專利名稱：使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波的圖像編碼和解碼方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像運(yùn)動(dòng)預(yù)測和補(bǔ)償，更具體地il,涉及一種圖像編碼 和解碼方法和設(shè)備，其中，通過對經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膱D〗象數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波來進(jìn)一 步提高壓縮效率，從而減少相對于原始圖像數(shù)據(jù)的誤差。
背景技術(shù)：
在圖像壓縮方案(諸如運(yùn)動(dòng)圖像編碼專家組(MPEG) -1、 MPEG-2、 MPEG-4、 H.264/MPEG-4先進(jìn)視頻編碼(AVC ))中，將圖像劃分成宏塊以對 圖像進(jìn)行編碼。通過使用各種編碼模式對每個(gè)宏塊進(jìn)^"幀間預(yù)測或幀內(nèi)預(yù)測。
真度來選擇這些編碼模式中的一個(gè)對每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼。
在幀內(nèi)預(yù)測中，使用位于當(dāng)前塊周圍的像素的像素值計(jì)算將被編碼的當(dāng) 前塊的預(yù)測值，并且對當(dāng)前塊的預(yù)測值和實(shí)際像素值之間的差進(jìn)行編碼。在 幀間預(yù)測中，通過在將被編碼的當(dāng)前圖像之前或之后的至少一個(gè)參考圖像中 搜索與將被編碼的當(dāng)前塊相似的區(qū)域來產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)向量，并且對預(yù)測塊和當(dāng)前 塊之間的差值進(jìn)行編碼，使用產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)向量通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生所述預(yù)測塊。
通常，幀內(nèi)預(yù)測或幀間預(yù)測用于產(chǎn)生當(dāng)前塊的預(yù)測塊，接著使用特定代 價(jià)函數(shù)來計(jì)算代價(jià)。其后，選擇代價(jià)最低的編碼模式來執(zhí)行編碼，這樣能夠 提供壓縮效率。
然而，為了克服有限的傳輸帶寬并提供高質(zhì)量圖像，需要更高壓縮效率 的圖像編碼方法。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的圖像編碼方法和設(shè)備以及用于對 編碼的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的圖像解碼方法和設(shè)備，其中，對經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)?預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波來減d 、經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測數(shù)據(jù)與原始圖像數(shù)據(jù)之間的差值。
本發(fā)明還提供一種對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的圖像編碼方法和設(shè)備以及用于 對編碼的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的圖像解碼方法和設(shè)備，其中，當(dāng)對經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ) 償?shù)念A(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波時(shí)能夠?qū)V波信息有效地發(fā)送到解碼設(shè)備而不必提供 附加信息。
有益效果
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，對經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波來減 小經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測數(shù)據(jù)與原始圖像數(shù)據(jù)之間的差值。因此，可以減小將 被編碼的冗余數(shù)據(jù)的大小并且提高圖像壓縮效率。
另外，通過使用先前編碼并恢復(fù)的周圍像素的信息，計(jì)算掩模的權(quán)值來 執(zhí)行濾波操作。因此，在解碼設(shè)備中可確定權(quán)值而不必發(fā)送關(guān)于權(quán)值的附加 信息。


圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操作的示
圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像編碼設(shè)備的框圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器通過使用當(dāng)前塊執(zhí)行的
產(chǎn)生預(yù)測塊的處理的示圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于預(yù)測塊的濾波操作的示圖； 圖5A至圖5D示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的在圖4的預(yù)測塊的濾波
操作中使用的掩模的示例；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的能夠雙向預(yù)測的當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償
濾波操作的示圖7是根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施例的當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操作的
示圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像編碼方法的流程圖； 圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像解碼設(shè)備的框圖；以及 圖10是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像解碼方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
最佳方式
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種圖像編碼方法，所述方法包括使用當(dāng)
前塊的運(yùn)動(dòng)預(yù)測產(chǎn)生將被編碼的當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量；^f吏用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生當(dāng)前 塊的預(yù)測塊，以獲得由運(yùn)動(dòng)向量指示的參考幀的相應(yīng)塊；對使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn) 生的預(yù)測塊進(jìn)行濾波；以及對濾波的預(yù)測塊與當(dāng)前塊之間的差值進(jìn)行編碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像編碼設(shè)備，所述設(shè)備包括運(yùn)動(dòng) 預(yù)測器，通過當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)預(yù)測產(chǎn)生將被編碼的當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量；運(yùn)動(dòng)補(bǔ) 償器，使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生當(dāng)前塊的預(yù)測塊，以獲得運(yùn)動(dòng)向量指示的參考幀的 相應(yīng)塊；濾波單元，對使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生的預(yù)測塊進(jìn)行濾波；以及編碼器， 對濾波的預(yù)測塊與當(dāng)前塊之間的差值進(jìn)行編碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像解碼方法，所述方法包括使用 從接收的比特流提取的運(yùn)動(dòng)向量通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生將被解碼的當(dāng)前塊的預(yù)測 塊；使用當(dāng)前塊周圍的周圍像素與運(yùn)動(dòng)向量指示的參考幀的相應(yīng)塊周圍的周 圍像素之間的相關(guān)性來產(chǎn)生用于預(yù)測塊的濾波器；通過使用濾波器對預(yù)測塊 進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波的預(yù)測塊；以及通過將濾波的預(yù)測塊與恢復(fù)的冗余相加 來恢復(fù)當(dāng)前塊。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像解碼設(shè)備，所述設(shè)備包括運(yùn)動(dòng) 預(yù)測器，使用從接收的比特流提取的運(yùn)動(dòng)向量通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生將被解碼的 當(dāng)前塊的預(yù)測塊；濾波單元，使用當(dāng)前塊周圍的周圍#>素與運(yùn)動(dòng)向量指示的 參考幀的相應(yīng)塊周圍的周圍像素之間的相關(guān)性來產(chǎn)生用于預(yù)測塊的濾波器，
通過將濾波的預(yù)測塊與恢復(fù)的冗余相加來恢復(fù)當(dāng)前塊。
發(fā)明模式
以下，將參照附圖來描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操作的示圖。
通常，如果x(n)表示使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生的預(yù)測數(shù)據(jù)，o(n)表示原始圖像 數(shù)據(jù)，則對與預(yù)測數(shù)據(jù)x(n)和原始圖像數(shù)據(jù)o(n)之間的差相應(yīng)的冗余數(shù)據(jù)進(jìn) 行壓縮和編碼。參照圖1,根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，濾波單元100對預(yù)測數(shù)據(jù)x(n)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生濾波的預(yù)測數(shù)據(jù)y(n)。當(dāng)濾波單元100在最小 化濾波的預(yù)測數(shù)據(jù)y(n)與原始圖像數(shù)據(jù)o(n)之間的誤差e(n)的同時(shí)執(zhí)行濾波 操作時(shí)，能夠提高圖像壓縮效率。通過使用關(guān)于先前編碼的像素的信息，濾 波單元100計(jì)算掩模的權(quán)值，并在濾波操作中使用所述權(quán)值。可在解碼設(shè)備 中實(shí)現(xiàn)所述濾波單元100而不必單獨(dú)發(fā)送大量附加信息，并且可使用與編碼 設(shè)備中執(zhí)行的相同的濾波操作來恢復(fù)圖像。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像編碼設(shè)備200的框圖。
參照圖2,根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像編碼設(shè)備200包括運(yùn)動(dòng)預(yù) 測器210、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器220、濾波單元230、減法單元240、編碼器250、恢 復(fù)單元260和存儲單元270。
