專利名稱：視頻編碼的運(yùn)動(dòng)矢量空間預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像/視頻壓縮技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及音視頻編解碼中的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)技術(shù)。
背景技術(shù)：
伴隨著人類在數(shù)字信號(hào)技術(shù)上的進(jìn)步，出現(xiàn)了很多與之相關(guān)的新產(chǎn)品，如數(shù)字電視、新一代移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)流媒體等。它們滿足了人們?cè)诠ぷ鳎瑢W(xué)習(xí)，生活?yuàn)蕵贩矫娴母鞣N需要。但同時(shí)這些產(chǎn)品的出現(xiàn)也對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)提出了更高的要求。特別在數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)上，由于目前存儲(chǔ)空間和網(wǎng)絡(luò)帶寬等瓶頸的限制，面對(duì)大量需要處理的數(shù)據(jù)，一些應(yīng)用難以實(shí)現(xiàn)。因此開發(fā)出一個(gè)高效的視頻編解碼技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低成本多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸關(guān)鍵。目前國際和國內(nèi)的一些標(biāo)準(zhǔn)組織都在為制定出一套更好的視頻標(biāo)準(zhǔn)而努力。典型的有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工技術(shù)委員會(huì)第一聯(lián)合技術(shù)組(ISO/IEC JTC1)推出的MPEG-1，MPEG-2和MPEG-4等國際標(biāo)準(zhǔn)，以及國際電信聯(lián)盟(ITU-T)提出的H.26x系列推薦。這些視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)界得到了廣泛應(yīng)用。在中國，中國視音頻標(biāo)準(zhǔn)(AVS)也是一個(gè)高性能、低復(fù)雜度的國家標(biāo)準(zhǔn)。
這些視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的基本框架包括預(yù)測(cè)、變換、量化和熵編碼四個(gè)主要部分。其中預(yù)測(cè)部分是利用視頻圖像周圍時(shí)域和空域上的相關(guān)信息，通過預(yù)測(cè)來降低圖像的冗余信息。由于自然界場景變化是有一定規(guī)律的，圖像預(yù)測(cè)就是利用了這些規(guī)律來通過已知的信息的預(yù)測(cè)出未知圖像的信息，如果圖像預(yù)測(cè)得準(zhǔn)確，用來編碼圖像所用的數(shù)據(jù)量能大大降低，這樣就會(huì)提高視頻的壓縮效率。圖像預(yù)測(cè)一般包含兩種時(shí)域預(yù)測(cè)和空域預(yù)測(cè)。時(shí)域預(yù)測(cè)是使用被預(yù)測(cè)圖像前面或后面幾幅圖像的信息來預(yù)測(cè)的?？沼蝾A(yù)測(cè)是使用被預(yù)測(cè)圖像本身已經(jīng)得到的信息來做預(yù)測(cè)的。預(yù)測(cè)不僅僅是對(duì)圖像像素值的預(yù)測(cè)，還可以是對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量的預(yù)測(cè)。
運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)在編碼其中有三個(gè)大的應(yīng)用(1)在快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)中，要使用運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值作為快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的起始點(diǎn)；(2)預(yù)測(cè)當(dāng)前編碼塊的運(yùn)動(dòng)矢量；(3)為一些不帶運(yùn)動(dòng)矢量信息的特殊模式推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)矢量?？焖龠\(yùn)動(dòng)中如果運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)得準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)估計(jì)計(jì)算很快收斂到最優(yōu)位置，可以降低運(yùn)動(dòng)估計(jì)的時(shí)間復(fù)雜度。如果對(duì)當(dāng)前編碼塊的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)得準(zhǔn)確，可以降低編碼運(yùn)動(dòng)矢量差信息的數(shù)據(jù)量。如果對(duì)特殊模式的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)得準(zhǔn)確，這些特殊模式可以被更多的選用，能夠得到更優(yōu)的編碼模式，提高了編碼性能。
圖像編碼是以16×16大小的宏塊為單位來編碼的，每個(gè)宏塊還可以分成更小的16×8、8×16、8×8、8×4、4×8、4×4塊，這些塊統(tǒng)稱為編碼塊。一幅視頻圖像所表達(dá)的場景可以包含多個(gè)物體。通常一個(gè)物體要覆蓋了好幾個(gè)編碼塊。而自然界大多數(shù)物體都是剛體，他們的運(yùn)動(dòng)也是剛體運(yùn)動(dòng)，即剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)，剛體上的每一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度都是一致的。這個(gè)規(guī)律幫助我們利用物體中的已知某一部分的運(yùn)動(dòng)方向和位置可以預(yù)測(cè)出該物體其它部分的運(yùn)動(dòng)方向和位置。圖像中物體某一部分的運(yùn)動(dòng)方向和位置就是某一編碼塊的運(yùn)動(dòng)矢量。一個(gè)編碼塊的運(yùn)動(dòng)矢量通常都是和它周圍最鄰近的幾個(gè)編碼塊的運(yùn)動(dòng)矢量相關(guān)。本專利就是利用當(dāng)前待編碼塊空間上最鄰近的已經(jīng)編碼塊的運(yùn)動(dòng)矢量來預(yù)測(cè)當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)矢量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中使用一個(gè)更有效的運(yùn)動(dòng)矢量空間預(yù)測(cè)的方法來更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出當(dāng)前需要得到的運(yùn)動(dòng)矢量，從而降低編碼運(yùn)動(dòng)矢量所需的數(shù)據(jù)量，提高編碼效率，同時(shí)該方法可以用于現(xiàn)有的任何視頻標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)中。