[发明专利]图像处理系统中的运动估计

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理系统中的运动估计，并尤其涉及使用互相关。

背景技术

特别地，本发明解决了在源图片的一小部分与被取作参考图片的另一图片的对应形状和大小的部分之间搜索最佳匹配的问题。如果源图片部分的形状被限制为取自源图片的16×16像素的正方形宏块，并且参考图片取自同一视频序列中附近的另一位置，则该应用变为在视频压缩处理中通常使用的基于块的运动估计的熟悉问题。

原则上，标准的互相关数学方法可以代替更常用的绝对误差和(SAD)方法而应用于基于块的运动估计问题。

此外，文献中众所周知的是，可以通过二维傅立叶变换来高效地计算非归一化2-D互相关表面。然而，非归一化互相关不能很好地适用于运动估计。

发明内容

本发明的目的是至少改善现有技术中的上述缺点。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于图像处理的运动估计器，其被配置成通过使用变换域找出源图片的一部分和参考图片中的搜索区域的一部分之间的二维归一化互相关系数表面的最大值，来找出从参考搜索区域的所述部分到源图片的所述部分的运动矢量。

优选地，该运动估计器还包括：连接到运动估计器的第一输入端的算术平均级，其被配置成获得表示源图片的所述部分的元素的第一序列的算数平均值，并从每个元素中减去该算术平均值以形成零均值序列；连接到算术平均级的填充级，其被配置成用零将零均值序列填充到表示参考搜索区域的第二序列的长度以形成填充序列；连接到填充级的第一二维快速傅立叶变换级，其被配置成获得填充序列的傅立叶变换；复共轭级，其被连接到第一二维快速傅立叶变换级，并被配置成形成变换后的填充序列的复共轭。

优选地，该运动估计器还包括：第二二维快速傅立叶变换级，其被连接到运动估计器的第二输入端，并被配置成执行第二序列的快速傅立叶变换；乘法级，其被连接到复共轭级和第二二维快速傅立叶变换级，并被配置成将变换后的填充序列的复共轭的元素乘以变换后的第二序列的元素以形成变换后的非归一化互相关；第一二维快速傅立叶逆变换级，其被连接到乘法级，并被配置成形成非归一化互相关；以及量值平方级，其被连接到第一二维快速傅立叶逆变换级，并被配置成求非归一化互相关的元素的量值的平方，以形成平方后的非归一化互相关。

优选地，该运动估计器还包括：第二平方级，其被连接到运动估计器的第二输入端，并被配置成求第二序列的元素的平方以形成平方后的搜索区域；第三二维快速傅立叶变换级，其被连接到第二平方级，并被配置成形成平方后的搜索区域的变换；第三乘法级，其被连接到第三二维快速傅立叶变换级，并被配置成与归一化矩阵的傅立叶变换的复共轭相乘以形成平方后的搜索区域的变换后的本地和；以及第三二维快速傅立叶逆变换级，其被连接到第三乘法级，并被配置成形成平方后的搜索区域的本地和。

有利地，该运动估计器还包括：连接到第二二维快速傅立叶变换级的第二乘法级，其被配置成将变换后的搜索区域的元素乘以傅立叶变换后的归一化矩阵的复共轭以形成变换后的本地和；第二二维快速傅立叶逆变换级，其被连接到第二乘法级，并被配置成形成每个元素的本地和；第一平方级，其被连接到第二二维快速傅立叶逆变换级，并被配置成求本地和的平方以形成平方后的本地和；除法器级，其被连接到第一平方级，并被配置成将平方后的本地和除以第一序列中的元素个数以形成成比例的平方后的本地和；减法级，其被连接到除法器级和第三二维快速傅立叶逆变换级，并被配置成从平方后的搜索区域的本地和中减去成比例的平方后的本地和，以形成归一化互相关系数的平方后的归一化因子。

便利地，该运动估计器还包括：第二除法器级，其被连接到减法级和量值平方级，并被配置成将平方后的非归一化互相关因子除以平方后的归一化因子以形成归一化互相关系数的平方并将其输出到求最大值级，该求最大值级被配置成求归一化互相关系数的最大值以为源宏块找出最佳运动矢量。

有利地，该运动估计器适用于具有隔行扫描图场(interlaced field)的视频信号，在隔行扫描图场中，图场分别作为实部和虚部被并行地处理。

便利地，该运动估计器还包括连接到第一输入端的第一分割图场级，其被配置成将第一序列分割成分别表示第一和第二隔行扫描图场的两个序列和上述的并行流，用于分别计算每个图场的归一化互相关系数的分子。