專利名稱：用于圖象信號編碼系統(tǒng)中的當(dāng)前幀預(yù)測方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖象信號編碼方法和裝置；具體地涉及預(yù)測當(dāng)前幀信號的方法和裝置，以減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
眾所周知，數(shù)字圖象信號的傳輸可獲得的視頻圖象的質(zhì)量比模擬信號的傳輸要高。當(dāng)包括圖象幀序列的圖象信號以數(shù)字形式壓縮時，產(chǎn)生基本的數(shù)據(jù)量用于傳輸，特別是在高清晰度電視系統(tǒng)中?？墒?，由于常規(guī)傳輸頻道可獲得的頻帶寬度是有限的，為了傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的基本量，不可避免地要壓縮或減少傳輸數(shù)據(jù)的量。在各種視頻壓縮技術(shù)中，將時間和空間壓縮技術(shù)與統(tǒng)計編碼技術(shù)組合的所謂混合編碼技術(shù)是最有效的。
大多數(shù)混合編碼技術(shù)采用運動補(bǔ)償DPCM(差分脈沖編碼調(diào)制)，兩維DCT(離散余弦變換)，DCT系數(shù)的量化，和VLC(可變長度編碼)。運動補(bǔ)償?shù)腄PCM是這樣的過程，它估算當(dāng)前幀和先前幀或?qū)韼磪⒖紟g的物體的運動，并按照物體的運動流來預(yù)測當(dāng)前幀，以產(chǎn)生代表當(dāng)前幀與其預(yù)測之間差別的差別信號。該方法在下列文章中描述了例如，Staffan Ericsson所撰的＂用于混合預(yù)測/轉(zhuǎn)換編碼的不變的及自適應(yīng)預(yù)測器”，IEEE通信學(xué)報，COM-33，No。12(December 1985)；以及Ninomiya和Ohtsuka所撰的＂一種運動補(bǔ)償幀內(nèi)編碼方案＂，IEEE通信學(xué)報，COM-30，No.1(January 1982)。
減少或使用圖象數(shù)據(jù)之間的空間多余度的兩維DCT將數(shù)字圖象數(shù)據(jù)塊例如8×8象素塊轉(zhuǎn)換成一組變換系數(shù)數(shù)據(jù)。該技術(shù)在下述文章中描述了Chen和Pratt撰寫的＂場景適應(yīng)編碼器＂，IEEE通信學(xué)報，COM-32，No.3(March 1984)。用量化器，鋸齒掃描和VLC來處理這種變換系數(shù)數(shù)據(jù)，要發(fā)射的數(shù)據(jù)量可有效地壓縮。
具體地，在運動補(bǔ)償?shù)腄PCM中，基于當(dāng)前幀和參考幀之間的運動之估算，從相應(yīng)參考幀信號中預(yù)測當(dāng)前幀信號。這種估算的運動可用代表參考幀與當(dāng)前幀之間象素位移的兩維運動矢量來描述。
有兩種基本方法來估算物體的象素位移一是一塊一塊地估算，另一個是一象素一象素地估算。
在一塊一塊運動估算時，當(dāng)前幀中的塊與其參考幀的塊比較，直到確定了最好的匹配。由此，可以估算出要發(fā)射的當(dāng)前幀的整塊的幀間位移矢量(它指明象素塊在幀之間怎樣運動)包括在幀序列中的預(yù)測的P和B幀中，可采用這種塊匹配技術(shù)，如下述文章所揭示的ITU電信標(biāo)準(zhǔn)部分研究組15，低級比特率視頻技術(shù)工作組織15/1專家組發(fā)表的＂視頻編碼測試模式TMN4 Rev1＂，(October 25，1994)，其中P或預(yù)測幀表示從其先前幀(作為參考幀)預(yù)測的幀，而B或雙向預(yù)測幀是從其先前幀和將來幀(作為參考幀)預(yù)測的。具體地，在編碼所謂的B幀時，采用了雙向運動估算技術(shù)，以產(chǎn)生向前和向后的位移矢量，其中向前的位移矢量是通過估算B幀與其先前幀(I)或預(yù)測幀(P)(作為參考幀)之間的運動而獲得的，向后的位移矢量是基于B幀和其將來(I)或P幀(作為參考幀)而產(chǎn)生的。