運(yùn)動(dòng)預(yù)測器210使用存儲在存儲單元270中的先前幀數(shù)據(jù)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測， 并且產(chǎn)生當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器220在獲得當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量指示 的參考幀區(qū)域(以下，稱為"相應(yīng)塊")的數(shù)據(jù)之后產(chǎn)生當(dāng)前塊的預(yù)測塊。
圖3是用于解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器220通過使用當(dāng)前 塊執(zhí)行的產(chǎn)生預(yù)測塊的處理的示圖。
運(yùn)動(dòng)預(yù)測器210搜索參考幀320,以尋找相對于當(dāng)前幀310的當(dāng)前塊311 具有最小誤差的塊，從而確定當(dāng)前塊311的相應(yīng)塊321。然后，運(yùn)動(dòng)預(yù)測器 210產(chǎn)生作為確定的相應(yīng)塊321與當(dāng)前塊311之間的位置差的運(yùn)動(dòng)向量MV。 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器220獲得當(dāng)前塊311的運(yùn)動(dòng)向量MV指示的參考幀320的相應(yīng)塊 321的數(shù)據(jù)。因此，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器220產(chǎn)生當(dāng)前塊311的預(yù)測塊。也就是說， 當(dāng)前塊311的預(yù)測塊是參考幀320的相應(yīng)塊321。
濾波單元230將具有特定大小的掩模應(yīng)用于使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償獲得的預(yù)測 塊，接著對預(yù)測塊進(jìn)行濾波。具體地，濾波單元230在組成預(yù)測塊的各個(gè)像 素周圍應(yīng)用掩模，并且計(jì)算掩模的權(quán)值與包括在掩模中的像素的像素值之間 的加權(quán)和，從而對預(yù)測塊的各個(gè)像素值進(jìn)4亍濾波。另外，濾波單元230包括 濾波器產(chǎn)生器231,通過使用當(dāng)前塊311周圍的像素和相應(yīng)塊321周圍的像 素產(chǎn)生濾波器。
圖4是用于解釋^^艮據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于預(yù)測塊410的濾波操 作的示圖。圖5A至圖5D示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的在圖4的預(yù)測塊 的濾波操作中使用的掩模的示例。在圖4中，使用圖5A中示出的掩模420 對使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生的大小為4x4的預(yù)測塊410進(jìn)行濾波。在此，P,.,表示
9在當(dāng)前塊410的位置(i，j)(其中，i，j=0, 1，2,3)的預(yù)測像素值，Pa至Pe表示在 對當(dāng)前塊進(jìn)行編碼之前已經(jīng)編碼且恢復(fù)的周圍像素。
參照圖4，濾波單元230通過對預(yù)測像素值P,」進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波的預(yù) 測像素值P',」。在這個(gè)處理中，濾波單元230根據(jù)預(yù)測塊410的各個(gè)預(yù)測像素 值通過將特定權(quán)值與包括在具有特定大小的掩模420中的像素值的乘積相加 來計(jì)算加權(quán)和。例如，當(dāng)圖4的掩模420具有3x3的大小，并且^皮應(yīng)用于圖 4的預(yù)測塊410從而預(yù)測塊410的位置(O, O)的預(yù)測像素值P(k)位于掩模420的 中心位置時(shí)，將預(yù)測像素值Poo周圍的3 x 3像素值乘以分別分配給像素的權(quán)
值。然后，將所述乘積相加以計(jì)算濾波的預(yù)測像素值P，o()。如果『,.,,表示分配
給掩模420的像素位置(i,j)的權(quán)值，則可使用下面的等式計(jì)算通過對位置(O,O) 的預(yù)測像素值Po()進(jìn)行濾波獲得的濾波的預(yù)測像素值P'oq: P，。。= WQ。 x pa + W01 x Pb + W02 x pc + W10 x Pd + Wu x p00 + W12 x p01 + W20 x pe + W21 x P10+ W22xp 。同樣，移動(dòng)掩才莫500以將圖5A所示的中心位置510與當(dāng)前進(jìn)行濾 波的預(yù)測塊410的預(yù)測^f象素值的位置匹配可計(jì)算預(yù)測塊410的多個(gè)濾波的預(yù) 測像素值。然后，將掩模500的像素值與掩模500的各個(gè)像素的權(quán)重相乘， 并且將乘積相加。
掩模的形狀和大小不限于圖5A所示的3x3掩模500,可使用具有大小 為NxM(其中，N和M是正整數(shù))的任何掩模。例如，可使用大小為Nxl 或1 x M的一維掩模。圖5B示出3 x 1掩模，圖5C示出1 x 3掩模。圖5D 示出通過將上述圖5B和圖5C所示的一維掩模進(jìn)行組合而獲得的掩模。與使 用圖5A所示的掩^^的情況相似，當(dāng)使用圖5B至圖5D示出的掩模時(shí)，可對 預(yù)測像素值進(jìn)行濾波，當(dāng)圖5B至圖5D所示的掩模的中心位置520、 530和 540分別與將被濾波的預(yù)測像素值匹配時(shí)，通過將掩才莫的像素值與分配給掩 模中的各個(gè)像素位置的權(quán)值的乘積相加來計(jì)算加權(quán)和。當(dāng)N和M等于1時(shí)，
通過將預(yù)定權(quán)值與包括在預(yù)測塊中的各個(gè)像素值相乘來執(zhí)行濾波操作，而不 必使用周圍的像素。
同時(shí)，確定應(yīng)用到預(yù)測塊的濾波操作的掩模的權(quán)值，以使濾波的預(yù)測塊 與原始像素塊之間的差值最小。
如果O)表示在時(shí)間t的當(dāng)前幀中將被編碼的當(dāng)前塊的原始像素塊，i^表 示使用對當(dāng)前塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生的參考幀的預(yù)測塊，r,，,表示在大小為N xM的掩模中位置(i,j)(其中，i，j-O, 1,2,3)的濾波器權(quán)值，《表示與原始像素塊(9;與濾波的預(yù)測塊A之間的差值相應(yīng)的冗余塊，則可通過使用濾波的預(yù) 測塊和冗余塊如等式1表示原始像素塊《。
