視頻編碼的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償匹配方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多媒體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種視頻編碼的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償匹配方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)中，視頻編碼需要采用搜索算法。傳統(tǒng)的搜索算法包括:全搜索法(Full Search Method，F(xiàn)SM)、菱形搜索(Diamond Search，DS)法、三步(Three StepSearch，TSS)算法、四步(Four Step Search，F(xiàn)SS)算法、八邊形算法、雙十字算法等。傳統(tǒng)的搜索算法多基于上下文的參考宏塊，可以很好的參考上下文，利用區(qū)域圖像運(yùn)動(dòng)的相似性，并對(duì)中央處理器(Central Processing Unit，CPU)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，能夠得到較好的畫質(zhì)和編碼速度。
[0003]但是，由于上述算法都是基于CPU給出的搜索模板的算法，隨著圖像分辨率、幀率大幅提升，CPU的并行處理無法滿足精確的圖像處理要求，在CPU上執(zhí)行的搜索算法劣勢(shì)凸顯，存在處理速度慢、精確度低等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題
[0005]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，如何在視頻編碼中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，以快速、準(zhǔn)確地獲得期望的圖像塊的運(yùn)動(dòng)向量，從而減少壓縮時(shí)間，改善編碼質(zhì)量。
[0006]解決方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供了一種視頻編碼的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償匹配方法，包括:
[0008]中央處理器CPU從待處理視頻中提取當(dāng)前幀圖像和參考幀圖像，并將所提取的幀圖像發(fā)送給圖形處理器GPU;
[0009]所述GPU對(duì)所述參考幀圖像進(jìn)行至少一次插值處理，得到多個(gè)插值圖像；
[0010]所述GPU對(duì)所述當(dāng)前幀圖像進(jìn)行劃分得到多個(gè)預(yù)測(cè)塊；
[0011]所述GPU根據(jù)各所述預(yù)測(cè)塊在所述參考幀圖像和各所述插值圖像內(nèi)進(jìn)行塊匹配搜索；
[0012]根據(jù)所述塊匹配搜索的結(jié)果，確定所述當(dāng)前幀圖像的期望圖像塊的運(yùn)動(dòng)向量。
[0013]對(duì)于上述方法，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GPU根據(jù)各所述預(yù)測(cè)塊在所述參考幀圖像和各所述插值圖像內(nèi)進(jìn)行塊匹配搜索，包括:
[0014]所述GHJ根據(jù)所述預(yù)測(cè)塊的位置在所述參考幀圖像內(nèi)進(jìn)行第一菱形蜂窩匹配搜索，以確定期望的整像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量；
[0015]對(duì)于各所述插值圖像，所述GPU根據(jù)所述期望的整像素區(qū)域的位置在所述插值圖像內(nèi)進(jìn)行第二菱形蜂窩匹配搜索，以確定期望的分像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量。
[0016]對(duì)于上述方法，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GPU根據(jù)所述預(yù)測(cè)塊的位置在所述參考幀圖像內(nèi)進(jìn)行第一菱形蜂窩匹配搜索，以確定期望的整像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量，包括:
[0017]所述GPU根據(jù)所述預(yù)測(cè)塊的位置在所述參考幀圖像內(nèi)確定第一菱形區(qū)域的中心，并在所述第一菱形區(qū)域內(nèi)選取多個(gè)第一方形區(qū)域；
[0018]根據(jù)所述第一菱形區(qū)域的頂點(diǎn)像素和各所述第一方形區(qū)域的邊界像素，在所述參考幀圖像內(nèi)確定多個(gè)第一搜索塊，并將各所述第一搜索塊的像素與所述預(yù)測(cè)塊的像素進(jìn)行比較；