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種運(yùn)動(dòng)矢量空間預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟1)選取當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D；其中A塊為當(dāng)前塊E左側(cè)已編碼塊，B塊為當(dāng)前塊E上方已編碼塊，C塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊，D塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊；使用當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D的運(yùn)動(dòng)矢量的相關(guān)性來計(jì)算出待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值；2)從四個(gè)鄰塊中選擇出三個(gè)候選塊；三個(gè)候選塊的選取準(zhǔn)則是如果A、B、C塊已經(jīng)編碼完畢，就用這三個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量；如果A塊或B塊不可得到，則它們的運(yùn)動(dòng)矢量設(shè)為零；如果C塊不可得到，則使用D塊的運(yùn)動(dòng)矢量；3)將三個(gè)候選塊的運(yùn)動(dòng)矢量作為矢量預(yù)測(cè)的三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量，通過這三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量來計(jì)算得到待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值。
所述步驟3)中，在得到三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量后，以兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量的兩個(gè)相應(yīng)分量差值的絕對(duì)值和作為運(yùn)動(dòng)矢量相似度的定量結(jié)果，選出計(jì)算結(jié)果最小的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量作為最相似的一對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量；然后，令選出的兩個(gè)最相似運(yùn)動(dòng)矢量每個(gè)對(duì)應(yīng)分量的平均值作為預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的每個(gè)分量值。
所述的通過三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量來計(jì)算得到待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值的具體方法如下將選出的三個(gè)候選塊分別用B1、B2和B3表示，它們的運(yùn)動(dòng)矢量分別為(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y3)；進(jìn)行如下步驟3a)計(jì)算三個(gè)塊兩兩之間的運(yùn)動(dòng)矢量分量的差的絕對(duì)值和，B1_B2＝|X1-X2|+|Y1-Y2|，B2_B3＝|X2-X3|+|Y2-Y3|，B1_B3＝|X1-X3|+|Y1-Y3|；3b)求B1_B2、B2_B3和B1_B3中的最小值min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)；3c)判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B2，當(dāng)min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)不等于B1_B2時(shí)，進(jìn)入步驟3e)；當(dāng)min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B1_B2時(shí)，判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B2_B3，如果是，則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X2，Y2)；否則進(jìn)入步驟3d)；3d)判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B3，如果，是待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X1，Y1)；否則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于((X1+X2+1)＞＞1，(Y1+Y2+1)＞＞1)；3e)判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B3；當(dāng)min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是不等于B2_B3時(shí)，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于((X1+X3+1)＞＞1，(Y1+Y3+1)＞＞1)；當(dāng)min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B2_B3時(shí)，判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B3，如果是，則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X3，Y3)；否則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于((X2+X3+1)＞＞1，(Y2+Y3+1)＞＞1)，其中＞＞1表示右移1位。