如上所述，確定使得預(yù)測誤差最小化的濾波器權(quán)值Wjj。當(dāng)使用誤差平方 和(SSE)作為預(yù)測誤差時(shí)，通過如等式2所示獲取冗余塊的像素值的平方 和來計(jì)算SSE。
可使用等式3獲得具有最小SSE的權(quán)值，其中，SSE是對大小為NxM 的掩模中任意位置(k,l)上的權(quán)值 的偏微分，并且選擇偏微分值為0時(shí)的權(quán) 值。
，=Z (2 x i. xx (-C+,))
。Ww " ')'
=2 C+, )2 - Z ( x (Z x尸二"》)=0
j:y & 砂
可通過使用表示相關(guān)性的特定算子C并使用掩^^莫的權(quán)值矩陣表示^^, 如等式4來表示等式3。 [等式4] [公式4]
《-E x)=《'-《'.u=0
因此，可使用等式5表示大小為N x M的掩模的權(quán)值矩陣表示『，w 。
其結(jié)果是，可通過使用預(yù)測塊的預(yù)測像素值與原始像素塊的像素值的參
數(shù)計(jì)算NM線性等式來確定大小為NxM的掩模中的NM權(quán)值。
ii然而，當(dāng)使用當(dāng)前塊的像素值對掩模中的權(quán)值進(jìn)^^編碼時(shí)，必須將關(guān)于 掩模的權(quán)值的附加信息發(fā)送到解碼設(shè)備，這樣導(dǎo)致數(shù)據(jù)量的增加。因此，壓 縮效率降低。為了解決這個(gè)問題，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使用先前已 經(jīng)編碼且恢復(fù)的周圍像素來計(jì)算掩模的權(quán)值，從而可在解碼設(shè)備中確定掩模 的權(quán)值，而不必發(fā)送關(guān)于掩模的權(quán)值的附加信息。
具體地，再參照圖3，濾波器產(chǎn)生器231通過使用當(dāng)前塊311周圍的像 素312和相應(yīng)塊321周圍的像素322來確定掩模的權(quán)值。也就是說，使用掩 模對周圍的像素322進(jìn)行濾波，因此產(chǎn)生周圍的像素322的濾波的像素值。 計(jì)算相對于周圍的像素312的像素值的誤差。求該誤差關(guān)于掩模的權(quán)值的偏 微分，從而獲得具有掩模的權(quán)值的參數(shù)的線性等式。例如，當(dāng)使用圖5A所 示的3 x 3掩模時(shí)，可通過使用與從周圍的像素322和周圍的像素312選擇的 至少9個(gè)像素相應(yīng)的像素對來計(jì)算3 x 3掩模的9個(gè)權(quán)值。
在確定掩模的權(quán)值之后，濾波單元230使用掩模對經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測 塊進(jìn)行濾波。
圖6是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的能夠雙向預(yù)測的當(dāng)前塊 601的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操作的示圖。
圖3所示的當(dāng)前塊311是僅使用一個(gè)參考幀的P塊，并且使用參考幀的 相應(yīng)塊周圍的像素來確定掩模的權(quán)值。參照圖6,如果當(dāng)前塊601是能夠被 雙向預(yù)測的B塊，則以這樣的方式來執(zhí)行當(dāng)前塊601的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操作 使用分別對第一參考幀610和第二參考幀620產(chǎn)生的掩模對第一參考幀610 的第一相應(yīng)塊611和第二參考幀620的第二相應(yīng)塊621進(jìn)行濾波，并且計(jì)算 第一濾波的相應(yīng)塊611和第二濾波的相應(yīng)塊621的平均4直來產(chǎn)生濾波的預(yù)測 塊。
具體地，濾波器產(chǎn)生器231通過使用當(dāng)前塊601的第一運(yùn)動(dòng)向量MV1 指示的第一參考幀610的第一相應(yīng)塊611周圍的像素612以及當(dāng)前塊601周 圍的像素602,通過計(jì)算特定大小的掩模的權(quán)值來產(chǎn)生第一濾波器。濾波單 元230通過使用第一濾波器對第一相應(yīng)塊611進(jìn)行濾波，從而產(chǎn)生濾波的第 一相應(yīng)塊PF。
同樣，濾波器產(chǎn)生器231通過使用當(dāng)前塊601的第二運(yùn)動(dòng)向量MV2指 示的第二參考幀620的第二相應(yīng)塊621周圍的像素622以及當(dāng)前塊601周圍 的像素602，通過計(jì)算特定大小的掩模的權(quán)值來產(chǎn)生第二濾波器。濾波單元230通過使用第二濾波器對第二相應(yīng)塊621進(jìn)行濾波，^v而產(chǎn)生濾波的第二 相應(yīng)塊PB'。
在如上所述產(chǎn)生濾波的第 一相應(yīng)塊PF和濾波的第二相應(yīng)塊PB'之后，濾 波單元230輸出濾波的第一相應(yīng)塊PF和濾波的第二相應(yīng)塊PB'的平均值，即 (PF+PB')/2,作為當(dāng)前塊601的濾波的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測值。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如果當(dāng)前塊601是在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操作中能 夠被雙向預(yù)測的B塊，則濾波器產(chǎn)生器231通過使用^v第一參考幀610和第 二參考幀620獲得周圍的像素612和622的平均值，并且通過使用周圍的像 素602來確定一個(gè)掩模的權(quán)值。濾波單元230可通過使用確定的掩模的權(quán)值 對第一相應(yīng)塊611和第二相應(yīng)塊621的平均值進(jìn)行濾波來計(jì)算當(dāng)前塊601的 濾波的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償值。
具體地，濾波器產(chǎn)生器231計(jì)算從第一參考幀610的周圍的像素612獲 得的第一像素Nl和從第二參考幀620的周圍的像素622獲得的第二像素N2 的平均值。該平均值為(N1+N2)/2。濾波器產(chǎn)生器231 ^使用平均值(Nl+N2)/2 和周圍的像素602如上所述來確定掩模的權(quán)值。該平均值與特定像素區(qū)域的 每個(gè)像素的平均值相應(yīng)，而不是與通過將周圍的像素的所有像素值求平均而 獲得的平均值相應(yīng)。
