專利名稱：編碼圖像信息的方法和設(shè)備及解碼圖像信息的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像信息編碼設(shè)備和方法、圖像信息解碼設(shè)備和方法以及圖像信息編碼/解碼程序，在通過網(wǎng)絡(luò)媒體比如廣播衛(wèi)星、有線TV或因特網(wǎng)接收通過正交變換比如離散余弦變換(DCT)和如在MPEG(運(yùn)動圖像專家組)、H.26X等中的運(yùn)動補(bǔ)償而壓縮的圖像信息(位流)時(shí)或者在存儲媒體(比如光盤、磁盤、高速存儲器等)中操縱這種圖像信息時(shí)使用它們。
本申請要求2001年11月30日申請的日本專利申請No.2001-367867為優(yōu)先權(quán)，在此將其全部內(nèi)容以引用參考的方式結(jié)合在本申請中。
背景技術(shù)：
最近，在從廣播站發(fā)布信息和在普通的家里接收信息中已經(jīng)廣泛地使用符合MPEG等的設(shè)備，并且在這種設(shè)備中以通過使用冗余唯一性的運(yùn)動補(bǔ)償和正交變換比如DCT壓縮圖像信息以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式操縱圖像信息，以便圖像信息實(shí)現(xiàn)高效率的傳輸和圖像信息的存儲。
其中MPEG-2(IS/IEC13818-2)是一種十分公知的可適用于隔行圖像和順序掃描圖像以及標(biāo)準(zhǔn)分辨率圖像和高清晰度圖像的通用圖像編碼系統(tǒng)。它將繼續(xù)廣泛地使用在專業(yè)和用戶應(yīng)用中。使用MPEG-2壓縮系統(tǒng)，通過將4至8Mbps的位速率分配給例如包括720×480像素的標(biāo)準(zhǔn)分辨率隔行圖像和將18至22Mbps的位速率分配給包括1920×1088像素的高清晰度隔行圖像，可以實(shí)施高數(shù)據(jù)壓縮比率和圖像質(zhì)量。
MPEG-2主要用于廣播的高圖像質(zhì)量編碼，但它并不支持比在MPEG-1的位速率更低的任何位速率，即不支持以更高的壓縮速率的任何編碼。然而，由于移動終端已經(jīng)廣泛地使用，相信將來會越來越需要用于MPEG-2的廣播的高圖像質(zhì)量編碼。在這些情況下，使MPEG-4編碼系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化。對于進(jìn)行圖像編碼，在1998年12月將MPEG-4作為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC14496-2。
最近，H.26L(ITU-T Q6/16 VCEG)在標(biāo)準(zhǔn)化的過程最初的目的是用于電話會議的圖像編碼。公知的是，與常規(guī)的編碼系統(tǒng)比如MPEG-2和MPEG-4相比，這種H.26L是用于實(shí)現(xiàn)高效率的編碼，雖然它要求許多操作用于圖像信息的編碼和解碼?；贖.26L和H.26L不支持的涵蓋功能的系統(tǒng)被標(biāo)準(zhǔn)化為用于更高效率的編碼的“增強(qiáng)的壓縮視頻編碼的連接模型”。這種標(biāo)準(zhǔn)化是MPEG-4領(lǐng)域的一部分。
附圖1所示為常規(guī)的圖像信息編碼器的結(jié)構(gòu)，該圖像信息編碼器通過正交編碼比如DCT(離散余弦變換)或Karhunen-Loeve變換(KLT)和運(yùn)動補(bǔ)償壓縮圖像。圖像信息編碼器以100總體地表示。如附圖1所示，圖像信息編碼器100包括A-D(模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換器101、幀重新整理緩沖器102、加法器103、正交變換單元104、量化器105、可逆編碼器106、存儲緩沖器107、去量化器108、反向正交變換單元109、幀存儲器110、運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元111和速率控制器112。
如附圖1所示，A-D轉(zhuǎn)換器101將輸入圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。幀重新整理緩沖器102相應(yīng)地將幀重新整理到從圖像信息編碼器100中輸出的壓縮圖像信息的GOP(圖像組)配置中。同時(shí)，對于要進(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像，幀重新整理緩沖器102將整個(gè)幀上的圖像信息輸送給正交變換單元104。正交變換單元104進(jìn)行圖像信息的正交變換比如DCT(離散余弦變換)或Karhunen-Loeve變換(KLT)，并將轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給量化器105。量化器105對從正交變換單元104中輸送的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行量化。
可逆編碼器106進(jìn)行量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)的可逆編碼(比如可變長度編碼或算術(shù)編碼)，并將編碼的轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給存儲緩沖器107，轉(zhuǎn)換系數(shù)存儲在該存儲緩沖器107中。編碼的轉(zhuǎn)換系數(shù)作為壓縮的圖像信息提供。
量化器105的行為受速率控制器112控制。此外，量化器105將量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給去量化器108，去量化器108對輸送的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行去量化。反向正交變換單元109對去量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行反向正交變換以產(chǎn)生解碼的圖像信息并將該信息輸送給幀存儲器110。
另一方面，對于要進(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像，幀重新整理緩沖器102將圖像信息輸送給運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元111.同時(shí)，運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元111從幀存儲器110中取出參考圖像信息，并進(jìn)行該信息的運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償以產(chǎn)生參考的圖像信息。運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元111將參考圖像信息輸送給加法器103，該加法器103將參考圖像信息轉(zhuǎn)換為表示參考圖像信息與原始圖像信息的差值的信號。此外，在同時(shí)，運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元111將運(yùn)動矢量信息輸送給可逆編碼器106。
可逆編碼器106進(jìn)行運(yùn)動矢量信息的可逆編碼(比如可變長度編碼或算術(shù)編碼)以形成也插入到壓縮的圖像信息的頭部中的信息。應(yīng)該注意的是，其它的過程與要進(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像信息相同，故在此不再作任何描述。
附圖2所示為與前述的圖像信息編碼器100對應(yīng)的常規(guī)的圖像信息解碼器的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖像信息解碼器以參考標(biāo)號120總體地表示。如附圖2所示，圖像信息解碼器120包括存儲緩沖器121、可逆解碼器122、去量化器123、反向正交變換單元124、加法器125、幀重新整理緩沖器126、D-A轉(zhuǎn)換器127、運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元128和幀存儲器129。
如附圖2所示，存儲緩沖器121臨時(shí)地存儲輸入的壓縮圖像信息，然后將它傳輸?shù)娇赡娼獯a器122。可逆解碼器122基于預(yù)定的壓縮圖像信息格式進(jìn)行壓縮的圖像信息的可變長度解碼或算術(shù)解碼，并將量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給去量化器123。此外，在該幀是一個(gè)已經(jīng)進(jìn)行了幀內(nèi)編碼的幀時(shí)，可逆解碼器122也對插入在壓縮的圖像信息的頭部中的運(yùn)動矢量信息進(jìn)行解碼，并將該信息輸送給運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元128。