在塊匹配技術(shù)中，為了對當(dāng)前幀中每個搜索塊確定運動矢量，要在當(dāng)前幀的搜索塊與每個相同尺寸的志愿塊之間進(jìn)行類似性計算，志愿塊包括在參考幀中較大的搜索區(qū)域中。誤差函數(shù)比如平均絕對誤差或平均平方誤差用于在當(dāng)前幀的索塊和搜索區(qū)域中一個志愿塊之間進(jìn)行類似性測量。通過定義，運動矢量代表搜索塊與志愿塊之間具有最?。⒄`差＂或差別的位移。每個運動矢量被編碼然后由具有運動補(bǔ)償編碼方案的發(fā)射機(jī)通過傳輸頻道發(fā)射到接收機(jī)，使用所發(fā)射的運動矢量，接收機(jī)重建當(dāng)前幀。
在運動補(bǔ)償?shù)腄PCM中，可能出現(xiàn)這樣的情況，即幀序列中的運動被定位于一個物體上，其周邊或背景基本上是靜止的，或該運動是簡單的平移，例如攝像機(jī)掃換的情況。在這種情況下，幀序列的實際值與預(yù)測值之間可能只有小的差別。因此，許多運動矢量具有相同的位移?？墒牵捎谠谠撨\動補(bǔ)償編碼方案中，在發(fā)射之前所有的運動矢量都被編碼，包括具有相同位移的運動矢量，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)的低效率。
因此，本發(fā)明的基本目的是提供一種預(yù)測當(dāng)前幀信號的方法和裝置，因此增強(qiáng)數(shù)字圖象壓縮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮效率。
按照本發(fā)明的一方面，所提供的方法，用于圖象信號編碼系統(tǒng)，以基于當(dāng)前幀和參考幀產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號，其中當(dāng)前幀和參考幀包括在具有幀序列的圖象信號中，該方法包括下列步驟(a)檢測代表當(dāng)前幀與參考幀之間空間位移的方位矢量；(b)基于該方位矢量和參考幀，檢測包含可替代區(qū)域和不可替代區(qū)域的預(yù)測幀，其中可替代區(qū)域具有從參考幀選擇的象素值，不可替代區(qū)域沒有象素值；(c)將參考值與方位矢量的幅度進(jìn)行比較；和(d)基于預(yù)測幀和當(dāng)前幀和參考幀，按照步驟(c)的結(jié)果產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號，步驟(d)包括步驟(d1)如果方位矢量的幅度小于參考值，通過將位于可替代區(qū)域與不可替代區(qū)域之間邊界的可替代區(qū)域的象素值填充到不可替代區(qū)域，來產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號；和(d2)如果填充矢量的幅度大于或等于參考值，基于當(dāng)前幀和參考幀信號，利用不可替代區(qū)域的塊匹配技術(shù)來產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號。
按照本發(fā)明的另一方面，所提供的裝置，用于圖象信號編碼系統(tǒng)，以基于當(dāng)前幀和參考幀產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號，其中當(dāng)前幀和參考幀包括在具有幀序列的圖象信號中，該裝置包括方位矢量確定電路，用于檢測代表當(dāng)前幀與參考幀之間空間位移的方位矢量；預(yù)測幀發(fā)生器，基于該方位矢量和參考幀，確定包含可替代區(qū)域和不可替代區(qū)域的預(yù)測幀，其中可替代區(qū)域具有從參考幀選擇的象素值，不可替代區(qū)域沒有象素值；選擇控制器，用于將參考值與方位矢量的幅度進(jìn)行比較，從而提供選擇信息；和第一預(yù)測電路，通過將在預(yù)測幀中位
于可替代區(qū)域的象素值填充到不可替代區(qū)域，來產(chǎn)生第一預(yù)測當(dāng)前幀信號；和第二預(yù)測電路，基于方位失量和當(dāng)前幀和參考幀信號，利用不可替代區(qū)域的塊匹配技術(shù)來產(chǎn)生第二預(yù)測當(dāng)前幀信號，以及一個選擇器，響應(yīng)選擇信息選擇第一預(yù)測當(dāng)前幀信號或第二預(yù)測當(dāng)前幀信號作為預(yù)測當(dāng)前幀信號。