接下來，根據(jù)雙向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償操作，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器220輸出第一運(yùn)動(dòng)向量 MV1指示的第一參考幀610的第一相應(yīng)塊611 (PF)和第二運(yùn)動(dòng)向量MV2 指示的第二參考幀620的第二相應(yīng)塊621 (PB)的平均值，即(PF+PB)/2。然 后，濾波單元230對第一相應(yīng)塊611 (PF)和第二相應(yīng)塊621 (PB)之間的 平均值，即(PF+PB)/2進(jìn)行濾波，從而輸出與((PF+PB)/2)'相應(yīng)的值。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的當(dāng)前塊701的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操 作的示圖。
參照圖7,根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例，為了對于幀700的當(dāng)前塊701確 定在第一參考幀710的第一相應(yīng)塊711中使用的掩模的權(quán)值，不使用當(dāng)前塊 701周圍的像素702與第一相應(yīng)塊711周圍的像素之間的相關(guān)性，而是使用 周圍的像素712與使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生的第一相應(yīng)塊711的運(yùn)動(dòng)向量MV2指示 的第二參考幀720的第二相應(yīng)塊721周圍的像素722之間相關(guān)性。也就是說， 在濾波操作中，將特定掩模應(yīng)用于第二參考幀720的周圍的像素722。確定 使得濾波的周圍的像素722與周圍的像素712之間的誤差最小化的掩模的權(quán)
13值。然后，將具有確定的權(quán)值的掩模應(yīng)用于第 一參考幀710的第 一相應(yīng)塊711 。 因此，產(chǎn)生當(dāng)前塊701的濾波的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測值。
測塊時(shí)，加法器240計(jì)算作為濾波的預(yù)測塊與原始像素塊之間的誤差的冗余。 編碼器250通過對該冗余進(jìn)行變換、量化和熵編碼來產(chǎn)生比特流。具體地說， 根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前示例性實(shí)施例的編碼器250可自適應(yīng)地確定是否對每個(gè)運(yùn) 動(dòng)塊的經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。因此，指示是否對比特流的特定 部分執(zhí)行運(yùn)動(dòng)4卜償濾波操作的特定二進(jìn)制信息可與在濾波操作中使用的掩模 模式信息一起被插入到每個(gè)運(yùn)動(dòng)塊中。當(dāng)由編碼器和解碼器預(yù)先確定掩模模 式，即掩模形狀時(shí)，不需要單獨(dú)發(fā)送掩模模式信息。此外，當(dāng)發(fā)送掩模模式 信息時(shí)，如上所述不需要單獨(dú)發(fā)送掩模的權(quán)值。而是，可預(yù)先確定在編碼器 和解碼器中使用的掩模形狀。因此，解碼設(shè)備以與編碼設(shè)備中相同的方式通 過使用周圍的像素來確定掩模的權(quán)值，執(zhí)行濾波操作。例如，分別將二進(jìn)制 值"00"、 "01"、 "10"和"11"分配給圖5A至圖5D的掩模，可根據(jù)使用的 掩模形狀將上述二進(jìn)制值之一插入將被發(fā)送的比特流。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像編碼方法的流程圖。 使用運(yùn)動(dòng)預(yù)測產(chǎn)生將被編碼的當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量(操作810)。 使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生當(dāng)前塊的預(yù)測塊以獲得產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)向量指示的參考幀 的相應(yīng)塊(操作820)。
通過使用當(dāng)前塊周圍的像素與參考幀的相應(yīng)塊周圍的像素之間的相關(guān)性 確定預(yù)定大小的掩模的權(quán)值來產(chǎn)生濾波器(操作830 )?？纱_定使得當(dāng)參考幀 的相應(yīng)塊的周圍的像素被濾波時(shí)產(chǎn)生的相應(yīng)塊的周圍的像素的像素值與當(dāng)前 塊的周圍的像素的像素值之間的誤差最小的掩模的權(quán)值。
通過使用具有產(chǎn)生的權(quán)值的掩模對當(dāng)前塊的預(yù)測塊進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波 的預(yù)測塊(操作840)。在濾波操作中，通過將預(yù)定大小的掩模的各個(gè)權(quán)值與 掩模的各個(gè)像素值的乘積相加來計(jì)算加權(quán)和。
通過對濾波的預(yù)測塊和原始像素塊之間的冗余執(zhí)4亍變換、量化和熵編碼 來產(chǎn)生比特流(操作850)。產(chǎn)生的比特流具有特定部分，在該特定部分中插 入了指示是否對每個(gè)運(yùn)動(dòng)塊執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操作的二進(jìn)制信息。因此，解 碼設(shè)備確定是否執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操作。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像解碼設(shè)備900的框圖。