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供的另一種運(yùn)動(dòng)矢量空間預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟4)選取當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D；其中A塊為當(dāng)前塊E左側(cè)已編碼塊，B塊為當(dāng)前塊E上方已編碼塊，C塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊，D塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊；使用當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D的運(yùn)動(dòng)矢量的相關(guān)性來計(jì)算出待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值；5)從四個(gè)鄰塊中選擇出三個(gè)候選塊；三個(gè)候選塊的選取準(zhǔn)則是如果A、B、C塊已經(jīng)編碼完畢，就用這三個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量；如果A塊或B塊不可得到，則它們的運(yùn)動(dòng)矢量設(shè)為零；如果C塊不可得到，則使用D塊的運(yùn)動(dòng)矢量；6)將三個(gè)候選塊的運(yùn)動(dòng)矢量作為矢量預(yù)測(cè)的三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量，求兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)分量差的絕對(duì)值和，得到計(jì)算結(jié)果最大的一對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量，即最不相似的一對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量；然后，得到兩個(gè)最不相似運(yùn)動(dòng)矢量之外的第三個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量，并將第三個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前塊的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量。
所述步驟6)中，將選出的三個(gè)候選塊分別用B1、B2和B3表示，它們的運(yùn)動(dòng)矢量分別為(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y1)；所述步驟6)的具體實(shí)現(xiàn)包括如下子步驟6a)計(jì)算三個(gè)塊兩兩之間的運(yùn)動(dòng)矢量分量的差的絕對(duì)值和，B1_B2＝|X1-X2|+|Y1-Y2|，B2_B3＝|X2-X3|+|Y2-Y3|，B1_B3＝|X1-X3|+|Y1-Y3|；6b)求B1_B2、B2_B3和B1_B3中的最大值max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)；6c)判斷max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B2，當(dāng)max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)不等于B1_B2時(shí)，進(jìn)入步驟3e)；當(dāng)max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B1_B2時(shí)，判斷max(B1_B2，B2_B3，B1__B3)是否等于B2_B3，如果是，則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X2，Y2)；否則進(jìn)入步驟3d)；6d)判斷max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B3，如果是，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X1，Y1)；否則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X3，Y3)；6e)判斷max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B2_B3；當(dāng)max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是不等于B2_B3時(shí)，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X2，Y2)；當(dāng)max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B2_B3時(shí)，判斷max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B3，如果是，則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X3，Y3)；否則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X1，Y1)。
本發(fā)明建立是基于視頻序列的運(yùn)動(dòng)特征的分析上，所以能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出當(dāng)前待編碼塊的運(yùn)動(dòng)矢量，減少了運(yùn)動(dòng)矢量差的幅度，從而降低了編碼運(yùn)動(dòng)矢量差所需要的bit數(shù)目，提高了壓縮效率。對(duì)一些適合于本方法的典型視頻序列，應(yīng)用本方法壓縮率可以提高到1％左右。本發(fā)明提出的兩種方法的工作原理相近，前一種方法適合于運(yùn)動(dòng)規(guī)律亂的序列，后一種方法適合于整體運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)的序列。針對(duì)不同的視頻序列的特性，可以使用不同的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)的方法來達(dá)到更高的壓縮效率。


圖1是視頻圖像編解碼器的各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)流程圖；運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)在圖中為編解碼器的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和編解碼器計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量差提供了預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)矢量。
圖2是運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)塊位置關(guān)系示意圖；E塊當(dāng)前待編碼塊；A塊當(dāng)前塊E的左側(cè)已編碼塊；B塊當(dāng)前塊E的上方已編碼塊；C塊當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊；D塊當(dāng)前塊E的左上方已編碼塊。
