結(jié)構(gòu)及其FPGA實現(xiàn).pdf

1、運動估計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動信息，實現(xiàn)視頻信息的壓縮。然而，在視頻壓縮編碼系統(tǒng)中運動估計的計算量占整個系統(tǒng)計算量的60-80％，其實現(xiàn)算法直接影響到系統(tǒng)的效率，因此尋找實現(xiàn)簡單、快速、高效的運動估計算法成為視頻信息處理領(lǐng)域的一個研究熱點。由于基于塊匹配的運動估計容易實現(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，但該算法的計算量太高很難滿足實時視頻處理要求，從而導(dǎo)

2、致了很多快速塊匹配運動估計算法的出現(xiàn)。在這些算法中，四步搜索算法充分考慮了真實的視頻序列中運動矢量的中心偏置特性，從而提高了運動估計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，從算法到硬件實現(xiàn)的角度進行了運動估計硬件結(jié)構(gòu)的研究。 本文分析了實現(xiàn)全搜索算法的各種脈動陣列結(jié)構(gòu)以及部分快速搜索算法的硬件

3、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了脈動陣列雖然能獲得很高的吞吐率，但其計算處理會出現(xiàn)較長的延遲時間，給實際應(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)利用搜索點之間的候選區(qū)數(shù)據(jù)重疊的特征，將多個搜索點計算重復(fù)使用的數(shù)據(jù)放在移位寄存器組中，從而實現(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)，提出以處理單元計算中斷