14參照圖9,根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例的圖像解碼設(shè)備900包括熵解碼器 910、重新排序單元920、逆量化器930、逆變換器940、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器950、幀 內(nèi)預(yù)測器960、加法器965和濾波單元980,濾波單元980包括濾波器產(chǎn)生器 981。
熵解碼器910接收將被熵解碼的壓縮的比特流，并且產(chǎn)生量化系數(shù)。重 新排序單元920對量化系數(shù)進(jìn)行重新排序。逆量化器930和逆變換器940分 別對量化系數(shù)進(jìn)行逆量化和逆變換，從而恢復(fù)冗余。
運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器950對從接收的比特流確定為運(yùn)動(dòng)塊的當(dāng)前塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ) 償，從而產(chǎn)生預(yù)測塊。
濾波單元980從接收的比特流識別將被解碼的當(dāng)前塊的預(yù)測模式。此外， 濾波單元980從比特流提取運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波信息，其中，所述信息指示是否對 與運(yùn)動(dòng)塊相應(yīng)的當(dāng)前塊執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波操作。濾波器產(chǎn)生器981通過使用 在對當(dāng)前塊解碼之前解碼的周圍的像素和當(dāng)前塊所參考的參考幀的相應(yīng)塊的 周圍的像素來確定掩模的權(quán)值。濾波單元980產(chǎn)生預(yù)測塊，其中使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ) 償產(chǎn)生的預(yù)測塊對確定的掩模進(jìn)行濾波。濾波單元980以及包括在濾波單元 980中的濾波器產(chǎn)生器981的操作與圖3的濾波單元230以及濾波器產(chǎn)生器 231的操作相同。因此，將省略對其的詳細(xì)描述。
加法器965將從濾波單元980輸出的濾波的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測塊與恢復(fù)的冗 余相加，從而恢復(fù)當(dāng)前塊。
圖IO是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像解碼方法的流程圖。
參照圖10,從比特流提取運(yùn)動(dòng)向量，并且使用提取的運(yùn)動(dòng)向量通過運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償產(chǎn)生當(dāng)前塊的預(yù)測塊(操作1010)。
使用當(dāng)前塊周圍的像素與當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量指示的參考幀的相應(yīng)塊周圍 的像素之間的相關(guān)性來確定將在預(yù)測塊中使用的權(quán)值，即掩模的權(quán)值(操作 1020 )。
通過將掩模應(yīng)用于使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生的預(yù)測塊，通過計(jì)算將掩模內(nèi)部的 像素與掩模的每個(gè)權(quán)值的乘積相加而獲得的加權(quán)和來對預(yù)測塊的各個(gè)像素進(jìn) 行濾波(操作1030 )。
通過將濾波的預(yù)測塊和恢復(fù)的冗余相加來恢復(fù)當(dāng)前塊(操作1040)。 本發(fā)明的示例性實(shí)施例也可實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀 代碼。所述計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)可以是能夠存儲其后可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取的
15數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲裝置。所述計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的例子包括只讀存儲 器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、 CD-ROM、磁帶、軟盤和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲 裝置。所述計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)可分布于聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算才幾系統(tǒng)上，以^更所述計(jì) 算機(jī)可讀代碼能夠以分布方式被記錄和執(zhí)行。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體顯示并描述了本發(fā)明，但是本 領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的 情況下，對其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的修改。示例性實(shí)施例應(yīng)該:帔認(rèn)為僅是說明性 描述而不是限制的目的。因此，本發(fā)明的范圍不是由詳細(xì)描述限定而是由權(quán) 利要求限定，該范圍內(nèi)的所有差異將被解釋為包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1、一種圖像編碼方法，包括使用當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)預(yù)測產(chǎn)生將被編碼的當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量；使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生當(dāng)前塊的預(yù)測塊，以獲得由運(yùn)動(dòng)向量指示的參考幀的相應(yīng)塊；對使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生的預(yù)測塊進(jìn)行濾波；以及對濾波的預(yù)測塊與當(dāng)前塊之間的差進(jìn)行編碼。