去量化器123對從可逆解碼器122中輸送的量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行去量化，并將轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給反向正交變換單元124。反向正交變換單元124基于預(yù)定的壓縮圖像信息格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換系數(shù)的反向離散余弦變換(反向DCT)或反向正交變換比如反向Karhunen-Loeve變換(反向KLT)。
注意，在幀是一個(gè)已經(jīng)進(jìn)行了幀內(nèi)編碼的幀的情況下，反向正交變換圖像信息將被存儲在幀重新整理緩沖器126中，在D-A轉(zhuǎn)換器127中進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，然后輸出。
在另一方面，在該幀是一個(gè)已經(jīng)進(jìn)行了幀內(nèi)編碼的幀的情況下，基于已經(jīng)進(jìn)行反向解碼的運(yùn)動矢量信息和存儲在幀存儲器129中的圖像信息產(chǎn)生參考圖像，在加法器125中將該參考圖像和反向正交變換單元124的輸出組合在一起。應(yīng)該注意的是，其它的處理過程與對幀內(nèi)編碼幀的處理過程相同，故在此不再作任何描述。
注意，作為圖形信號的彩色信息格式，廣泛地使用YUV格式，而MPEG-2支持420格式。附圖3所示為在圖形信號與隔行圖像相關(guān)時(shí)在亮度和色差信號之間的相位關(guān)系。如附圖3所示，MPEG2規(guī)定，在第一域中，色差信號應(yīng)該存在于覆蓋亮度信號的采樣周期的一個(gè)相位的四分之一中，在第二域中，它應(yīng)該存在于該相位的四分之三中。
在MPEG-2中，定義了兩種運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式。下文將參考附圖描述這些模式。
在附圖4中示出了幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式。幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式用于對由兩個(gè)隔行的域形成的幀進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償。對于由16像素和16行隔行的每個(gè)塊預(yù)測亮度信號。附圖4所示為目標(biāo)幀從與目標(biāo)幀隔開一個(gè)幀的參考幀的運(yùn)動的前向估計(jì)和補(bǔ)償?shù)膶?shí)例。對于以相對較低的與保持較高的幀內(nèi)相關(guān)等速運(yùn)動的幀，這種幀運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償是有效的。
附圖5所示為域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式。這個(gè)域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式用于進(jìn)行每個(gè)域的運(yùn)動補(bǔ)償。如附圖5所示，對于第一域使用運(yùn)動矢量mv1和對于第二域使用運(yùn)動矢量mv2估計(jì)域運(yùn)動。
此外，參考域可以是第一域，并且在宏塊數(shù)據(jù)中將它設(shè)置為運(yùn)動垂直域選擇標(biāo)志。如附圖5所示，第一域用作第一和第二域的參考域。應(yīng)用這種域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，估計(jì)在宏塊中的每個(gè)域的域運(yùn)動，因此以8行16像素的域塊為單元預(yù)測亮度信號。
注意，對于P圖形(預(yù)測編碼圖形)或者單向預(yù)測的B-圖形(雙向預(yù)測的編碼圖形)，每個(gè)宏塊要求兩條運(yùn)動矢量信息。此外，對于雙向預(yù)測編碼的B-圖形，每個(gè)宏塊要求四條運(yùn)動矢量信息。因此，域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式允許通過估計(jì)每個(gè)域的運(yùn)動以改善的估計(jì)效率估計(jì)局部運(yùn)動和加速的運(yùn)動，但由于與幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式相比它要求兩倍的運(yùn)動矢量信息量，因此總的編碼效率可以降低。
根據(jù)H.26L，基于可變的塊大小估計(jì)并補(bǔ)償運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)較高的編碼效率。根據(jù)當(dāng)前的H.26L，將順序掃描的圖形作為輸入。然而，目前，存在的趨勢是擴(kuò)展H.26L以便可以操縱隔行圖形。例如，“Core Experiment on Interlaced Video Coding”(VCEG-N85，ITU-T)定義了如在附圖6中所示的用于隔行圖形的二十種類型的塊尺寸。
此外，H.26L定義了以高達(dá)1/4或者1/8-像素的精度進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償。然而，目前，這種標(biāo)準(zhǔn)僅定義了用于順序掃描的圖形的運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償。
附圖7所示為在H.26L中所定義的1/4-像素精度的運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償。為產(chǎn)生具有1/4-像素精度估計(jì)的圖形，首先基于存儲在幀存儲器中的像素值并對每個(gè)水平和垂直方向使用6-抽頭的FIR濾波器產(chǎn)生具有1/2-像素精度的像素值。應(yīng)該注意，F(xiàn)IR濾波器的系數(shù)由下式(1)確定{1，-5，20，20，-5，1}/32…………………(1)
然后，基于如上產(chǎn)生的以1/2-像素精度估計(jì)的圖形并通過線性插值產(chǎn)生以1/4-像素精度估計(jì)的圖形。
此外，H.26L定義了通過如下的表達(dá)式(2)給出的濾波器組以用于1/8-像素精度的運(yùn)動的估計(jì)和補(bǔ)償。
111/8{-3，12，-37，485，71，-21，6，-1}/5122/8{-3，12，-37，229，71，-21，6，-1}/2563/8{-6，-24，-76，387，229，-60，18，-4}/5124/8{-3，-12，-39，158，158，-39，12，-3}/2565/8{-4，18，-60，229，387，76，24，-6}/5126/8{-1，6，-21，71，229，-37，12，-3}/2567/8{-1，6，-21，71，485，-37，12，-3}/512……………………(2)附圖8所示為在基于MPEG-2壓縮的圖像信息中在宏塊處于幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和運(yùn)動矢量垂直分量的值為1.0時(shí)在亮度信號和色差信號之間的相位關(guān)系。如附圖8所示，色差信號應(yīng)該是使每個(gè)像素存在于由三角形定義的相位中的信號，但它實(shí)際存在于以方塊所示的相位中。在運(yùn)動矢量垂直分量的值是…，-3.0，5.0，9.0，…時(shí)即它是4n+1.0(n是整數(shù))時(shí)這個(gè)問題也會發(fā)生。
附圖9所示為在基于MPEG-2壓縮的圖像信息中在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式并且運(yùn)動矢量垂直分量的值為2.0時(shí)在亮度信號和色差信號之間的相位關(guān)系。如附圖9所示，色差信號應(yīng)該是使每個(gè)像素存在于由三角形定義的相位中的信號，但它實(shí)際存在于以方塊定義的相位中。在運(yùn)動矢量垂直分量的值是…，±2.0，±6.0，±10.0，…時(shí)即它是4n+2.0(n是整數(shù))時(shí)這個(gè)問題也會發(fā)生。
在如附圖9所示的問題發(fā)生時(shí)，參考用于色差信號的域和用于亮度信號的不同的域，因此圖像質(zhì)量極大地降低。這種問題不會使在基于MPEG-2的圖形編碼系統(tǒng)中的圖像質(zhì)量極大地降低，在這種系統(tǒng)中允許以下至1/2-像素的精度進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償。然而，在基于MPEG-4或H.26L的圖形編碼系統(tǒng)中，由于允許以下至1/4-像素或1/8-像素的精度分別進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，該問題可能是造成圖像質(zhì)量降低的重要原因。