通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施例進(jìn)行描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將更清楚。


圖1顯示了按照本發(fā)明的圖象編碼系統(tǒng)；圖2是按照圖1所示本發(fā)明的運動補(bǔ)償單元的詳細(xì)方框圖；圖3表示了跟隨其間運動流的三個順序幀；圖4圖示了確定參考值的過程；圖5描述了按照本發(fā)明的邊界填充過程；圖6A和6B描述了按照本發(fā)明實施例的在預(yù)測幀中的不可替代區(qū)域的運動矢量檢測過程；和圖7顯示幀序列的示意圖。
參考圖1，它顯示了按照本發(fā)明的圖象編碼系統(tǒng)的方框圖，輸入圖象信號提供到幀記錄單元100。如圖7例子所示，輸入圖象信號由幀序列組成，它們具有一個內(nèi)(I)幀I1，三個雙向預(yù)測(B)幀B1，B2，B3，以及三個預(yù)測(P)幀P1，P2，P3，因此，包括I1，B1，P1，B2，P2，B3，P3的幀序列被加到幀記錄單元100，幀記錄單元100用于將幀序列記錄成記錄的圖象信號比如I1，P1，B1，P2，B2，P3，B3，產(chǎn)生B幀的雙向預(yù)測幀信號。記錄的圖象信號然后被一幀一幀地提供到幀存貯單元900。
幀存貯單元900存貯送來的每一幀信號；將存貯的幀信號作為當(dāng)前幀信號通過線L10提供到運動補(bǔ)償單元200；并一塊一塊地將當(dāng)前幀信號提供到第一開關(guān)750，當(dāng)前幀被分成具有N×M象素值的多個塊，N和M分別為正整數(shù)。
如圖1所示，圖象編碼系統(tǒng)包括第一，第二和第三開關(guān)750，770和850，按照幀編碼模式來操作它們。第一和第二開關(guān)750和770由來自常規(guī)系統(tǒng)控制器比如微處理器(未顯示)的第一幀模式控制信號來操作，以選擇性地進(jìn)行兩種幀編碼模式，即幀內(nèi)編碼模式和幀間編碼模式。因此，第一開關(guān)750在幀內(nèi)編碼模式時連接到線L70，在幀間模式時連接到線L80。按照第一幀模式控制信號SC1，第二開關(guān)770在幀內(nèi)編碼模式時打開，在幀間編碼模式時關(guān)閉。同時，第三開關(guān)850的操作響應(yīng)于第二幀模式控制信號SC2。如果當(dāng)前幀為P或I幀，第三開關(guān)850關(guān)閉，當(dāng)當(dāng)前幀為B幀時，它打開。由于開關(guān)750，770和850如上所示操作，下面將詳細(xì)描述這些開關(guān)的連接。
在幀內(nèi)編碼模式，內(nèi)幀信號，從幀存貯單元900恢復(fù)的，比如I1幀信號，作為當(dāng)前幀信號通過線L70直接加到圖象信號編碼器400。
在圖象信號編碼器400中，當(dāng)前幀信號比如利用離散余弦變換(DCT)和任何所知的量化方法被編碼成一組量化的變換系數(shù)。然后該量化的變換系數(shù)被發(fā)射到熵編碼器600和圖象信號解碼器500。
在熵編碼器600中，來自圖象信號編碼器400的量化的變換系數(shù)用比如可變長度編碼技術(shù)一起編碼；并傳送到用于發(fā)射已編碼的圖象信號的發(fā)射機(jī)(未顯示)。
同時，圖象信號解碼器500采用反量化和反離散余弦變換將來自圖象信號編碼器400的量化變換系數(shù)變換回到重建的幀內(nèi)信號。來自圖象信號解碼器500的重建幀內(nèi)信號然后作為參考幀信號被存貯在存貯單元300中，存貯單元300包括兩個幀存貯器310和320，它們通過線L20和L30分別連接到運動補(bǔ)償單元200。
在幀內(nèi)編碼模式，即，當(dāng)當(dāng)前幀為預(yù)測幀時，當(dāng)前幀信號從幀存貯單元900通過線L10一幀一幀地提供到運動補(bǔ)償單元200，并通過第一開關(guān)750一塊一塊地提供到減法器700。
