江 飞，杨 奕，杨 兵

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏 无锡 214035）

1 引言

视频压缩是数字视频信号传输和储存的必要手段，一般我们采用基于预测和变换的混合编码技术，它们在H.261、H.262、H.263和MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4标准中已经被采纳。在这种编码技术中运动估计占有很重要的地位，也耗费了视频编码中大部分的计算时间。通常能够得到精确和平滑的运动场矢量的运动估计方法都比较复杂，如光流场运动估计、贝叶斯运动估计、基于小波的分层估计，甚至基于全搜索的块匹配法等，需要大量的计算时间，并不适合实际的软件和硬件实现。而一些在实际中经常采用的快速运动估计方法如快速块匹配法（三步法、四步法、菱形搜索法）基本可以满足实际视频显示的效果，并且在硬件方面也较容易实现。本文介绍的就是一种基于快速块匹配法的硬件实现。

2 MEP设计目标

六种工作模式如表1所示。

RW支持掩模：即在有掩模的区域不作运算。

在最大的模式（64×64 →128×128）下，运算时间不超过5ms（工作频率为33MHz）。

输出全部的运算结果及其最小的三个值和相应的坐标。

设计定义如下：

PW：Peak Window（顶点窗，顶点区域）；RW：Reference Window（参考窗）；SW：Search Window（搜索窗）；PE：Processor Element（处理单元）。

SW及RW中坐标的定义如图1。

表1 工作模式

图1 RW和SW坐标定义

Error（i，j）：对应（i，j）顶点的运算结果（本文的结果、运算结果都是Error）。

3 MEP算法原理

为了使256个PE能全部高效运作，并行算法的设计成了本项目目标能否实现及芯片性能的关键。用户的要求是遍历整个搜索窗口，并且找出3个最优值及其坐标，这决定了我们对每个顶点都要作运算，运算的数学表达式为：ΣΣ|SW（i，j）-RW（i，j）|。……