在宏塊處于幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式以及處于域估計(jì)模式時(shí)這種問題就產(chǎn)生了，并且在以如附圖6中所示的可變塊尺寸實(shí)現(xiàn)運(yùn)動補(bǔ)償時(shí)也會發(fā)生這種問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是如下克服在相關(guān)技術(shù)中的上述缺陷，提供一種圖像信息編碼設(shè)備和方法、圖像信息解碼設(shè)備和方法以及圖像信息編碼/解碼程序，它們能夠校正在輸入信號是隔行信號時(shí)由運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償引起的色差信號的相移，由此改善了壓縮的圖像信息的輸出圖像的質(zhì)量。
上述的目的可以通過提供一種圖像信息編碼方法實(shí)現(xiàn)，其中通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而對圖像信息進(jìn)行壓縮編碼，該方法包括如下的步驟對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
在上述的方法中，輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像，并且運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
對于在這種圖像信息編碼方法中的運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償，參考圖像塊中的色差信號自適應(yīng)地相移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致，由此避免由相移或域反向引起的色差信號的圖像質(zhì)量的降低。
此外上述目的還可以通過提供一種圖像信息編碼器實(shí)現(xiàn)，其中通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而對圖像信息進(jìn)行壓縮編碼，該設(shè)備包括相位校正裝置，對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，該相位校正裝置將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
在上述的設(shè)備中，輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像，并且運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
對于在這種圖像信息編碼器中的運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償，參考圖像塊中的色差信號自適應(yīng)地相移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致，由此避免由相移或域反向引起的色差信號的圖像質(zhì)量的降低。
此外上述的目的還可以通過提供一種圖像信息解碼方法實(shí)現(xiàn)，其中對通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而壓縮編碼的圖像串進(jìn)行包括運(yùn)動補(bǔ)償?shù)慕鈮嚎s，該方法包括如下的步驟對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
在上述的方法中，輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像，并且運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
對于在這種圖像信息解碼方法中的運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償，參考圖像塊中的色差信號自適應(yīng)地相移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致，由此避免由相移或域反向引起的色差信號的圖像質(zhì)量的降低。
此外上述的目的還可以通過提供一種圖像信息解碼器實(shí)現(xiàn)，其中對通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而壓縮編碼的圖像串進(jìn)行包括運(yùn)動補(bǔ)償?shù)慕鈮嚎s，該設(shè)備包括相移裝置，對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，該相移裝置將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
在上述的方法中，輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像，并且運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
對于在這種圖像信息解碼器中的運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償，參考圖像塊中的色差信號自適應(yīng)地相移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致，由此避免由相移或域反向引起的色差信號的圖像質(zhì)量的降低。
此外上述的目的還可以通過提供一種圖像信息壓縮編碼程序?qū)崿F(xiàn)，其中通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而對圖像信息進(jìn)行壓縮編碼，該程序包括如下的步驟對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
在上述的程序中，輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像，并且運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
對于在這種圖像信息壓縮編碼程序中的運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償，參考圖像塊中的色差信號自適應(yīng)地相移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致，由此避免由相移或域反向引起的色差信號的圖像質(zhì)量的降低。
結(jié)合附圖，通過參考下文對實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述將會更加清楚本發(fā)明的這些目的、其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


附圖1所示為通過正交變換和運(yùn)動補(bǔ)償對圖像進(jìn)行壓縮編碼的常規(guī)圖像信息編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2所示為對通過正交變換和運(yùn)動補(bǔ)償壓縮的圖像信息進(jìn)行解碼的常規(guī)圖像信息解碼器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
附圖3所示為在輸入圖像信號是420格式的隔行圖像時(shí)在亮度和色差信號之間的相位關(guān)系。
附圖4解釋了在MPEG-2中定義的幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式。
附圖5解釋了在MPEG-2中定義的域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式。
附圖6解釋了在“Core Experiment on Interlaced VideoCoding”(VCEG-N85，ITU-T)中定義的并且輸入隔行圖像(如果有的話)所采取的十二種可能的塊大小。
附圖7解釋了在H.26L中定義的1/4-像素精度運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償。
附圖8解釋了在宏塊處于幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式中并且在運(yùn)動矢量中的垂直分量的值是1.0時(shí)在MPEG-2壓縮的圖像信息中的亮度信號和色差信號之間的相位關(guān)系。
附圖9解釋了在宏塊處于幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式中并且在運(yùn)動矢量中的垂直分量的值是2.0時(shí)在MPEG-2壓縮的圖像信息中的亮度信號和色差信號之間的相位關(guān)系。
附圖10所示為根據(jù)本發(fā)明的圖像信息編碼器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
附圖11所示為根據(jù)本發(fā)明的圖像信息解碼器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