在運動補(bǔ)償單元200中，當(dāng)前幀信號即預(yù)測幀基于存貯在存貯單元300中的參考幀信號被預(yù)測，以產(chǎn)生預(yù)測的當(dāng)前幀信號。在預(yù)測過程中，如上所述，P幀是從其前面的幀預(yù)測的，而B幀是從其前面和將來的幀預(yù)測的。例如，如果當(dāng)前幀為P1幀，其先前幀即在記錄的圖象信號中的I1幀被用作為參考幀。另一方面，如果當(dāng)前幀為B1幀，其先前和將來幀，即I1和P1幀被用作為參考幀。
參見圖2，它顯示了按照本發(fā)明的運動補(bǔ)償單元200的詳細(xì)方框圖，它包括方位矢量確定部分220，預(yù)測幀確定部分230，選擇控制部分240，塊形成部分250，塊匹配部分260，第一和第二幀產(chǎn)生部分270和280，以及選擇部分290。下面將描述構(gòu)成該運動補(bǔ)償單元200的每個裝置的工作。
首先，通過線L10從幀存貯單元900恢復(fù)的當(dāng)前幀信號被加到方位矢量確定部分220和塊形成部分250。通過線L20和/或線L30來自存貯單元300的參考幀信號被輸入到方位矢量確定部分220，預(yù)測幀確定部分230和塊匹配部分260。
在方位矢量確定部分220，方位矢量被如此檢測，即沿著當(dāng)前幀移動參考幀，直到找到與參考幀匹配最好的移動參考幀，其中方位矢量代表當(dāng)前幀與最好匹配的移動的參考幀之間的空間位移。最好匹配的移動的參考幀與當(dāng)前幀之間的空間位移，在其重疊區(qū)域的相應(yīng)的象素值之間具有最小的誤差或差別。該誤差被定義為平均絕對誤差或平均平方誤差，它用于進(jìn)行參考幀與當(dāng)前幀之間的類似性測量。
例如，圖3所示，在上述過程中，如果當(dāng)前幀CF為P幀，當(dāng)前幀CF與先前幀PF之間的空間位移被檢測為當(dāng)前幀CF的方位矢量?；蛘撸绻鸅幀作為當(dāng)前幀輸入，對于向后的位移矢量BMV1和向前的位移矢量FMV1，對應(yīng)于具有最小誤差的幀的位移矢量被確定為當(dāng)前幀CF的方位矢量，其中BMV1代表當(dāng)前幀CF與其將來幀SF之間的空間位移，而FMV1則顯示當(dāng)前幀CF與其先前幀PF之間的空間位移。此后，為了簡述的目的，假設(shè)FMV1被確定為當(dāng)前幀CF的方位矢量。在部分220處產(chǎn)生的方位矢量FMV1被提供到線L50上，并送到預(yù)測幀確定部分230，塊形成部分250，塊匹配部分260，和選擇控制部分240。
如圖4所述，預(yù)測幀確定部分230通過按照方位矢量來移動參考幀，即先前幀PF來產(chǎn)生包含＂可替代區(qū)域＂和＂不可替代區(qū)域＂的預(yù)測幀。＂可替代區(qū)域＂(下面稱為并指定為10)意味著與由參考幀都覆蓋的當(dāng)前幀的一部分的區(qū)域。而＂不可替代區(qū)域＂(下面稱為并指定為20)意味著與沒有由參考幀覆蓋的當(dāng)前幀的一部分的區(qū)域?？商娲鷧^(qū)域10包含從先前幀PF恢復(fù)的象素值，而不可替代區(qū)域20不包含任何確定的象素值。在可替代區(qū)域10與不可替代區(qū)域20之間有邊界B0。該預(yù)測幀被傳送到選擇控制部分240，第一幀產(chǎn)生部分270和第二幀產(chǎn)生部分280。
選擇控制部分240具有偏差計數(shù)器241和第一，第二比較器242，243，和一個選擇信號產(chǎn)生器如圖2所示。
參看圖4，該偏差計數(shù)器241計算包括在可替代區(qū)域10中邊界區(qū)域10′中的象素值的偏差，其中邊界區(qū)域10′代表可替代區(qū)域10與通過在水平和垂直方向上移動邊界B0到可替代區(qū)域10L個象素所形成的區(qū)域之間的間隙，L是正整數(shù)。該偏差如下確定
其中α表示象素值的偏差；D表示包括在邊界區(qū)域10′中的象素值；D為邊界區(qū)域10′中的象素值的平均值；K為邊界區(qū)域10′中象素的數(shù)量。
該偏差在第一比較器242中與預(yù)定閾值TH1進(jìn)行比較，因此產(chǎn)生第一或第二比較信號，送到第二比較器243。如果該偏差大于或等于預(yù)定閾值TH1，產(chǎn)生第一比較信號COM1，如果相反，則輸出第二比較信號COM1。按照該偏差值，比較信號COM1或COM2可被用于測量，以確定邊界區(qū)域10′的象素值分配的復(fù)雜性。即，要注意，當(dāng)產(chǎn)生第一比較信號COM1時，邊界區(qū)域10′的象素值分配的復(fù)雜性高于第二比較信號COM2的情況。