2、 如權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其中，對預(yù)測塊進(jìn)行濾波的步驟 包括通過使用先前已經(jīng)編碼和恢復(fù)的當(dāng)前塊周圍的像素與參考幀的相應(yīng)塊周 圍的像素之間的相關(guān)性產(chǎn)生用于預(yù)測塊的濾波器；使用產(chǎn)生的濾波器對預(yù)測塊的各個(gè)像素值進(jìn)行濾波。
3、 如權(quán)利要求2所述的圖像編碼方法，其中，在產(chǎn)生濾波器的步驟中， 確定濾波器的權(quán)值，使得在使用該濾波器對參考幀的相應(yīng)塊周圍的像素進(jìn)行 濾波之后，參考幀的相應(yīng)塊周圍的像素與當(dāng)前塊周圍的^f象素之間的誤差最小。
4、 如權(quán)利要求2所述的圖像編碼方法，其中，對各個(gè)像素值進(jìn)行濾波的 步驟包括將具有特定大小的掩模應(yīng)用于組成將被濾波的預(yù)測塊的每個(gè)像素； 將掩模的權(quán)值與包括在掩模中的預(yù)測塊的相應(yīng)像素相乘，并且將相乘的 值求和，從而對預(yù)測塊的每個(gè)像素值進(jìn)行濾波。
5、 如權(quán)利要求4所述的圖像編碼方法，其中，掩模的大小是NxM、 1 xM、 Nxl和lxi中的一個(gè)，其中，N和M是正整凄t。
6、 如權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其中，對預(yù)測塊進(jìn)行濾波的步驟 包括如果當(dāng)前塊是能夠被雙向預(yù)測的運(yùn)動(dòng)塊，則通過4吏用當(dāng)前幀參考的兩個(gè) 參考幀中的第 一參考幀的第 一相應(yīng)塊周圍的像素與當(dāng)前塊周圍的像素來產(chǎn)生 第 一濾波器，并且通過使用第 一濾波器對第 一相應(yīng)塊進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波的 第一相應(yīng)塊；通過使用當(dāng)前幀參考的兩個(gè)參考幀中的第二參考幀的第二相應(yīng)塊周圍的 像素與當(dāng)前塊周圍的像素來產(chǎn)生第二濾波器，并且通過使用第二濾波器對第二相應(yīng)塊進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波的第二相應(yīng)塊；輸出濾波的第一相應(yīng)塊和濾波的第二相應(yīng)塊的平均值作為當(dāng)前塊的濾波 的預(yù)測塊。
7、 如權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其中，對預(yù)測塊進(jìn)行濾波的步驟 包括如果當(dāng)前塊是能夠被雙向預(yù)測的運(yùn)動(dòng)塊，則計(jì)算當(dāng)前塊參考的第一參考 幀的第一相應(yīng)塊周圍的像素與第二參考幀的第二相應(yīng)塊周圍的像素之間的平 均值；通過使用當(dāng)前塊周圍的像素和所述第一相應(yīng)塊周圍的像素和第二相應(yīng)塊 周圍的像素之間的平均值來產(chǎn)生濾波器；以及通過使用產(chǎn)生的濾波器對第 一相應(yīng)塊和第二相應(yīng)塊之間的平均值進(jìn)行濾 波來輸出當(dāng)前塊的濾波的預(yù)測塊。
8、 如權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其中，在對預(yù)測塊進(jìn)行濾波的步 驟中，使用第一參考幀的第一相應(yīng)塊周圍的第一像素與第一參考幀的第一相 應(yīng)塊的運(yùn)動(dòng)向量指示的第二參考幀的第二相應(yīng)塊周圍的第二像素之間的相關(guān) 性。
9、 如權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其中，編碼的步驟包括將二進(jìn) 制信息插入比特流的特定部分，所述二進(jìn)制信息指示是否對當(dāng)前塊執(zhí)行運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償濾波操作。
10、 一種圖像編碼設(shè)備，包括運(yùn)動(dòng)預(yù)測器，通過當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)預(yù)測產(chǎn)生將被編碼的當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量； 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器，通過獲得運(yùn)動(dòng)向量指示的參考幀的相應(yīng)塊，使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 產(chǎn)生當(dāng)前塊的預(yù)測塊；濾波單元，對運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器產(chǎn)生的預(yù)測塊進(jìn)行濾波；以及 編碼器，對濾波的預(yù)測塊與當(dāng)前塊之間的差進(jìn)行編碼。
11、 如權(quán)利要求IO所述的圖像編碼設(shè)備，其中，濾波單元通過使用先前 已經(jīng)編碼和恢復(fù)的當(dāng)前塊周圍的像素與參考幀的相應(yīng)塊周圍的像素之間的相 關(guān)性產(chǎn)生用于對產(chǎn)生的預(yù)測塊進(jìn)行濾波的濾波器，并且使用產(chǎn)生的濾波器對 產(chǎn)生的預(yù)測塊的各個(gè)像素值進(jìn)行濾波。
12、 如權(quán)利要求IO所述的圖像編碼設(shè)備，其中，濾波單元確定濾波器的 權(quán)值，使得在使用該濾波器對參考幀的相應(yīng)塊周圍的^f象素進(jìn)行濾波之后，參考幀的相應(yīng)塊周圍的像素與當(dāng)前塊周圍的像素之間的誤差最小。
13、 如權(quán)利要求IO所述的圖像編碼設(shè)備，其中，濾波單元將具有特定大 小的掩模應(yīng)用于組成將被濾波的預(yù)測塊的每個(gè)像素，并且將掩模的權(quán)值與包括在掩模中的預(yù)測塊的相應(yīng)i"象素相乘，并且將相乘的^i求和，從而對預(yù)測塊 的每個(gè)像素值進(jìn)行濾波。