圖3是運(yùn)動(dòng)矢量裝置組成示意圖；201輸入和存儲(chǔ)候選運(yùn)動(dòng)矢量的裝置；202對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行選擇的裝置；203用選擇的候選運(yùn)動(dòng)矢量做預(yù)測(cè)的裝置；204存儲(chǔ)和輸出預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的裝置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)方法是為編解碼器的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和編解碼器計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量差提供了預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)矢量(圖1是視頻圖像編解碼器的各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)流程圖)。本發(fā)明在編碼端和解碼端的實(shí)現(xiàn)是相同的，因此在這里給出的實(shí)施例不特指是編碼端還是解碼端。
實(shí)施例1使用當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D的運(yùn)動(dòng)矢量的相關(guān)性來計(jì)算出待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值(其中A塊為當(dāng)前塊E左側(cè)已編碼塊，B塊為當(dāng)前塊E上方已編碼塊，C塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊，D塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊)。從四個(gè)鄰塊中選擇出三個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量來計(jì)算得到待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)。三個(gè)候選塊的選取準(zhǔn)則是如果A、B、C塊已經(jīng)編碼完畢，就用這三個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量；如果A塊或B塊不可得到，則它們的運(yùn)動(dòng)矢量設(shè)為零；如果C塊不可得到，則使用D塊的運(yùn)動(dòng)矢量。如圖2所示，該圖分為(a)，(b)，(c)和(d)四個(gè)部分，分別舉例表示對(duì)一個(gè)8×8大小的塊的4個(gè)4×4塊編碼(Block0、Block1、Block2、Block3)時(shí)，當(dāng)前塊E與A，B，C和D塊的位置關(guān)系；其中，(a)部分表示對(duì)Block0進(jìn)行編碼，(b)部分表示對(duì)Block1進(jìn)行編碼，(c)部分表示對(duì)Block2進(jìn)行編碼，(d)部分表示對(duì)Block3進(jìn)行編碼。需要特殊說明的是，當(dāng)前塊為Block3時(shí)，由于下一個(gè)宏塊還沒有編碼，所以得不到C塊，在這種情況下，用預(yù)測(cè)塊D代替。另外在一些特殊情況下，比如圖像邊界，條帶(slice)邊界等，都有可能得不到某些預(yù)測(cè)塊，這都有相應(yīng)的機(jī)制來處理他們(這些機(jī)制屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù))。
選出候選塊后，將這三個(gè)候選塊分別用B1、B2和B3表示，它們的運(yùn)動(dòng)矢量分別為(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y3)；進(jìn)行如下步驟a)計(jì)算三個(gè)塊兩兩之間的運(yùn)動(dòng)矢量分量的差的絕對(duì)值和，B1_B2＝|X1-X2|+|Y1-Y2|，B2_B3＝|X2_X3|+|Y2-Y3|，B1_B3＝|X1-X3|+|Y1-Y3|；b)求B1_B2、B2_B3和B1_B3中最小值min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)；c)如果min(B1_B2，B2_B3，B1B3)等于B1_B2時(shí)；如果min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B2_B3，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X2，Y2)；否則，如果min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B1_B3，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X1，Y1)；否則，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于((X1+X2+1)＞＞1，(Y1+Y2+1)＞＞1)；
否則，如果min(B1_B2，B2B3，B1_B3)等于B2_B3；如果min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B1_B3，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X3，Y3)；否則，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于((X2+X3+1)＞＞1，(Y2+Y3+1)＞＞1)；否則，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于((X1+X3+1)＞＞1，(Y1+Y3+1)＞＞1)。
本文中的符號(hào)＞＞1均表示右移一位。
示例性地，如果從當(dāng)前塊E的相鄰塊得到A，B，C(或D)的運(yùn)動(dòng)矢量分別為(-3，6)，(1，4)，(4，1)預(yù)測(cè)當(dāng)前塊E的運(yùn)動(dòng)矢量E。
根據(jù)公式(1)(該公式表示的是運(yùn)動(dòng)矢量最相似準(zhǔn)則)計(jì)算兩兩運(yùn)動(dòng)矢量相似度P,Q=argmini,j=1,2,3,i≠jMi∈{A,B,C}(|Mi(x)-Mj(x)|+|Mi(y)-Mj(y)|)---(1)]]>其中，{A，B，C}為鄰塊集合，當(dāng)C塊得不到時(shí)用D代替，Mi、Mi為鄰塊之一，Mi，Mj∈{A，B，C}，Mi(x)為鄰塊Mi運(yùn)動(dòng)矢量的x分量，Mi(y)為鄰塊Mi運(yùn)動(dòng)矢量的y分量，P，Q為得到最相似的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量。
A和B＝|-3-1|+|6-4|＝6，A和C＝|-3-4|+|6-1|＝12，B和C＝|1-4|+|4-1|＝6由于A和B，B和C，都得到最小值6，按塊的字母順序A有更高的優(yōu)先級(jí)，計(jì)算A和B的對(duì)應(yīng)分量的均值作為當(dāng)前塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，E(x)＝(A(x)+B(x)+1)＞＞1＝(-3+1+1)＞＞1＝0，E(y)＝(A(y)+B(y)+1)＞＞1＝(6+4+1)＞＞1＝5。
