【正文】 步的搜索，步長取決于最小 BDM的位置。 第 一 步 第 二 步 第 三 步 圖 26 新三步搜索法 Fig26 New three step search 菱形搜索法 (Diamond Search) 菱形搜索法因其搜索模板像鉆石又被稱為 “鉆石”搜索算法 [17]，它采用 LDSP（ Large Diamond Search Pattern，大鉆石搜索模板）和 SDSP（ Small Diamond Search Pattern，小鉆石搜索模板）兩種搜索模板，如圖 27所示。 新三步搜索法 (New Three Step Search) NTSS 算法 [16]彌補(bǔ)了 TSS 算法在估計(jì)運(yùn)動(dòng)不劇烈的的運(yùn)動(dòng)上的不足。 三步搜索法（ TSS），顧名思義，得到最終的運(yùn)動(dòng)矢量需要三個(gè)步驟。 全搜索算法 (FS)的規(guī)則最簡單的，但運(yùn)算量卻占到了視頻壓縮編碼過程的 70%左右，當(dāng)搜索范圍為 (f,+f)時(shí)，需要進(jìn)行 (2f+1)2次的運(yùn)算，因此加大了實(shí)時(shí)性實(shí)現(xiàn)的難度，要想實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，就需要很高的硬件水平。準(zhǔn)確度越高，殘差值越小，編碼后需要傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)就越少，降低了傳輸帶寬。 物體運(yùn)動(dòng) 具有 連續(xù)性，相鄰兩幀之間不 可能都是 是以整像素為基本單位的 運(yùn)動(dòng)的 ，可能是以 1/2 像素 或者 1/4 像素等亞像素 作為 運(yùn)動(dòng) 單位的。當(dāng)搜索區(qū)域增大時(shí)，雖然能在一定程度上提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)的準(zhǔn)確度，但是增大了計(jì)算量，這就意味著將要占用更多的硬件資源。確定了需 要采用的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法和搜索范圍的大小，匹配準(zhǔn)則對運(yùn)動(dòng)估計(jì)精度的影響可以忽略不計(jì)，但采用SAD 能夠明顯的降低計(jì)算復(fù)雜度，它和 MAD 相比只是少了一個(gè)除法因子，其它一樣，雖然如此，但它卻和 MAD 準(zhǔn)則有著相同的匹配效果。 （ 2）最小均方誤差函數(shù) (MSE)。因此有必要選擇合適的塊大小，滿足既定的前提。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男ЧQ于運(yùn)動(dòng)矢量的精確程度， 運(yùn)動(dòng)矢量的精確程度又取決于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的準(zhǔn)確度，因此，選擇一個(gè)好的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法很重要。 運(yùn)動(dòng)估計(jì)能夠大大減小幀間存在的大量時(shí)間冗余，增大了視頻壓縮比，也就減少了視頻需要傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，減小了傳輸帶寬，因此它在視頻壓縮處理中起著很大的作用。其主要優(yōu)點(diǎn)【 15】 有以下幾點(diǎn) : (l)更高的編碼效率。 第六章 總結(jié)與展望，總結(jié)了本文完成的主要工作，指出了其中存在的不足之處，為以后的研究指明了方向。 第二章 介紹了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的概念和塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)的原理，詳細(xì)介紹了塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)中的幾項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)以及它們對運(yùn)動(dòng)估計(jì)效果的影響，對 全搜索算法（ FS）和幾種常用的效果不錯(cuò)的快速搜索算法 在匹配速度、運(yùn)算量、匹配效果、硬件實(shí)現(xiàn)起來的難易程度等方面進(jìn)行了對比分析。為了滿足人們在日常生活和工作中對實(shí)時(shí)通信和娛樂的需求，大力發(fā)展 基于 FPGA 的視頻編碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，將會(huì)贏得很大的市場。 FPGA 作為一種新型的邏輯器件，擁有強(qiáng)大的并行運(yùn)行能力和很高的計(jì)算速度。僅僅靠 DSP 芯片來完成運(yùn)算量龐大的 視頻編碼算法已沒有一點(diǎn)優(yōu)勢可言，雖然 DSP芯片擁有強(qiáng)大的數(shù)字信號處理能力，但無法完成復(fù)雜的控制操作。為了促進(jìn) ，國內(nèi)外在優(yōu)化 算法各個(gè)模塊的同時(shí)，提出了很多像三步搜索法、鉆石搜索法、 混合非對稱十字多六邊形格點(diǎn) 搜索 等 算法，這些算法降低了計(jì)算復(fù)雜度，減小了運(yùn)算量，效果也不錯(cuò)，也提出了現(xiàn)在最常用的匹配準(zhǔn)則： SAD 準(zhǔn)則，大大降低了 計(jì)算復(fù)雜度。 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算雜度高，運(yùn)算量也龐大，要想在實(shí)時(shí)方面得到很好的應(yīng)用，就必須要考慮用硬件來實(shí)現(xiàn)。為了更好的生活和娛樂，數(shù)字視頻的質(zhì)量需要不斷的提高，因此加大了對數(shù)字視頻編碼 技術(shù)的研究。 Video Coding。先簡要描述了 標(biāo)準(zhǔn)及其性能，對塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)原理和相關(guān)參數(shù)對運(yùn)動(dòng)估計(jì)效果的影響進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。 2020年 3月份， ITUT（國際電信聯(lián)盟）頒布了 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。由于搜索區(qū)域中的相鄰參考塊之間有一定的數(shù)據(jù)重疊，為了重用這些重疊數(shù)據(jù)，提出了本文的數(shù)據(jù)流，根據(jù)數(shù)據(jù)流的特點(diǎn)給出了相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)，采用串入并出的流水線 ，提高了計(jì)算速度的同時(shí)也大大減小了 I/O 帶寬。 Pulsating Structure 目錄 i 目 錄 1 前言 ........................................................................................................................................... 1 研究背景與意義 ................................................................................................................. 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................................. 2 論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排 ......................................................................................... 