專利名稱：一種生成圖像預測值的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信號處理領域圖像編解碼技術，尤其是一種生成圖像預測值的方法和裝置。
背景技術：
隨著視頻編碼技術的不斷發(fā)展，幀間的運動搜索和補償技術能夠有效地去除視頻內容的時間冗余，編碼效率得到了很大程度的提高；通過運動估計得到運動信息并傳輸給解碼端，由解碼端通過運動補償?shù)姆椒▽σ曨l圖像進行預測重建。幀間運動補償預測技術是指在編解碼過程中，利用搜索獲得的運動矢量進行運動補償，以實現(xiàn)相應的編解碼操作。解碼端運動矢量可推導技術作為一種編解碼方法，由于它對編碼效率的重大貢獻，越來越為人們熟悉，也越來越使人們認識到它的巨大價值，并被人接受，成為未來視頻編碼標準的重要候選工具。現(xiàn)有運動矢量可推導技術中一種獲取運動信息的方法包括通過模板匹配來獲取運動矢量；具體地，以當前塊是B幀中的宏塊為例，如圖1 所示，首先在當前塊的周圍用重建值構造一個模板TM，然后在該塊的前向參考圖像(Ref ListO)和后向參考圖像(Ref Listl)中用與模板TM形狀相同的模板進行搜索匹配得到運動矢量MVO和MVl作為當前塊的運動矢量，同時得到當前塊的預測值，對其進行預測殘差解碼。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下缺點編碼端未向解碼端傳輸預測值的運動矢量，解碼端在恢復當前塊之前需要通過運動搜索過程獲得當前塊的運動矢量，該過程增加了解碼器的復雜度。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種生成圖像預測值的方法和裝置，降低解碼器的復雜度。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種生成圖像預測值的方法，用于在圖像編碼中生成當前塊的預測值，包括確定搜索范圍，所述搜索范圍內包含多個運動矢量；利用第一濾波器對搜索范圍內運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第一參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第一參考塊；利用所述上采樣的第一參考塊，得到至少一個當前塊對應的備選運動矢量；利用第二濾波器對備選運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第二參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第二參考塊；組合所述上采樣的第二參考塊，獲得當前塊的預測值。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種生成圖像預測值的裝置，用于在圖像編碼中生成當前塊的預測值，包括確定單元，用于確定搜索范圍，所述搜索范圍內包含多個運動矢量； 第一上采樣單元，用于利用第一濾波器對搜索范圍內運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第一參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第一參考塊；搜索單元，用于利用所述上采樣的第一參考塊，得到至少一個當前塊對應的備選運動矢量；第二上采樣單元，用于利用第二濾波器對備選運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第二參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第二參考塊；組合單元，用于組合所述上采樣的第二參考塊，獲得當前塊的預測值。