響應(yīng)于按照當(dāng)前幀即P或B幀的幀類型(FT)而產(chǎn)生的第二幀模式控制信號SC2，基于第一或第二比較信號，第二比較器243確定參考值，如表1所示例。表1
如表1所示，P幀的參考值大于B幀的參考值，該參考值隨偏差值的減小而增加，即COM2的參考值大于COM1的參考值。因此，在上述情況，當(dāng)前幀為P幀，表1中第二列的值被選擇，響應(yīng)于比較信號COM1或COM2來確定參考值。
從表1選擇的參考值被輸入到選擇信號發(fā)生器244，并與從方位矢量確定部分220恢復(fù)的方位矢量的幅度進(jìn)行比較，以提供第一或第二選擇信號SS1或SS2到選擇部分290。如果方位矢量的幅度大于或等于參考值則產(chǎn)生第一選擇信號SS1，相反則產(chǎn)生第二選擇信號SS2。
同時，按照本發(fā)明的實施例，基于從預(yù)測幀確定部分230恢復(fù)的預(yù)測幀信號，第一幀產(chǎn)生部分270產(chǎn)生第一預(yù)測當(dāng)前幀信號。參見圖5，它提供的第一預(yù)測當(dāng)前幀由填充區(qū)域20A，20B和20C和可替代區(qū)域10構(gòu)成。在此，第一填充區(qū)域20A通過水平方向上把沿著垂直邊界B1的每個象素值填充到圖4中的不可替代區(qū)域20中來確定，第二填充區(qū)域20B通過垂直方向上對沿著水平邊界B2的每個象素值進(jìn)行填充來確定。另一方面，第三填充區(qū)域20C填有由第一填充區(qū)域20A的低端的象素值和第二填充區(qū)域20B的左側(cè)的象素值的平均而確定的象素值。第一預(yù)測當(dāng)前幀信號被輸入到選擇部分290。
在上述過程中，塊形成部分250檢測搜索塊，它用于基于從方位矢量確定部分220來的填充矢量FMV1和通過線L10提供的當(dāng)前幀信號而進(jìn)行的塊匹配過程。
基于來自存貯單元300的參考幀信號，塊匹配部分260檢測相應(yīng)于搜索塊和象素值并填充圖4的預(yù)測幀中的不可替代區(qū)域20的運動矢量。
參考圖6A和6B，它顯示了圖4的預(yù)測幀中的區(qū)域20的運動矢量檢測過程。
按照本發(fā)明的實施例，不可替代區(qū)域20被分成幾個區(qū)域例如A，B和C，如圖6A所示，其大小可以是相同的。從當(dāng)前幀中選擇相應(yīng)于每個區(qū)域A，B和C的搜索塊，其中，每個區(qū)域的位置和相應(yīng)的搜索塊在一幀中是相同的。區(qū)域A，B和C的搜索塊順序地加到匹配部分260。
另一方面，按照本發(fā)明的另一實施例，不可替代區(qū)域20由覆蓋不可替代區(qū)域20的多個相同尺寸搜索塊來表示，如圖6B所示，其中每個搜索塊包含H×V個象素值，H和V分別為正整數(shù)。以類似于圖6A中所用的方法，從當(dāng)前幀中選擇相同尺寸的搜索塊。相同尺寸的搜索塊被一塊一塊地傳送到塊匹配部分260。
基于從塊形成部分250產(chǎn)生的搜索塊和來自存貯單元300的參考幀信號，利用已知的塊匹配技術(shù)，塊匹配部分260執(zhí)行塊匹配過程，因此找到相應(yīng)于搜索塊的運動矢量。一旦檢測到該運動矢量，基于參考幀信號，部分260產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)牟豢商娲鷧^(qū)域，它被由該運動矢量確定的象素值覆蓋。例如對B幀進(jìn)行塊匹配過程，如果方位矢量由B幀的先前幀確定，基于B幀的將來幀，將進(jìn)行塊匹配過程，因為相應(yīng)于B幀的參考幀包含先前和將來幀。相反也是成立的。如上檢測的運動矢量被輸出到線L50，補(bǔ)償?shù)牟豢商娲鷧^(qū)域被傳送到第二幀產(chǎn)生部分280。