附圖12解釋了在宏塊處于幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式中并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是1.0時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖13解釋了在宏塊處于幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式中并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是2.0時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖14解釋了在宏塊處于幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式中并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是3.0時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖15解釋了在宏塊處于幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式中并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量具有比整數(shù)像素值更小的操作時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖16解釋了在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)模式并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是0至0.75時(shí)參考第一域產(chǎn)生第一域的預(yù)測圖形時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖17解釋了在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)模式并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是1至1.75時(shí)參考第一域產(chǎn)生第一域的預(yù)測圖形時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖18解釋了在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)模式并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是0至0.75時(shí)參考第二域產(chǎn)生第二域的預(yù)測圖形時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖19解釋了在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)模式并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是1至1.75時(shí)參考第二域產(chǎn)生第二域的預(yù)測圖形時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖20解釋了在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)模式并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是0至0.75時(shí)參考第一域產(chǎn)生第二域的預(yù)測圖形時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖21解釋了在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)模式并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是1至1.75時(shí)參考第一域產(chǎn)生第二域的預(yù)測圖形時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖22解釋了在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)模式并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是0至0.75時(shí)參考第二域產(chǎn)生第二域的預(yù)測圖形時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
附圖23解釋了在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)模式并且運(yùn)動矢量信息的垂直分量的值是1至1.75時(shí)參考第二域產(chǎn)生第二域的預(yù)測圖形時(shí)在色差信號相位校正單元中進(jìn)行的操作。
具體實(shí)施例方式
下文參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用于圖像信息編碼器，向該圖像信息編碼器輸送420的格式的隔行圖像作為輸入信號并通過正交變換和運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償壓縮該圖像，本發(fā)明還應(yīng)用于圖像信息解碼器，該圖像信息解碼器對這種壓縮的圖像信息進(jìn)行解碼。在圖像信息編碼器和解碼器中，校正由運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償引起的色差信號的相移以防止輸出的壓縮的圖像信息的質(zhì)量降低。
首先，參考附圖10描述根據(jù)本發(fā)明的圖像信息編碼器的結(jié)構(gòu)。圖像信息編碼器以參考標(biāo)號10總體地表示。如附圖10所示，圖像信息編碼器10包括A-D(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器11、幀重新整理緩沖器12、加法器13、正交變換單元14、量化器15、可逆編碼器16、存儲緩沖器17、去量化器18、反向正交變換單元19、幀存儲器20、運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元(可變的塊大小)21、色差信號相位校正單元22和速率控制器23。
如附圖10所示，給A-D轉(zhuǎn)換器11輸送圖像信號并將輸入圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。然后，幀重新整理緩沖器12對應(yīng)地將幀重新整理到從圖像信息編碼器10中輸出的壓縮圖像信息的GOP(圖像組)配置中。同時(shí)，對于要進(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像，幀重新整理緩沖器12將整個(gè)幀上的圖像信息輸送給正交變換單元14。正交變換單元14進(jìn)行圖像信息的正交變換比如DCT(離散余弦變換)或Karhunen-Loeve變換(KLT)，并將轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給量化器15。量化器15對從正交變換單元14中輸送的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行量化。
可逆編碼器16形成量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)的可逆編碼，比如可變長度編碼或算術(shù)編碼，并將編碼的轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給存儲緩沖器17，轉(zhuǎn)換系數(shù)存儲在該存儲緩沖器17中。經(jīng)編碼的轉(zhuǎn)換系數(shù)作為壓縮的圖像信息提供。
量化器15的行為受速率控制器23控制。此外，量化器15將量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給去量化器18，去量化器18對輸送的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行去量化。反向正交變換單元19進(jìn)行去量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)的反向正交變換以產(chǎn)生解碼的圖像信息并將該信息輸送給幀存儲器20。