本發(fā)明實施例利用周圍已知的信息進行預測性搜索能在一定程度上降低編解碼器的復雜度，同時采用兩個濾波器對參考圖像進行插值，能獲得亞像素精度的參考圖像，提高解碼器的性能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術中獲得運動矢量的示意圖；圖2為本發(fā)明提供的生成圖像預測值的方法一個實施例的流程示意圖；圖3為獲得當前塊的候選運動矢量集的示意圖；圖4為獲得當前塊的當前模板與參考模板的示意圖；圖5為采用濾波器對參考圖像進行上采樣插值的示意圖；圖6為本發(fā)明提供的生成圖像預測值的方法又一個實施例的流程示意圖；圖7為本發(fā)明提供的生成圖像預測值的方法又一個實施例的流程示意圖；圖8為采用簡單濾波器對參考圖像進行上采樣插值的示意圖；圖9為本發(fā)明提供的生成圖像預測值的方法又一個實施例的結構示意圖；圖10為本發(fā)明提供的生成圖像預測值的方法又一個實施例的結構示意圖；圖11為本發(fā)明提供的生成圖像預測值的裝置一個實施例的結構示意圖；圖12為本發(fā)明提供的運動搜索單元一個實施例的結構示意圖；圖13為本發(fā)明提供的運動搜索單元另一個實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參考圖2，本發(fā)明提供的一種生成圖像預測值的方法的一個實施例，包括如下步驟
S201 對于需要編碼的當前塊Curr-Blk，獲得當前模板和當前塊候選運動矢量；利用當前塊Curr-Blk周圍已經重建的像素構造一個模板如圖3中TMl。利用當前塊周圍的已知運動矢量，如圖3中的MVL，MVU, MVR以及前后幀中的同位置運動矢量，如 colMVl, colMV2. . . colMV4等，構成候選運動矢量。S202 從候選運動矢量集中選擇一個候選運動矢量，利用候選運動矢量在參考圖像中找到當前模板TMl的參考模板TM2。如圖4所示，假設先用候選運動矢量MVL在參考圖像中找到當前模板TMl的參考 模板TM2。如果MVL是整像素位移矢量，則直接在參考圖像中偏移MVL得到TM2。如果MVL是亞像素位移矢量，則先對參考圖像進行上采樣，如圖5所示，如先用 H. 264/AVC 標準中的 6 抽頭濾波器[1,-5,20,20,-5,1]或者 AIF (Adaptive Interpolation Filter自適應濾波器)對原始參考圖像進行上采樣得到上采樣參考圖像，再在上采樣參考圖像中移動亞像素偏移量MVL，得到TM2。為了獲得精細的運動矢量，可以在當前候選運動矢量的周圍亞像素距離的鄰域內，做進一步的亞像素搜索，如圖2中所示，0位置點表示當前候選運動矢量位置，1，2，. .，8 表示當前候選運動矢量所指位置的亞像素距離的鄰域位置。如果是在參考圖像的亞像素位置，如半像素位置，則先用濾波器(如H. 264/AVC標準中的6抽頭濾波器[1，-5，20，20，-5， 1])對原始參考圖像進行上采樣得到上采樣參考圖像(這里的參考圖像可以不是整幅圖像，而是部分圖像塊)，再在上采樣參考圖像中移動亞像素偏移量MVL，得到TM2。S203 計算TM2和TMl的匹配誤差cost。具體的，可以采用絕對誤差和(SAD，Sum of Absolute Difference)、絕對轉換誤差和(sum of absolute transformation differences)、或者絕對平方差和，當然還可以是其它一些可以用于描述兩個參考塊之間相似性的參數(shù)。在所述候選運動矢量集中未選擇的運動矢量中重新選擇一個運動矢量，重復執(zhí)行步驟202至203 ；得到每個候選運動矢量對應的當前模板與參考模板之間的匹配誤差和 costK cost2、cost3、. . .。S204:對得到的多個匹配誤差cost進行排序，選擇匹配誤差cost最小的運動矢量作為當前塊的運動矢量。S205 選擇cost最小的至少已個運動矢量，在參考圖像中找到對應的參考塊；選擇cost最小的前面幾個(如4個)運動矢量，在參考圖像中找到對應的參考塊； 如果運動矢量是亞像素運動矢量，則采用和運動搜索相同的濾波器運動矢量(如H. 264/ AVC標準中的6抽頭濾波器[1，-5,20,20, -5,1]或自適應濾波器)對參考塊上采樣，得到上采樣塊作為當前塊的預測值，把這4個匹配誤差最小的預測值，合成當前塊的預測值，如取這4個匹配誤差最小的預測值的平均值作為當前塊的預測值，對當前塊進行預測。在編碼端，當前原始塊減去預測值得到殘差值，對殘差值作變換和量化，并編碼進碼流中。在解碼端，利用解碼得到的殘差值，加上此預測值，得到當前塊的恢復值。本實施例中，利用周圍已知的運動矢量作為候選運動矢量進行預測性搜索能在一定程度上降低編解碼器的復雜度，但是和傳統(tǒng)的通過在碼流中傳輸運動信息的方法相比， 編解碼器復雜度還是比較高。經過分析，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該方法中消耗計算資源的一個很重要部分是運動搜索中的上采樣過程。