14、 如權(quán)利要求IO所述的圖像編碼設(shè)備，其中，如果當(dāng)前塊是能夠被雙 向預(yù)測的運(yùn)動(dòng)塊，則濾波單元使用當(dāng)前幀參考的兩個(gè)參考幀中的第 一參考幀 的第 一相應(yīng)塊周圍的像素與當(dāng)前塊周圍的像素來產(chǎn)生第 一濾波器，并且通過 使用第 一濾波器對第 一相應(yīng)塊進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波的第 一相應(yīng)塊；濾波單元 通過使用當(dāng)前塊參考的兩個(gè)參考幀中的第二參考幀的第二相應(yīng)塊周圍的像素 與當(dāng)前塊周圍的像素來產(chǎn)生第二濾波器，并且通過使用第二濾波器對第二相 應(yīng)塊進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波的第二相應(yīng)塊；濾波單元輸出濾波的第 一相應(yīng)塊和 濾波的第二相應(yīng)塊的平均值作為當(dāng)前塊的濾波的預(yù)測塊。
15、 如權(quán)利要求IO所述的圖像編碼設(shè)備，其中，如果當(dāng)前塊是能夠被雙 向預(yù)測的運(yùn)動(dòng)塊，則濾波單元計(jì)算當(dāng)前塊參考的第一參考幀的第一相應(yīng)塊周 圍的像素與第二參考幀的第二相應(yīng)塊周圍的像素之間的平均值；濾波單元通 過使用當(dāng)前塊周圍的像素和所述第一相應(yīng)塊周圍的像素和第二相應(yīng)塊周圍的像素之間的平均值來產(chǎn)生濾波器；濾波單元通過使用所述濾波器對第 一相應(yīng) 塊和第二相應(yīng)塊之間的平均值進(jìn)行濾波來輸出當(dāng)前塊的濾波的預(yù)測塊。
16、 如權(quán)利要求IO所述的圖像編碼設(shè)備，其中，濾波單元使用第一參考 幀的第一相應(yīng)塊周圍的第一像素與第一參考幀的第一相應(yīng)塊的運(yùn)動(dòng)向量指示 的第二參考幀的第二相應(yīng)塊周圍的第二像素之間的相關(guān)性來產(chǎn)生用于對預(yù)測 塊進(jìn)行濾波的濾波器。
17、 如權(quán)利要求IO所述的圖像編碼設(shè)備，其中，編碼器將二進(jìn)制信息插 入比特流的特定部分，所述二進(jìn)制信息指示是否對當(dāng)前塊執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波 操作。
18、 一種圖像解碼方法，包括使用從接收的比特流提取的運(yùn)動(dòng)向量通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生將被解碼的當(dāng)前 塊的預(yù)測塊；使用當(dāng)前塊的周圍的像素與運(yùn)動(dòng)向量指示的參考幀的相應(yīng)塊周圍的像素 之間的相關(guān)性來產(chǎn)生用于預(yù)測塊的濾波器；通過將濾波的預(yù)測塊與恢復(fù)的冗余相加來恢復(fù)當(dāng)前塊。
19、 如權(quán)利要求18所述的圖像解碼方法，其中，產(chǎn)生濾波器的步驟包括 確定濾波器的權(quán)值，使得在使用該濾波器對參考幀的相應(yīng)塊周圍的像素進(jìn)行 濾波之后，參考幀的相應(yīng)塊周圍的像素與當(dāng)前塊周圍的像素之間的誤差最小。
20、 如權(quán)利要求18所述的圖像解碼方法，其中，產(chǎn)生濾波的預(yù)測塊的步 驟包括將具有特定大小的掩模應(yīng)用于組成預(yù)測塊的每個(gè)像素，并且將掩模 的權(quán)值與包括在掩模中的預(yù)測塊周圍的像素相乘，并且將相乘的值求和，從 而對預(yù)測塊的每個(gè)像素值進(jìn)行濾波。
21、 一種圖像解碼設(shè)備，包括運(yùn)動(dòng)預(yù)測器，使用從接收的比特流提取的運(yùn)動(dòng)向量通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生將 被解碼的當(dāng)前塊的預(yù)測塊；濾波單元，使用當(dāng)前塊的周圍的像素與運(yùn)動(dòng)向量指示的參考幀的相應(yīng)塊 周圍的像素之間的相關(guān)性來產(chǎn)生用于預(yù)測塊的濾波器，并且通過使用蓋濾波 器對產(chǎn)生的預(yù)測塊進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波的預(yù)測塊；以及加法器，通過將濾波的預(yù)測塊與恢復(fù)的冗余相加來恢復(fù)當(dāng)前塊。
22、 如權(quán)利要求21所述的圖像解碼設(shè)備，其中，濾波單元確定濾波器的 權(quán)值，使得在使用該濾波器對參考幀的相應(yīng)塊周圍的4象素進(jìn)行濾波之后，參 考幀的相應(yīng)塊周圍的像素與當(dāng)前塊周圍的像素之間的誤差最小。
23、 如權(quán)利要求21所述的圖像解碼設(shè)備，其中，濾波單元將具有特定大 小的掩模應(yīng)用于組成預(yù)測塊的每個(gè)像素，并且將掩模的權(quán)值與包括在掩模中 的預(yù)測塊周圍的像素相乘，并且將相乘的值求和，從而對預(yù)測塊的每個(gè)像素 值進(jìn)行濾波。
全文摘要
提供一種用于對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的圖像編碼方法和設(shè)備以及對編碼的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的圖像解碼方法和設(shè)備，其中，通過對經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波來進(jìn)一步提高壓縮效率，從而減小相對于原始圖像數(shù)據(jù)的誤差。使用先前解碼的當(dāng)前幀的周圍的像素和參考幀的周圍的像素來產(chǎn)生濾波器，接著使用產(chǎn)生的濾波器對預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。因此，可以減小將被編碼的冗余數(shù)據(jù)的大小。
文檔編號H04N7/32GK101641961SQ200880009647
公開日2010年2月3日 申請日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者李教爀, 瑪修·摩奴 申請人:三星電子株式會社