實(shí)施例2使用當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D的運(yùn)動(dòng)矢量的相關(guān)性來計(jì)算出待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值(其中A塊為當(dāng)前塊E左側(cè)已編碼塊，B塊為當(dāng)前塊E上方已編碼塊，C塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊，D塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊)。從四個(gè)鄰塊中選擇出三個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量來計(jì)算得到待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)。
三個(gè)候選塊的選取準(zhǔn)則是如果A、B、C塊已經(jīng)編碼完畢，就用這三個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量；如果A塊或B塊不可得到，則它們的運(yùn)動(dòng)矢量設(shè)為零；如果C塊不可得到，則使用D塊的運(yùn)動(dòng)矢量。
將選出的三個(gè)候選塊分別用B1、B2和B3表示，它們的運(yùn)動(dòng)矢量分別為(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y3)；進(jìn)行如下步驟a)計(jì)算三個(gè)塊兩兩之間的運(yùn)動(dòng)矢量分量的差的絕對(duì)值和，B1_B2＝|X1-X2|+|Y1-Y2|，B2_B3＝|X2-X3|+|Y2-Y3|，B1_B3＝|X1-X3|+|Y1-Y3|；b)求B1_B2、B2_B3和B1_B3中最大值max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)；c)如果max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B1_B2；如果max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B2_B3，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X2，Y2)；否則，如果max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B1_B3，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X1，Y1)；否則，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X3，Y3)；否則，如果max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B2_B3；如果max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B1_B3，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X3，Y3)；否則，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X1，Y1)；否則，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X2，Y2)；示例性地，如果從當(dāng)前塊E的相鄰塊得到A，B，C(或D)的運(yùn)動(dòng)矢量分別為(-3，6)，(1，4)，(4，1)預(yù)測(cè)當(dāng)前塊E的運(yùn)動(dòng)矢量E。根據(jù)公式(2)(該公式表示的是運(yùn)動(dòng)矢量最不相似準(zhǔn)則)計(jì)算兩兩運(yùn)動(dòng)矢量不相似度P,Q=argmaxi,j=1,2,3,i≠jMi∈{A,B,C}(|Mi(x)-Mj(x)|+|Mi(y)-Mj(y)|)]]>式(2)其中，{A，B，C}為鄰塊集合，當(dāng)C塊得不到時(shí)用D代替，Mi、Mi為鄰塊之一，Mi，Mj∈{A，B，C}，Mi(x)為鄰塊Mi運(yùn)動(dòng)矢量的x分量，Mi(y)為鄰塊Mi運(yùn)動(dòng)矢量的y分量，P，Q為得到最相似的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量。
A和B＝|-3-1|+|6-4|＝6，A和C＝|-3-4|+|6-1|＝12，B和C＝|1-4|+|4-1|＝6A和C的計(jì)算結(jié)果為12，是最不相似的一對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量，除A和C之外的B作為當(dāng)前塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，E(x)＝B(x)＝1，E(y)＝B(y)＝1。
運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)過程參見圖3所示。運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)裝置由已經(jīng)編碼鄰塊的運(yùn)動(dòng)矢量輸入裝置201，鄰塊運(yùn)動(dòng)矢量選擇處理裝置202，當(dāng)前待編碼塊的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量裝置203，預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量輸出裝置204四部分組成。預(yù)測(cè)當(dāng)前塊運(yùn)動(dòng)矢量時(shí)，當(dāng)前塊周圍已經(jīng)編碼的鄰塊的運(yùn)動(dòng)矢量輸入到運(yùn)動(dòng)矢量輸入裝置201中，并在鄰塊運(yùn)動(dòng)矢量選擇時(shí)將該輸入裝置中的運(yùn)動(dòng)矢量輸入到鄰塊運(yùn)動(dòng)矢量選擇處理裝置202中，選擇若干候選運(yùn)動(dòng)矢量并輸入到當(dāng)前待編碼塊的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量裝置203中，在預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量裝置203中用選擇的候選運(yùn)動(dòng)矢量采用本發(fā)明描述的兩種運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)方法中的一種來預(yù)測(cè)當(dāng)前運(yùn)動(dòng)矢量，然后輸入到預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量輸出裝置204中存儲(chǔ)并在需要時(shí)輸出。這些裝置之間的可以采用任意種方式通信。每種裝置可以看作是運(yùn)動(dòng)矢量的每個(gè)模塊，這些模塊可以既可以用硬件實(shí)現(xiàn)也可以用軟件實(shí)現(xiàn)，沒有任何的限制。