[0019]將各所述第一搜索塊對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果分別進(jìn)行絕對(duì)差值和SAD收斂，并根據(jù)收斂結(jié)果得到參考?jí)K的位置和運(yùn)動(dòng)向量，再根據(jù)所述參考?jí)K將各所述第一搜索塊進(jìn)行分塊平均，以確定所述期望的整像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量。
[0020]對(duì)于上述方法，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GPU根據(jù)所述期望的整像素區(qū)域的位置在所述插值圖像內(nèi)進(jìn)行第二菱形蜂窩匹配搜索，以確定期望的分像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量，包括:
[0021]所述GPU根據(jù)所述期望的整像素區(qū)域的位置在所述插值圖像內(nèi)確定第二菱形區(qū)域的中心，并在所述第二菱形區(qū)域內(nèi)選取多個(gè)第二方形區(qū)域；
[0022]根據(jù)所述第二菱形區(qū)域的頂點(diǎn)像素和各所述第二方形區(qū)域的邊界像素，在所述插值圖像內(nèi)確定多個(gè)第二搜索塊，并將各所述第二搜索塊的像素與所述預(yù)測(cè)塊的像素進(jìn)行比較；
[0023]將各所述第二搜索塊對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果分別進(jìn)行SAD收斂，并根據(jù)收斂結(jié)果得到所述期望的分像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量。
[0024]對(duì)于上述方法，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)所述塊匹配搜索的結(jié)果，確定所述當(dāng)前幀圖像的期望圖像塊的運(yùn)動(dòng)向量，包括:
[0025]所述GHJ將所述預(yù)測(cè)塊的所述期望的分像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量發(fā)送給所述CPU；
[0026]所述CPU判斷所述期望的分像素區(qū)域的位置是否處于所述第一菱形區(qū)域的邊界區(qū)域；
[0027]如果是，則所述CPU根據(jù)所述期望的分像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量計(jì)算所述當(dāng)前幀圖像的所述期望圖像塊的運(yùn)動(dòng)向量;否則所述CPU將所述期望的分像素區(qū)域的運(yùn)動(dòng)向量確定為所述當(dāng)前幀圖像的所述期望圖像塊的運(yùn)動(dòng)向量。
[0028]對(duì)于上述方法，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GPU對(duì)所述參考幀圖像進(jìn)行至少一次插值處理，得到多個(gè)插值圖像，包括:
[0029]所述GPU根據(jù)所述參考幀圖像啟動(dòng)多個(gè)并行線程執(zhí)行半像素插值處理，得到半像素插值圖像；
[0030]所述GPU根據(jù)所述參考幀圖像和所述半像素插值圖像啟動(dòng)多個(gè)并行線程執(zhí)行1/4像素插值處理，得到I /4像素插值圖像。
[0031]為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種視頻編碼的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償匹配系統(tǒng)，包括:
[0032]CPU，用于從待處理視頻中提取當(dāng)前幀圖像和參考幀圖像，并將所提取的幀圖像發(fā)送給GPU;
[0033]GPU，與所述CPU連接，用于從所述CPU接收所述當(dāng)前幀圖像和所述參考幀圖像;對(duì)所述參考幀圖像進(jìn)行至少一次插值處理，得到多個(gè)插值圖像;對(duì)所述當(dāng)前幀圖像進(jìn)行劃分得到多個(gè)預(yù)測(cè)塊;根據(jù)各所述預(yù)測(cè)塊在所述參考幀圖像和各所述插值圖像內(nèi)進(jìn)行塊匹配搜索；
[0034]所述CPU還用于根據(jù)所述塊匹配搜索的結(jié)果，確定所述當(dāng)前幀圖像的期望圖像塊的運(yùn)動(dòng)向量。
[0035]對(duì)于上述系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GPU包括:
[0036]第一匹配搜索模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測(cè)塊的位置在所述參考幀圖像內(nèi)進(jìn)行第一菱形蜂窩匹配搜索，以確定期望的整像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量；
[0037]第二匹配搜索模塊，與所述第一匹配搜索模塊連接，用于對(duì)于各所述插值圖像，根據(jù)所述期望的整像素區(qū)域的位置在所述插值圖像內(nèi)進(jìn)行第二菱形蜂窩匹配搜索，以確定期望的分像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量。
[0038]對(duì)于上述系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一匹配搜索模塊包括:
[0039]第一菱形蜂窩單元，用于根據(jù)所述預(yù)測(cè)塊的位置在所述參考幀圖像內(nèi)確定第一菱形區(qū)域的中心，并在所述第一菱形區(qū)域內(nèi)選取多個(gè)第一方形區(qū)域；
[0040]第一匹配單元，與所述第一菱形蜂窩單元連接，用于根據(jù)所述第一菱形區(qū)域的頂點(diǎn)像素和各所述第一方形區(qū)域的邊界像素，在所述參考幀圖像內(nèi)確定多個(gè)第一搜索塊，并將各所述第一搜索塊的像素與所述預(yù)測(cè)塊的像素進(jìn)行比較；
[0041]第一收斂單元，與所述第一匹配單元連接，用于將各所述第一搜索塊對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果分別進(jìn)行絕對(duì)差值和SAD收斂，并根據(jù)收斂結(jié)果得到參考?jí)K的位置和運(yùn)動(dòng)向量，再根據(jù)所述參考?jí)K將各所述第一搜索塊進(jìn)行分塊平均，以確定所述期望的整像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量。
[0042]對(duì)于上述系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二匹配搜索模塊包括:
[0043]第二菱形蜂窩單元，用于根據(jù)所述期望的整像素區(qū)域的位置在所述插值圖像內(nèi)確定第二菱形區(qū)域的中心，并在所述第二菱形區(qū)域內(nèi)選取多個(gè)第二方形區(qū)域；
[0044]第二匹配單元，與所述第二菱形蜂窩單元連接，用于根據(jù)所述第二菱形區(qū)域的頂點(diǎn)像素和各所述第二方形區(qū)域的邊界像素，在所述插值圖像內(nèi)確定多個(gè)第二搜索塊，并將各所述第二搜索塊的像素與所述預(yù)測(cè)塊的像素進(jìn)行比較；
[0045]第二收斂單元，與所述第二匹配單元連接，用于將各所述第二搜索塊對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果分別進(jìn)行SAD收斂，并根據(jù)收斂結(jié)果得到所述期望的分像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量。
[0046]對(duì)于上述系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GPU還用于將所述預(yù)測(cè)塊的所述期望的分像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量發(fā)送給所述CPU;
[0047]所述CPU還用于判斷所述期望的分像素區(qū)域的位置是否處于所述第一菱形區(qū)域的邊界區(qū)域;如果是，則根據(jù)所述期望的分像素區(qū)域的位置和運(yùn)動(dòng)向量計(jì)算所述當(dāng)前幀圖像的所述期望圖像塊的運(yùn)動(dòng)向量;否則將所述期望的分像素區(qū)域的運(yùn)動(dòng)向量確定為所述當(dāng)前幀圖像的所述期望圖像塊的運(yùn)動(dòng)向量。
[0048]對(duì)于上述系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GPU還包括:插值模塊，用于根據(jù)所述參考幀圖像啟動(dòng)多個(gè)并行線程執(zhí)行半像素插值處理，得到半像素插值圖像;根據(jù)所述參考幀圖像和所述半像素插值圖像啟動(dòng)多個(gè)并行線程執(zhí)行1/4像素插值處理，得到1/4像素插值圖像。
[0049]有益效果
[0050]本發(fā)明實(shí)施例采用GPU執(zhí)行幀圖像的插值、分塊與塊匹配搜索的大量運(yùn)算，采用CPU處理少量運(yùn)算，由于采用GPU處理編碼過程中最復(fù)雜也最耗能的搜索部分，能夠充分利用顯卡的大規(guī)模并發(fā)性，從而大幅提升視頻編碼