在第二幀產(chǎn)生部分280中，從預(yù)測幀確定部分230提供的預(yù)測幀信號和補(bǔ)償?shù)牟豢商娲鷧^(qū)域被組合，以提供第二預(yù)測當(dāng)前幀信號到選擇部分290。同時，如果在預(yù)測幀的可替代區(qū)域與補(bǔ)償?shù)牟豢商娲鷧^(qū)域之間有重疊，那么在重疊區(qū)域，來自補(bǔ)償?shù)牟豢商娲鷧^(qū)域的象素值被拋棄。
響應(yīng)于從選擇信號產(chǎn)生器244產(chǎn)生的選擇信號，選擇部分290選擇第一預(yù)測當(dāng)前幀信號或第二預(yù)測當(dāng)前幀信號，因此在線L60上提供選擇的幀信號，以作為預(yù)測當(dāng)前幀信號。如果第一選擇信號SS1被輸入到選擇部分290，選擇第二預(yù)測當(dāng)前幀信號，如果相反，選擇第一預(yù)測當(dāng)前幀信號，作為預(yù)測當(dāng)前幀信號。
回到圖1，預(yù)測當(dāng)前幀信號在減法器700中被減去線L80上的的當(dāng)前幀信號，結(jié)果數(shù)據(jù)，即代表差值象素值的誤差信號被傳送到圖象信號編碼器400，利用DCT和任何已知的量化方法，其中誤差信號被編碼成一組量化的變換系數(shù)。然后，該量化的變換系數(shù)被傳送到熵編碼器600和圖象信號解碼器500。
在熵編碼器600中量化的變換系數(shù)與方位矢量和通過線L50來自運動補(bǔ)償單元200的運動矢量一起編碼，以便被傳送到發(fā)射編碼圖象信號的發(fā)射機(jī)(未顯示)。
同時，采用反量化和反離散余弦變換，圖象信號解碼器500將量化的變換系數(shù)轉(zhuǎn)換成重建的誤差信號。來自圖象信號解碼器500的重建的誤差信號和線L60上來自運動補(bǔ)償單元200的預(yù)測當(dāng)前幀通過第二開關(guān)770在加法器800處組合，因此提供重建的幀信號。如上所述，如果當(dāng)前幀為I或P幀，重建的幀信號通過第三開關(guān)850提供到存貯單元300，以作為參考幀信號存貯。即，如果當(dāng)前幀為B幀，重建的幀信號被放棄。
存貯單元300包括比如兩個幀存貯器310和320，它們串聯(lián)連接，如圖1所示。因此，來自加法器800的重建的幀信號首先被存貯在比如第一幀存貯器320中，然后作為參考幀信號通過線L30提供到運動補(bǔ)償單元200中，如果來自加法器800的下一個重建幀信號被輸入到第一幀存貯器320，它也被一幀一幀地移動到第二幀存貯器310。因此，在P幀的幀間編碼模式中，存貯在第二幀存貯器310的重建幀信號作為參考信號通過線L20被傳送到運動補(bǔ)償單元200，對于B幀，存貯在幀存貯器310和320中的重建幀信號作為參考幀信號分別通過線L20和L30被傳送到單元200。
只要進(jìn)行圖象編碼過程，上述過程順序重復(fù)。
如上所示，按照本發(fā)明，預(yù)測當(dāng)前幀信號可由來自減法器700的差值信號，搜索塊的方位矢量和運動矢量重建。由于只檢測預(yù)測幀中不可替代區(qū)域的運動矢量，發(fā)射該運動矢量的數(shù)據(jù)量可以減少。
上面已經(jīng)結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明，但不脫離本發(fā)明的精神和范圍，普通專業(yè)技術(shù)人員可作出各種變化和改型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1，一種方法，用于圖象信號編碼系統(tǒng)，以基于當(dāng)前幀和參考幀產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號，其中當(dāng)前幀和參考幀包括在具有幀序列的圖象信號中，該方法包括下列步驟(a)檢測代表當(dāng)前幀與參考幀之間空間位移的方位矢量；(b)基于該方位矢量和參考幀，確定包含可替代區(qū)域和不可替代區(qū)域的預(yù)測幀，其中可替代區(qū)域具有從參考幀選擇的象素值，不可替代區(qū)域沒有象素值；(c)將參考值與方位矢量的幅度進(jìn)行比較；和(d)基于預(yù)測幀和當(dāng)前幀和參考幀，按照步驟(c)的結(jié)果產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號，所述步驟(D)包括步驟(d1)如果方位矢量的幅度小于參考值，通過將位于可替代區(qū)域與不可替代區(qū)域之間邊界的可替代區(qū)域的象素值填充到不可替代區(qū)域，來產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號；和(d2)如果方位矢量的幅度大于或等于參考值，基于當(dāng)前幀和參考幀信號，利用不可替代區(qū)域的塊匹配技術(shù)來預(yù)測當(dāng)前幀信號。