本發(fā)明對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)過程的劃分方法不是唯一的，有些裝置也不是必須的或者固定不變的。只要任何運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)能夠得到和本發(fā)明描述的方法得到同樣的結(jié)果，都可以視為同樣的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)方法。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)動(dòng)矢量空間預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟1)選取當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D；其中A塊為當(dāng)前塊E左側(cè)已編碼塊，B塊為當(dāng)前塊E上方已編碼塊，C塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊，D塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊；使用當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D的運(yùn)動(dòng)矢量的相關(guān)性來計(jì)算出待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值；2)從四個(gè)鄰塊中選擇出三個(gè)候選塊；三個(gè)候選塊的選取準(zhǔn)則是如果A、B、C塊已經(jīng)編碼完畢，就用這三個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量；如果A塊或B塊不可得到，則它們的運(yùn)動(dòng)矢量設(shè)為零；如果C塊不可得到，則使用D塊的運(yùn)動(dòng)矢量；3)將三個(gè)候選塊的運(yùn)動(dòng)矢量作為矢量預(yù)測(cè)的三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量，通過這三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量來計(jì)算得到待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值。
2.按權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)矢量空間預(yù)測(cè)方法，所述步驟3)中，在得到三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量后，以兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量的兩個(gè)相應(yīng)分量差值的絕對(duì)值和作為運(yùn)動(dòng)矢量相似度的定量結(jié)果，選出計(jì)算結(jié)果最小的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量作為最相似的一對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量；然后，令選出的兩個(gè)最相似運(yùn)動(dòng)矢量每個(gè)對(duì)應(yīng)分量的平均值作為預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的每個(gè)分量值。
3.按權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)矢量空間預(yù)測(cè)方法，所述的通過三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量來計(jì)算得到待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值的具體方法如下將選出的三個(gè)候選塊分別用B1、B2和B3表示，它們的運(yùn)動(dòng)矢量分別為(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y3)；進(jìn)行如下步驟3a)計(jì)算三個(gè)塊兩兩之間的運(yùn)動(dòng)矢量分量的差的絕對(duì)值和，B1_B2＝|X1-X2|+|Y1-Y2|，B2_B3＝|X2-X3|+|Y2-Y3|，B1_B3＝|X1-X3|+|Y1-Y3|；3b)求B1_B2、B2_B3和B1_B3中的最小值min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)；3c)判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B2，當(dāng)min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)不等于B1_B2時(shí)，進(jìn)入步驟3e)；當(dāng)min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B1_B2時(shí)，判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B2_B3，如果是，則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X2，Y2)；否則進(jìn)入步驟3d)；3d)判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B3，如果是，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X1，Y1)；否則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于((X1+X2+1)＞＞1，(Y1+Y2+1)＞＞1)；3e)判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B2_B3；當(dāng)min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是不等于B2_B3時(shí)，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于((X1+X3+1)＞＞1，(Y1+Y3+1)＞＞1)；當(dāng)min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B2_B3時(shí)，判斷min(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B3，如果是，則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X3，Y3)；否則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于((X2+X3+1)＞＞1，(Y2+Y3+1)＞＞1)。