另一方面，對于要進(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像，幀重新整理緩沖器12將圖像信息輸送給運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元(可變的塊大小)21。同時(shí)，運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元(可變的塊大小)21從幀存儲器20中取出參考圖像信息，并在色差信號相位校正單元22中進(jìn)行色差信號的相位校正的同時(shí)進(jìn)行該信息的運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償(下文將會進(jìn)一步描述)以產(chǎn)生參考圖像信息。
運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元(可變的塊大小)21將參考圖像信息輸送給加法器13，該加法器13將參考圖像信息轉(zhuǎn)換為表示參考圖像信息與原始圖像信息的差值的信號。此外，在同時(shí)，運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元21將運(yùn)動矢量信息輸送給可逆編碼器16。
可逆編碼器16進(jìn)行運(yùn)動矢量信息的可逆編碼(比如可變長度編碼或算術(shù)編碼)以形成也插入到壓縮的圖像信息的頭部中的信息。應(yīng)該注意的是，其它的過程與要進(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像信息相同，故在此不再作任何描述。
附圖11所示為根據(jù)本發(fā)明的圖像信息解碼器的示意圖。圖像信息解碼器以參考標(biāo)號30總體地表示。如附圖11所示，圖像信息解碼器30包括存儲緩沖器31、可逆解碼器32、去量化器33、反向正交變換單元34、加法器35、幀重新整理緩沖器36、D-A轉(zhuǎn)換器37、運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元38(可變的塊大小)、幀存儲器39和色差信號相位校正單元40。
如附圖11所示，存儲緩沖器31臨時(shí)地存儲輸入的壓縮圖像信息，然后將它傳輸?shù)娇赡娼獯a器32?？赡娼獯a器32基于預(yù)定的壓縮圖像信息格式進(jìn)行壓縮的圖像信息的可變長度解碼或算術(shù)解碼，并將量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給去量化器33。此外，在幀是一個(gè)已經(jīng)進(jìn)行了幀內(nèi)編碼的幀時(shí)，可逆解碼器32也對插入在壓縮的圖像信息的頭部中的運(yùn)動矢量信息進(jìn)行解碼，并將該信息輸送給運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元38(可變的塊大小)。
去量化器33對從可逆解碼器32中輸送的量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行去量化，并將轉(zhuǎn)換系數(shù)輸送給反向正交變換單元34。反向正交變換單元34基于預(yù)定的壓縮圖像信息格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換系數(shù)的反向離散余弦變換(反向DCT)或反向正交變換比如反向Karhunen-Loeve變換(反向KLT)。
注意，在幀是一個(gè)已經(jīng)進(jìn)行了幀內(nèi)編碼的幀的情況下，反向正交變換單元34將反向正交變換的圖像信息輸送給幀重新整理緩沖器36。幀重新整理緩沖器36臨時(shí)地存儲所輸送的圖像信息，然后將它輸送給D-A轉(zhuǎn)換器37。D-A轉(zhuǎn)換器37進(jìn)行圖像信息的D-A轉(zhuǎn)換并輸出該數(shù)據(jù)。
在另一方面，在幀是一個(gè)已經(jīng)進(jìn)行了幀內(nèi)編碼的幀的情況下，如下文將會進(jìn)一步描述，基于已經(jīng)進(jìn)行反向解碼的運(yùn)動矢量信息和存儲在幀存儲器39中的圖像信息，在色差信號相位校正單元40中校正色差信號的相位的同時(shí)運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償單元(可變的塊大小)38產(chǎn)生參考圖像。加法器35將參考圖像和反向正交變換單元34的輸出彼此組合在一起。應(yīng)該注意的是，其它的處理過程與對幀內(nèi)編碼幀的處理過程相同，故在此不再作任何描述。
如上文所述，在圖像信息編碼器10中和圖像信息解碼器30中，作為本發(fā)明的實(shí)施例，在它們相應(yīng)的色差信號相位校正單元22和40中校正由運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償引起的色差信號的相移。下文描述如何校正這種相移。應(yīng)該注意的是在操作的理論上色差信號相位校正單元22與色差信號相位校正單元40相同，因此下文對相移校正的操作理論的描述限于色差信號相位校正單元22。
色差信號相位校正單元22運(yùn)行以將由運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償引起的色差信號的相移自適應(yīng)地校正到宏塊運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和運(yùn)動矢量的值。
首先，運(yùn)動矢量信息中的垂直分量是4n+1.0(n是整數(shù))時(shí)，色差信號相位校正單元22起作用，正如下文參考附圖12所討論，附圖12所示為運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值例如是+1.0時(shí)在色差信號相位校正單元22中進(jìn)行的操作。應(yīng)該注意在附圖12中圓圈表示亮度信號，而方塊表示色差信號。
從附圖12中可以看出，為使輸入幀和參考幀的色差信號彼此同相，在參考幀中的色差信號應(yīng)該處于以三角形表示的相位中。然而，存儲在幀存儲器20中的參考信號的色差信號處于以方塊表示的相位中。因此，在輸入和參考幀的色差信號之間出現(xiàn)了相移，造成圖像質(zhì)量下降。
在這種情況下，假設(shè)色差信號的采樣周期是一個(gè)相位則色差信號相位校正單元22將參考幀中的色差信號以域?yàn)閱挝黄揭?1/4相位，從以方塊表示的相位移到以三角形表示的相位。
接著，描述運(yùn)動矢量信息中的垂直分量是4n+2.0(n是整數(shù))時(shí)在色差信號相位校正單元22中進(jìn)行的操作。例如，附圖13所示運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值是+2.0時(shí)在色差信號相位校正單元22中進(jìn)行的操作。
從附圖13所示，在如附圖12所示的情況下在輸入和參考幀中的色差信號之間產(chǎn)生了相移。在這種情況下，假設(shè)色差信號ss的采樣周期是一個(gè)相位則色差信號相位校正單元22將在參考幀中的色差信號以域?yàn)閱挝黄揭?1/2相位，從以方塊表示的相位移到以三角形表示的相位。
接著，描述在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量是4n+3.0(n是整數(shù))時(shí)在色差信號相位校正單元22中進(jìn)行的操作。例如，附圖14所示在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值是+3.0時(shí)在色差信號相位校正單元22中進(jìn)行的操作。
從附圖14所示，在如附圖12和13所示的情況下在輸入和參考幀中的色差信號之間產(chǎn)生了相移。在這種情況下，假設(shè)色差信號的采樣周期是一個(gè)相位則色差信號相位校正單元22將在參考幀中的色差信號以域?yàn)閱挝黄揭?3/4相位，從以方塊表示的相位移到以三角形表示的相位。
注意在上述的情況彼此相同，其中以域?yàn)閱挝粚ι钚盘栠M(jìn)行相移并且通過線性插值或者使用具有幾個(gè)抽頭的FIR濾波器可以實(shí)現(xiàn)這種相移?？商鎿Q的是，可以準(zhǔn)備基于對應(yīng)于以具有整數(shù)像素值的運(yùn)動矢量表示的相位的色差像素以一個(gè)操作產(chǎn)生以對應(yīng)于對其進(jìn)行的操作小于整數(shù)像素值的運(yùn)動矢量表示的相位的像素的系數(shù)，并通過將該系數(shù)應(yīng)用到輸入像素一次實(shí)現(xiàn)該平移操作。在下文中更詳細(xì)地描述這些。
例如，在附圖12中所示的情況下，可以使用下式(3)以線性插值產(chǎn)生色差信號的像素值XX＝(3a+b)/4……………………(3)此外，通過在前述的附圖7中所示的方法可以產(chǎn)生像素值X。即，首先可以使用通過等式(1)定義的6-抽頭FIR濾波器以域內(nèi)插值產(chǎn)生對應(yīng)于在附圖12中以參考符號“c”所示的相位的像素值，并可以使用下式(4)對應(yīng)于以參考標(biāo)記“c”所示的相位產(chǎn)生色差信號像素值XX＝(a+c)/2 …………………………(4)此外，可以準(zhǔn)備對應(yīng)于一系列操作的濾波器系數(shù)，并從對應(yīng)于以參考標(biāo)號“a”表示的相位的像素值和對應(yīng)于以參考標(biāo)記“b”所表示的相位的像素值中通過一階濾波可以產(chǎn)生色差信號像素值X，而不產(chǎn)生對應(yīng)于以參考標(biāo)記“c”所表示的相位的任何像素值。