參考圖6，為了進一步降低編解碼器的復雜度，本發(fā)明提供的另一個生成圖像預測值的方法實施例，用于在圖像編碼中生成當前塊的預測值，包括如下步驟

S601 確定搜索范圍，所述搜索范圍內包含多個運動矢量；搜索范圍表示需要搜索的運動矢量集合。有多種確定搜索范圍的方法，在一個實施例中，獲得當前塊的候選運動矢量集，作為所述搜索范圍；在另一個實施例中，根據(jù)當前塊周圍的運動矢量得到當前模板的搜索起始點；根據(jù)搜索起始點和預設的搜索區(qū)間獲得搜索范圍。S602:利用第一濾波器對搜索范圍內運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第一參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第一參考塊。參考圖像指當前塊所在圖像周圍已經恢復的圖像，用于恢復當前塊。參考圖像可以是參考幀(reference frame)或者參考塊(reference block)或者參考場圖像 (reference field picture)。該步驟可以有多種實施方式，在一個實施例中，可以先利用第一濾波器對參考圖像進行上采樣插值，得到第一參考圖像；再在第一參考圖像中獲得與搜索范圍內的運動矢量對應的上采樣的第一參考塊。在另一個實施例中，可以先在參考圖像中獲得與搜索范圍內的運動矢量對應的第一參考塊；再利用第一濾波器對第一參考塊進行上采樣插值，得到上采樣的第一參考塊。僅對運動矢量所指位置的對應的參考圖像塊進行上采樣處理，能夠降低算法的復雜度，提高效率。S603:利用所述上采樣的第一參考塊，得到至少一個當前塊對應的備選運動矢量。該步驟也即運動搜索的過程。運動搜索表示上采樣的第一參考塊中每一個搜索位置處對應的兩個塊的匹配誤差。如果對當前塊選取兩個參考圖像，則在運動搜索過程中， 需要計算與這兩個參考圖像對應的兩個上采樣的第一參考塊之間的匹配誤差；如果對當前塊選取一個參考圖像，則在運動搜索過程中，需要獲得當前塊的當前模板和在上采樣第一參考塊中對應的參考模板，計算當前模板和參考模板的匹配誤差；當然在選取兩個參考圖像的時候，還可以是上述兩個匹配誤差的組合，即同時計算兩個參考圖象對應的兩個上采樣的第一參考塊之間的匹配誤差以及當前模板和在上采樣第一參考塊中對應的至少一個參考模板的匹配誤差和。在不同的地方，運動搜索可能用不同的術語表示，例如匹配誤差計算、搜索匹配這些技術術語的技術實質與運動搜索是一致的，都表示計算每一個搜索位置處兩個塊的匹配誤差。匹配誤差指描述兩個參考塊之間相似性的參數(shù)。具體的，可以采用絕對誤差和(SAD，Sum of Absolute Difference)、絕對轉換誤差和(sum of absolute transformation differences)、或者絕對平方差和，當然還可以是其它一些可以用于描述兩個參考塊之間相似性的參數(shù)?？梢赃x擇匹配誤差最小的至少一個運動矢量作為備選運動矢量。S604:利用第二濾波器對備選運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第二參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第二參考塊；第二參考塊的數(shù)量與備選運動矢量數(shù)量相同；該步驟可以有多種實施方式，在一個實施例中，利用第二濾波器對參考圖像進行上采樣插值，得到第二參考圖像；在第二參考圖像中獲得與備選運動矢量對應的上采樣的第二參考塊。