2，按照權(quán)利要求1的方法，其中，當(dāng)當(dāng)前幀為P或預(yù)測幀時，從作為參考幀的先前幀來預(yù)測當(dāng)前幀。
3，按照權(quán)利要求1的方法，其中，當(dāng)當(dāng)前幀為B或雙向預(yù)測幀時，從作為參考幀的先前幀和將來幀中預(yù)測當(dāng)前幀，且步驟(A)包括步驟(a1)檢測代表當(dāng)前幀與其先前幀之間空間位移的向前位移矢量；(a2)找出代表當(dāng)前幀與其將來幀之間空間位移的向后位移矢量；和(a3)提供相應(yīng)于具有較小誤差的幀的位移矢量，作為方位矢量，其中先前幀或?qū)韼恼`差被定義為平均絕對誤差或平均平方誤差，用于執(zhí)行當(dāng)前幀和先前幀或?qū)韼g的類似性測量。
4，按照權(quán)利要求1的方法，其中參考值按照下列步驟確定(p1)計算包括在可替代區(qū)域中邊界區(qū)域中的象素值的偏差，其中邊界區(qū)域代表可替代區(qū)域與通過在水平和垂直方向上移動可替代區(qū)域或不可替代區(qū)域之間的邊界到可替代區(qū)域L個象素所形成的區(qū)域之間的間隙，L是整數(shù)。(p2)將該偏差與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，因此產(chǎn)生第一或第二比較信號，如果該偏差大于或等于預(yù)定閾值，產(chǎn)生第一比較信號，如果相反，則輸出第二比較信號，和(p3)響應(yīng)于第一或第二比較信號，確定參考值，其中響應(yīng)于第一比較信號的參考值小于響應(yīng)于第二比較信號的參考值。
5，按照權(quán)利要求4的方法，其中偏差如此確定σD2=1kΣi=1k(Di-DM‾)2]]>其中α表示象素值的偏差；D表示包括在邊界區(qū)域中的象素值；D為邊界區(qū)域中的象素值的平均值；K為邊界區(qū)域中象素的數(shù)量。
6，按照權(quán)利要求5的方法，其中步驟(D2)包括步驟(d21)找出覆蓋不可替代區(qū)域的當(dāng)前幀的一部分；(d22)將所說當(dāng)前幀的部分分成多個搜索塊，每個搜索塊具有多個象素；(d23)基于參考幀對搜索塊執(zhí)行塊匹配，因此檢測相應(yīng)于搜索塊的象素值；和(d24)通過組合可替代區(qū)域和相應(yīng)于不可替代區(qū)域的搜索塊的象素值來產(chǎn)生第二預(yù)測當(dāng)前幀信號。
7，按照權(quán)利要求6的方法，其中每個搜索塊被定義為包含H×V個象素值的相同尺寸塊，H和V分別為正整數(shù)。
8，一種裝置，用于圖象信號編碼系統(tǒng)，以基于當(dāng)前幀和參考幀產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號，其中當(dāng)前幀和參考幀包括在具有幀序列的圖象信號中，該裝置包括裝置，用于檢測代表當(dāng)前幀與參考幀之間空間位移的方位矢量；裝置，基于該方位矢量和參考幀，確定包含可替代區(qū)域和不可替代區(qū)域的預(yù)測幀，其中可替代區(qū)域具有從參考幀選擇的象素值，不可替代區(qū)域沒有象素值；裝置，用于將參考值與方位矢量的幅度進(jìn)行比較而提供選擇信息；裝置，通過將位于可替代區(qū)域的象素值填充到不可替代區(qū)域，來產(chǎn)生第一預(yù)測當(dāng)前幀信號；裝置，基于方位失量當(dāng)前幀和參考幀信號，利用不可替代區(qū)域的塊匹配技術(shù)來產(chǎn)生第二預(yù)測當(dāng)前幀方位信號；和裝置，響應(yīng)于選擇信息，選擇第一預(yù)測當(dāng)前幀信號或第二預(yù)測當(dāng)前幀信號，作為預(yù)測當(dāng)前幀信號。