此外，使用由下式(5)給出的FIR濾波器系數(shù)可以產(chǎn)生色差信號像素值X{-3，12，-37，229，71，-21，6，-1}/256…(5)在附圖13中所示的情況中，使用下式(6)以線性插值可以產(chǎn)生色差信號像素值XX＝(a+b)/2 ………………………(6)此外，使用通過等式(1)定義的6-抽頭的FIR濾波器可以產(chǎn)生色差信號像素值X。
此外，使用由下式(7)給出的FIR濾波器系數(shù)可以產(chǎn)生色差信號像素值X{-3，12，-37，229，71，-21，6，-3}/256……(7)在附圖14中所示的情況中，使用下式(8)以線性插值可以產(chǎn)生色差信號像素值XX＝(a+3b)/2 ……………………………(8)此外，通過前文參考附圖7已經(jīng)描述的方法也可以產(chǎn)生色差信號像素值X。即，首先可以使用通過等式(1)定義的6-抽頭FIR濾波器以域內(nèi)插值產(chǎn)生對應(yīng)于在附圖14中以參考符號“c”所示的相位的像素值，并可以使用下式(9)對應(yīng)于以參考標(biāo)記“c”所示的相位產(chǎn)生色差信號像素值XX＝(b+c)/2 …………………………(9)此外，使用由下式(10)給出的FIR濾波器系數(shù)可以產(chǎn)生色差信號像素值X{-1，6，-21，71，229，-37，12，-3}/256………(10)接著，在宏塊運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式是幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式并且運(yùn)動矢量信息中的垂直分量具有小于整數(shù)像素值的操作時(shí)，色差信號相位校正單元22將如參考附圖15所描述地那樣地作用。在附圖15中，白方塊表示運(yùn)動矢量信息中的垂直分量是0.0時(shí)的色差信號的相位，白三角形表示運(yùn)動矢量信息中的垂直分量是1.0時(shí)的色差信號的相位。
在上述的情況中，色差信號相位校正單元22基于對應(yīng)于以參考標(biāo)記“a”表示的相位的像素值和對應(yīng)于以參考標(biāo)記“b”表示的相位的像素值產(chǎn)生用于運(yùn)動矢量信息的垂直分量0.5的色差信號像素值x。應(yīng)該注意的是，參考標(biāo)記“a”表示存儲在幀存儲器中的色差信號的相位，參考標(biāo)記“b”表示以在附圖14中所示的操作產(chǎn)生的色差信號的相位。
此外，不僅可以產(chǎn)生具有1/2-像素精度的相位的像素值x，而且還可以產(chǎn)生具有1/4-像素精度的色差信號像素值，在附圖15中分別以y1和y2給出。
更具體地說，色差信號像素值x，y1和y2可以通過使用下式(11)至(13)以線性插值產(chǎn)生x＝(a+b)/2…………………………………(11)y1＝(a+3b)/4 …………………………………(12)y2＝(3a+b)/4 …………………………………(13)此外，使用通過前述的等式(1)給定的FIR濾波器通過域內(nèi)插值可以產(chǎn)生色差信號像素值x，并通過下面給出的(14)和(15)可以產(chǎn)生像素值y1和y2y1＝(x+b)/2…………………………………(14)y2＝(x+a)/2…………………………………(15)此外，色差信號像素值x，y1和y2可以通過使用由下式(16)給定的FIR濾波器系數(shù)產(chǎn)生{-3，12，-37，229，71，-21，6，-1}/256{-3，12，-39，158，158，-39，12，-3}/256{-1，6，-21，71，229，-37，12，-3}/256……(16)接著，在宏塊處于域運(yùn)動估計(jì)模式中時(shí)，色差信號相位校正單元22如下文參考附圖16至23所描述地作用。應(yīng)該注意的是，雖然參考運(yùn)動矢量信息的垂直分量mv的三個(gè)范圍0至2的每個(gè)范圍描述色差信號相位校正單元22的操作，但是這些解釋對任何其它的范圍也都是正確。此外，雖然附圖16至23包含1/4-像素精度，但該精度也可以延伸到1/8-像素或者更高。
作為第一實(shí)例，如附圖16和17所示參考第一域產(chǎn)生第一域的預(yù)測圖形。附圖16所示為運(yùn)動矢量信息中的垂直矢量mv是0至0.75時(shí)的情況，附圖17所示為運(yùn)動矢量信息中的垂直分量值mv為1至1.75的情況。
從附圖16和17中可以看出，在這兩種情況下色差信號必須進(jìn)行mv/2的相移。
作為第二實(shí)例，如附圖18和19中所示參考第二域產(chǎn)生第一域的預(yù)測圖形。附圖18所示為運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv為0至0.75時(shí)的情況，以及附圖19所示為運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv為1至1.75的情況。
從附圖18和19中可以看出，在這兩種情況中對色差信號必須進(jìn)行(mv/2-1/4)的相移。例如，在mv＝0.25的情況下，色差信號應(yīng)該作+1/8(＝0.25*1/2-1/4)的相移。
作為第三實(shí)例，如附圖20和21所示參考第一域產(chǎn)生第二域的預(yù)測圖形。附圖20所示為運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv為0至0.75的情況，以及附圖21所示為運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值為1至1.75的情況。
從附圖20和21中可以看出，在這兩種情況中對色差信號必須進(jìn)行(mv/2+1/4)的相移。例如，在mv＝0.25的情況下，色差信號應(yīng)該作+3/8(＝0.25*1/2+1/4)的相移。
作為最后的實(shí)例，如附圖22和23所示參考第二域產(chǎn)生第二域的預(yù)測圖形。附圖22所示為運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv為0至0.75的情況，以及附圖23所示為運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv為1至1.75的情況。
從附圖22和23中可以看出，在這兩種情況中對色差信號必須進(jìn)行mv/2的相移。
即，在參考域不同于輸入域的情況下，必須不同于亮度地對色差信號進(jìn)行相移。例如，在參考第二域產(chǎn)生第一域的預(yù)測圖形的情況下，應(yīng)該將色差信號相移-1/4相位。為參考第一域產(chǎn)生第二域的預(yù)測圖形，應(yīng)該平移該相位+1/4相位。
注意，在任何情況下，通過域內(nèi)插值比如線性插值或使用具有6抽頭的FIR濾波器進(jìn)行相移。還應(yīng)該注意的是，作為FIR濾波器系數(shù)，可以使用通過計(jì)算對應(yīng)于輸出色差信號的相位的前述的等式(2)獲得的系數(shù)。
如前文已經(jīng)描述，在作為本發(fā)明的實(shí)施例的用于壓縮以420格式形成的隔行圖像的圖像信息編碼器10和對壓縮的圖像信息進(jìn)行解碼的圖像信息解碼器30中，色差信號的垂直相位自適應(yīng)地平移到運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值和所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式，由此可以防止通過色差信號的相移造成圖像質(zhì)量降低。
在前文中，參考附圖以本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例作為實(shí)例詳細(xì)地描述了本發(fā)明。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，在不脫離如附加的權(quán)利要求所闡述并定義的范圍和精神的前提下可以對本發(fā)明以各種方式進(jìn)行修改、變型設(shè)計(jì)或以其它不同形式實(shí)施。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，為進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償，將參考圖像塊中的色差信號自適應(yīng)地相移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以便參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致，由此能夠避免由彼此異相的色差信號或者域反向引起的色差信號造成圖像質(zhì)量降低。
權(quán)利要求
