基于FPGA的运动估计算法优化和硬件架构设计

发布时间：2022-01-12 23:58

　　高效视频编码（HEVC）是一种重要的新型视频编码标准,具有高效的视频编码性能。与上一代编码标准相比,HEVC中ME算法具有高密度计算要求,在系统计算过程中会占据整个编码的大部分时间,同时无法通过硬件设计从而有效实现。因此在保证编码性能的前提下,为降低系统硬件设计复杂度及系统架构内部的资源消耗,提高系统硬件的处理速度,提出基于FPGA的运动估计算法优化方法及硬件架构设计。采用HEVC视频编码的并行技术,改进DS搜索算法的硬件架构。在Xilinx的Virtex-7下进行综合实验,并与其他设计进行相比。该设计可以更好地在FPGA上实现可用资源,使FHD达到30帧/秒的实时处理速率。 

【文章来源】：计算机应用与软件. 2020,37(07)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

TZSearch算法

改进的钻石搜索算法(Improved Diamond Search,IDS)是使用菱形搜索算法的搜索路径方法,如图3所示。该模式是轴对称,并且在水平和垂直方向上具有相同的优先级。在DS算法中测试和计算两种类型的钻石图案:小钻石图案和大钻石图案。

DS算法认为是降低计算复杂度的主要研究目标,钻石搜索算法基于具有不同坐标的多个钻石计算,即具有不同距离的钻石,距离为1,2,4,8,16,32,64。因此,当优化一个钻石时间时,仅通过修改距离参数,另一个时间将减少,这将导致所有DS时间减少,并且节省ME时间。图4是IDS算法具体流程图。在IDS算法中,迭代7次,搜索步长SD为集合{1,2,4,8,16,32,64},利用SDS与LDS方法计算算法迭代过程中的最佳距离B_distance,利用FPGA并行处理结构加速IDS算法使算法性能进一步优化。

【参考文献】：
期刊论文
[1]HEVC的异构钻石模板快速搜索算法[J]. 唐浩漾,程颖涛,郭娜,孙梓巍,王婧.  计算机工程与应用. 2018(18)
[2]双十字搜索算法的快速块匹配运动估计[J]. 刘海华,雷奕,谢长生.  计算机研究与发展. 2006(09)



本文编号：3585691