9，按照權(quán)利要求8的裝置，其中，當(dāng)當(dāng)前幀為P或預(yù)測幀時，從作為參考幀的先前幀來預(yù)測當(dāng)前幀。
10，按照權(quán)利要求8的裝置，其中，當(dāng)當(dāng)前幀為B或雙向預(yù)測幀時，從作為參考幀的先前幀和將來幀中預(yù)測當(dāng)前幀，且方位矢量檢測裝置包括檢測代表當(dāng)前幀與其先前幀之間空間位移的向前位移矢量的裝置；找出代表當(dāng)前幀與其將來幀之間空間位移的向后位移矢量的裝置；和裝置，提供相應(yīng)于具有較小誤差的幀的位移矢量，作為方位矢量，其中先前幀或?qū)韼恼`差被定義為平均絕對誤差或平均平方誤差，用于執(zhí)行當(dāng)前幀和先前幀或?qū)韼g的類似性測量。
11，按照權(quán)利要求8的裝置，其中選擇信息提供裝置包括裝置，計算包括在可替代區(qū)域中邊界區(qū)域中的象素值的偏差，其中邊界區(qū)域代表可替代區(qū)域與通過移動可替代區(qū)域和不可替代區(qū)域之間的邊界到可替代區(qū)域L個象素所形成的區(qū)域之間的間隙，L是整數(shù)；裝置，將該偏差與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，因此產(chǎn)生第一或第二比較信號，如果該偏差大于或等于預(yù)定閾值，產(chǎn)生第一比較信號，如果相反，則輸出第二比較信號；裝置，基于第一或第二比較信號，確定參考值；和裝置，用于將參考值與方位失量比較，因此提供選擇信息。
12，按照權(quán)利要求8的裝置，其中偏差如此確定σD2=1kΣi=1k(Di-DM‾)2]]>其中α表示象素值的偏差；D表示包括在邊界區(qū)域中的象素值；D為邊界區(qū)域中的象素值的平均值；K為邊界區(qū)域中象素的數(shù)量。
13，按照權(quán)利要求12的裝置，其中響應(yīng)于第一比較信號的參考值被定為小于第二比較信號的參考值。
14，按照權(quán)利要求13的裝置，其中第二預(yù)測當(dāng)前幀信號提供裝置包括裝置，用于找出覆蓋不可替代區(qū)域的當(dāng)前幀的一部分；裝置，將不可替代區(qū)域分成多個搜索塊，每個搜索塊具有多個象素；裝置，基于參考幀對搜索塊執(zhí)行塊匹配，因此檢測相應(yīng)于搜索塊的象素值；和裝置，通過組合可替代區(qū)域和相應(yīng)于不可替代區(qū)域的搜索塊的象素值來產(chǎn)生第二預(yù)測當(dāng)前幀信號。
15，按照權(quán)利要求14的裝置，其中每個搜索塊被定義為包含H×V個象素值的相同尺寸塊，H和V分別為正整數(shù)。
16，按照權(quán)利要求15的裝置，其中選擇信息包含第一或第二選擇信號，響應(yīng)于第一選擇信號來選擇第一預(yù)測當(dāng)前幀信號，如果方位矢量的幅度大于或等于參考值就產(chǎn)生第一選擇信號；響應(yīng)于第二選擇信號來選擇第二預(yù)測當(dāng)前幀信號，如果方位矢量的幅度小于參考值就產(chǎn)生第二選擇信號。
全文摘要
基于參考幀預(yù)測圖象信號中當(dāng)前幀信號的裝置,檢測代表當(dāng)前幀與參考幀之間空間位移的方位矢量?；谠摲轿皇噶亢蛥⒖紟?確定包含可替代和不可替代區(qū)域的預(yù)測幀,將參考值與方位矢量的幅度比較。若后者小于前者,通過將位于可替代區(qū)域與不可替代區(qū)域之間邊界的可替代區(qū)域的象素值填充到不可替代區(qū)域產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號;反之,基于當(dāng)前幀和參考幀信號,利用不可替代區(qū)域的塊匹配技術(shù)產(chǎn)生預(yù)測當(dāng)前幀信號。
文檔編號H03M7/36GK1179063SQ9711364
公開日1998年4月15日 申請日期1997年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月9日
發(fā)明者李敏燮 申請人:大宇電子株式會社