1.一種圖像信息編碼方法，其中通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而對圖像信息進(jìn)行壓縮編碼，該方法包括如下的步驟對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像；以及運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在運(yùn)動估計(jì)模式是幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv時(shí)，通過域內(nèi)插值對色差信號進(jìn)行相移。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+1.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/4相位；在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+2.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/2相位；和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+3.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-3/4相位。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中通過線性插值實(shí)現(xiàn)相移-1/4、-1/2或-3/4相位。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中使用具有多個(gè)抽頭的FIR濾波器實(shí)現(xiàn)相移-1/2相位；和通過在由使用FIR濾波器產(chǎn)生的-1/2相位的色差信號和輸入圖像信號中的色差信號之間的線性插值實(shí)現(xiàn)相移-1/4或-3/4相位。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中使用具有6抽頭的FIR濾波器作為FIR濾波器，每個(gè)抽頭具有一個(gè)濾波器系數(shù){1，-5，20，20，-5，1}/32。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中使用具有幾個(gè)抽頭的FIR濾波器實(shí)現(xiàn)相移-1/4、-1/2或-3/4相位。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中在用于相移-1/4、-1/2或-3/4相位的FIR濾波器中，它的抽頭分別具有如下的濾波器系數(shù){-3，12，-37，229，71，-21，6，-1}/256{-3，12，-39，158，158，-39，12，-3}/256{-1，6，-21，71，229，-37，12，-3}/256
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在運(yùn)動估計(jì)模式是幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv具有小于像素值的精度時(shí)，在值mv附近的整數(shù)值是運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的位置上的像素的色差信號被相移，并基于通過相移獲得的色差信號通過域內(nèi)插值產(chǎn)生以值mv作為在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的像素的色差信號。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中通過域內(nèi)插值相移在值mv附近的整數(shù)值是運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的位置上的像素的色差信號；和在整數(shù)值是4n+1.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/4相位；在整數(shù)值是4n+2.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/2相位；和在整數(shù)值是4n+3.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-3/4相位。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中使用具有多個(gè)抽頭的FIR濾波器實(shí)現(xiàn)相移-1/2相位；和通過在由使用FIR濾波器產(chǎn)生的-1/2相位的色差信號和輸入圖像信號中的色差信號之間的線性插值實(shí)現(xiàn)相移-1/4或-3/4相位。
13.如權(quán)利要求2所述的方法，其中運(yùn)動估計(jì)模式是域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式；和當(dāng)一起形成一個(gè)幀的、一個(gè)用于參考圖像而另一個(gè)用于輸入圖像的第一和第二域彼此相同時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的1/2；當(dāng)參考圖像是第二域而輸入圖像是第一域時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的mv/2-1/4；和當(dāng)參考圖像是第一域而輸入圖像是第二域時(shí)，將色差信號相移在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的mv/2+1/4。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中相移通過域內(nèi)插值實(shí)現(xiàn)。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用具有8抽頭的FIR濾波器實(shí)現(xiàn)相移，每個(gè)抽頭分別具有如下的濾波器系數(shù)111/8{-3，12，-37，485，71，-21，6，-1}/5122/8{-3，12，-37，229，71，-21，6，-1}/2563/8{-6，24，-76，387，229，-60，18，-4}/5124/8{-3，12，-39，158，158，-39，12，-3}/2565/8{-4，18，-60，229，387，76，24，-6}/5126/8{-1，6，-21，71，229，-37，12，-3}/2567/8{-1，6，-21，71，485，-37，12，-3}/512
16.一種圖像信息編碼器，其中通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而對圖像信息進(jìn)行壓縮編碼，該設(shè)備包括相位校正裝置，對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，該相位校正裝置將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像；以及運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中運(yùn)動估計(jì)模式是幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式；和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+1.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/4相位；在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+2.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/2相位；和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+3.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-3/4相位。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中運(yùn)動估計(jì)模式是域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式；和對于一起形成一個(gè)幀的、一個(gè)用參考圖像而另一個(gè)用于輸入圖像的第一和第二域彼此相同時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的1/2；當(dāng)參考圖像是第二域而輸入圖像是第一域時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的mv/2-1/4；和當(dāng)參考圖像是第一域而輸入圖像是第二域時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的mv/2+1/4。