4.一種運(yùn)動(dòng)矢量空間預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟4)選取當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D；其中A塊為當(dāng)前塊E左側(cè)已編碼塊，B塊為當(dāng)前塊E上方已編碼塊，C塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊，D塊為當(dāng)前塊E的右上方已編碼塊；使用當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D的運(yùn)動(dòng)矢量的相關(guān)性來計(jì)算出待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值；5)從四個(gè)鄰塊中選擇出三個(gè)候選塊；三個(gè)候選塊的選取準(zhǔn)則是如果A、B、C塊已經(jīng)編碼完畢，就用這三個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量；如果A塊或B塊不可得到，則它們的運(yùn)動(dòng)矢量設(shè)為零；如果C塊不可得到，則使用D塊的運(yùn)動(dòng)矢量；6)將三個(gè)候選塊的運(yùn)動(dòng)矢量作為矢量預(yù)測(cè)的三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量，求兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)分量差的絕對(duì)值和，得到計(jì)算結(jié)果最大的一對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量，即最不相似的一對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量；然后，得到兩個(gè)最不相似運(yùn)動(dòng)矢量之外的第三個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量，并將第三個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前塊的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量。
5.按權(quán)利要求4所述的運(yùn)動(dòng)矢量空間預(yù)測(cè)方法，所述步驟6)中，將選出的三個(gè)候選塊分別用B1、B2和B3表示，它們的運(yùn)動(dòng)矢量分別為(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y3)；所述步驟6)的具體實(shí)現(xiàn)包括如下子步驟6a)計(jì)算三個(gè)塊兩兩之間的運(yùn)動(dòng)矢量分量的差的絕對(duì)值和，B1_B2＝|X1-X2|+|Y1-Y2|，B2_B3＝|X2-X3|+|Y2-Y3|，B1_B3＝|X1-X3|+|Y1-Y3|；6b)求B1_B2、B2_B3和B1_B3中的最大值max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)；6c)判斷max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B2，當(dāng)max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)不等于B1_B2時(shí)，進(jìn)入步驟3e)；當(dāng)max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B1_B2時(shí)，判斷max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B2_B3，如果是，則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X2，Y2)；否則進(jìn)入步驟3d)；6d)判斷max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B3，如果是，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X1，Y1)；否則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X3，Y3)；6e)判斷max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B2_B3；當(dāng)max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是不等于B2_B3時(shí)，待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X2，Y2)；當(dāng)max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)等于B2_B3時(shí)，判斷max(B1_B2，B2_B3，B1_B3)是否等于B1_B3，如果是，則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X3，Y3)；否則待預(yù)測(cè)塊E的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量(Xe，Ye)等于(X1，Y1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及音視頻編解碼中的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)技術(shù)。本發(fā)明選取當(dāng)前待預(yù)測(cè)的編碼塊E周圍相鄰的編碼塊A、B、C和D；從四個(gè)鄰塊中選擇出三個(gè)候選塊；將三個(gè)候選塊的運(yùn)動(dòng)矢量作為矢量預(yù)測(cè)的三個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量，根據(jù)本發(fā)明提出的兩種方法之一(即運(yùn)動(dòng)矢量最相似準(zhǔn)則或運(yùn)動(dòng)矢量最不相似準(zhǔn)則)，計(jì)算出待編碼塊E的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值。本發(fā)明是基于視頻序列的運(yùn)動(dòng)特征的分析上提出的，能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出當(dāng)前待編碼塊的運(yùn)動(dòng)矢量，提高了壓縮效率。本發(fā)明提出的兩種方法，運(yùn)動(dòng)矢量最相似法適合于運(yùn)動(dòng)規(guī)律亂的序列，運(yùn)動(dòng)矢量最不相似法適合于整體運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)的序列。針對(duì)不同序列的特性，可以使用不同的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)的方法來達(dá)到更高的壓縮效率。
文檔編號(hào)H04N7/26GK1885948SQ20051007729
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月21日
發(fā)明者高文, 齊洪鋼, 季向陽, 趙德斌, 馬思偉 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所