3 主要研究內(nèi)容 ........................................................................................................... 3 論文的章節(jié)安排 ........................................................................................................ 3 2 運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的介紹 ............................................................................................................... 5 ................................................................................................................... 5 運(yùn)功估計(jì)技術(shù)的概述 .......................................................................................................... 6 運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基本概念 ................................................................................................. 6 運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基本過程 .................................................................................................. 6 塊匹配技術(shù)概述 ................................................................................................................. 6 塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)的參數(shù)和準(zhǔn)則 ............................................................................................ 7 分塊大小 .................................................................................................................. 7 匹配準(zhǔn)則 .................................................................................................................. 8 搜索策略 .................................................................................................................. 9 搜索范圍的確定 ........................................................................................................ 9 算法評定指標(biāo) ........................................................................................................... 9 估計(jì)精度 ................................................................................................................ 10 經(jīng)典塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法介紹和性能分析 ...........................................................................11 全搜索算法（ FS） ...................................................................................................11 三步搜索法 （ TSS） .............................................................................................. 12 新三步搜索法 (New Three Step Search) ..................................................................... 13 菱形搜索法 (Diamond Search) .................................................................................. 14 四步搜索法 (Four Step Search) .................................................................................. 15 混合非對稱十字多六邊形格點(diǎn)搜索 （ UMHexagonS） ............................................... 16 本章小結(jié) .......................................................................................................................... 17 3 運(yùn)動(dòng)估計(jì)的經(jīng)典硬件結(jié)構(gòu) ..................................................................................................... 19 流水線技術(shù)概述 ............................................................................................................... 19 脈動(dòng)陣列概述 ................................................................................................................... 20 全搜索運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的硬件結(jié)構(gòu) ....................................................................................... 20 經(jīng)典的 1D 脈動(dòng)結(jié)構(gòu) ............................................................................................. 21 AB1 類型的 1D 脈動(dòng)結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 23 AS2 類型的 2D 脈動(dòng)結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 24 AB2 類型的