20.一種圖像信息解碼方法，其中對通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而壓縮編碼的圖像串進(jìn)行包括運(yùn)動補(bǔ)償?shù)慕鈮嚎s，該方法包括如下的步驟對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像；以及運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中運(yùn)動估計(jì)模式是幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式；和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+1.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/4相位；在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+2.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/2相位；和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+3.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-3/4相位。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中運(yùn)動估計(jì)模式是域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式；當(dāng)一起形成一個(gè)幀的、一個(gè)用于參考圖像而另一個(gè)用于輸入圖像的第一和第二域彼此相同時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的1/2；當(dāng)參考圖像是第二域而輸入圖像是第一域時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的mv/2-1/4；和當(dāng)參考圖像是第一域而輸入圖像是第二域時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的mv/2+1/4。
24.一種圖像信息解碼器，其中對通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而壓縮編碼的圖像串進(jìn)行包括運(yùn)動補(bǔ)償?shù)慕鈮嚎s，該設(shè)備包括相移裝置，對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，該相移裝置將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像；以及運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中運(yùn)動估計(jì)模式是幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式；和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+1.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/4相位；在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+2.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/2相位；和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+3.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-3/4相位。
27.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中運(yùn)動估計(jì)模式是域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式；和當(dāng)一起形成一個(gè)幀的、一個(gè)用于參考圖像而另一個(gè)用于輸入圖像的第一和第二域彼此相同時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的1/2；當(dāng)參考圖像是第二域而輸入圖像是第一域時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的mv/2-1/4；和當(dāng)參考圖像是第一域而輸入圖像是第二域時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的mv/2+1/4。
28.一種圖像信息壓縮編碼程序，其中通過將包括亮度信號和色差信號的輸入圖像信號分解為塊并以塊為單位對輸入圖像信號進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償而對圖像信息進(jìn)行壓縮編碼，該程序包括如下的步驟對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，將參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv，以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
29.如權(quán)利要求28所述的程序，其中輸入圖像信號是一種420的格式的隔行圖像；以及運(yùn)動估計(jì)模式包括幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式和域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式，對于作為包括這些塊的編碼單位的每個(gè)宏塊選擇這兩種模式中的任一種模式。
30.如權(quán)利要求29所述的程序，其中運(yùn)動估計(jì)模式是幀運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式；和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值my是4n+1.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/4相位；在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+2.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-1/2相位；和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv是4n+3.0(n是整數(shù))時(shí)，將色差信號相移-3/4相位。
31.如權(quán)利要求29所述的程序，其中運(yùn)動估計(jì)模式是域運(yùn)動估計(jì)/補(bǔ)償模式；和當(dāng)一起形成一個(gè)幀的、一個(gè)用于參考圖像而另一個(gè)用于輸入圖像的第一和第二域彼此相同時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的1/2；當(dāng)參考圖像是第二域而輸入圖像是第一域時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值my的my/2-1/4；和當(dāng)參考圖像是第一域而輸入圖像是第二域時(shí)，將色差信號相移運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv的mv/2+1/4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種編碼圖像信息的方法和設(shè)備和解碼圖像信息的方法和設(shè)備。在向其輸送4∶2∶0格式的隔行圖像的圖像信息編碼器(10)中，對于運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償，色差信號相位校正單元(22)將在參考圖像塊中的色差信號的相位自適應(yīng)地平移到所選擇的運(yùn)動估計(jì)模式和在運(yùn)動矢量信息中的垂直分量的值mv以使參考圖像塊在色差信號的相位上與輸入圖像塊一致。
文檔編號H04N7/26GK1489868SQ02804330
公開日2004年4月14日 申請日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者佐藤數(shù)史, 彥, 春原修, 庫恩, 鈴木輝彥, 彼德·庫恩, 陽一, 矢ク崎陽一 申請人:索尼株式會社