在另一個實施例中，可以先在參考圖像中獲得與搜索范圍內的運動矢量對應的第二參考塊；再利用第二濾波器對第二參考塊進行上采樣插值，得到上采樣的第二參考塊。僅對運動矢量所指位置的對應的參考圖像塊進行上采樣處理，能夠降低算法的復雜度，提高效率。S605 組合所述至少一個參考塊，獲得當前塊的預測值；在另一個實施例中，所述第一濾波器的抽頭數(shù)量少于第二濾波器的抽頭數(shù)量。上述實施例，利用周圍已知的信息進行預測性搜索能在一定程度上降低編解碼器的復雜度，同時采用兩個濾波器對參考圖像進行插值，能獲得亞像素精度的參考圖像，提高解碼器的性能。進一步的，在運動搜索過程中采用比運動補償過程中簡單的濾波器，既能保持性能，還能降低計算復雜度。適應目前解碼器硬件設計的模塊化要求，降低數(shù)據(jù)讀取的頻次，提高數(shù)據(jù)讀取的效率，減少模塊切換的次數(shù)，并使模板技術能夠運用到宏塊劃分中。進一步的，在上采樣處理過程中，僅對運動矢量所指位置的對應的參考圖像塊進行上采樣處理，能夠降低算法的復雜度，提高效率。參考圖7，本發(fā)明提供的生成圖像預測值的方法的一個實施例包括如下步驟S701 對于需要編碼的當前塊Curr_Blk，獲得當前模板和當前塊候選運動矢量；當前塊可以是完整的宏塊，也可以是宏塊的劃分塊，在這里以完整的宏塊為例。利用當前塊周圍已經重建的像素獲得當前模板，如圖2中TM1。利用當前塊周圍的已知運動矢量獲得候選運動矢量集，如圖1中的MVL，MVU, MVR以及前后幀中的同位置運動矢量，如colMVl，colMV2. . . colMV4等，構成候選運動矢量。所述候選運動矢量集中可以包括與當前塊(Curr_blk)在空間上相關的周邊塊的運動矢量MVL、MVU、MVR和運動矢量中值MEAN(MVL、MVU、MVR)，前向參考幀f^中相同位置塊中的運動矢量以及相同位置塊的周邊塊的運動矢量，后向參考幀fn+1中相同位置塊中的運動矢量，以及相同位置塊的周邊塊的運動矢量中的全部或者其中一部分，即包括當前塊的左邊塊，上邊塊，左上塊，右上塊，在參考幀中和當前塊相同位置的塊的左邊塊，上邊塊， 左上塊，右上塊或其中的一部分，以及在參考幀中和當前塊相同位置的塊。S702:獲得參考圖像，利用第一濾波器對參考圖像上采樣，得到亞像素精度的第一參考圖像，其中第一濾波器為簡單濾波器；獲得參考圖像，利用簡單濾波器filterl，如濾波系數(shù)為[1，1]的雙線性濾波器或 3抽頭濾波器[1，2，1]等簡單濾波器，對參考圖像上采樣，得到亞像素精度(可以是半像素精度，1/4像素精度，甚至1/8像素精度)的第一參考圖像。具體方法如圖4所示，A，B, C，D是選擇的參考圖像整像素點；b，h，j，m，s是1/2 像素點，a, c, d，e, f，g，i，k，n, p，q，r是1/4像素點，先用參考圖像整像素點A，B, C，D，通過簡單濾波器filterl，插值出1/2像素點b，h，j，m, s，構成1/2像素精度的第一參考塊， 進一步地，利用整像素點和像素點通過簡單濾波器filterl，插值出1/4像素點a，c，d， e, f, g, i, k，η, p，q，r，得到1/4像素精度的第一參考塊。例如b = (A+B+D/2 ；s = (C+D+l)/2 ；j = (b+s+l)/2 ；S703:對于每一個候選運動矢量，在第一參考圖 像中獲得當前模板對應的參考模板；在得到的第一參考圖像中，用候選運動矢量找到候選運動矢量所指位置對應的參考模板，或者候選運動矢量所指位置的亞像素距離的鄰域位置對應的參考模板TM2，如圖4 所示 。S704:計算當前模板和每一個參考模板的匹配誤差，選擇匹配誤差最小的參考模板對應的運動矢量作為當前塊的運動矢量；匹配誤差表示當前模板和參考模板之間相似性的參數(shù)，例如用SAD(Sum of Absolute Difference絕對誤差和)計算當前塊模板區(qū)域與參考模板對應區(qū)域像素值差的絕對值誤差之和；也可以用SSD(Sum of Square Difference，平方差和)，當前模板區(qū)域與參考模板對應區(qū)域像素值差的平方之和。在所述候選運動矢量集中每一個候選運動矢量，重復執(zhí)行步驟703至704 ；得到每個候選運動矢量對應的當前模板與參考模板之間的匹配誤差costl、cost2、cost3、...。對計算得到的TM2和TMl的匹配誤差cost進行排序，選擇匹配誤差最小的參考模板對應的運動矢量作為當前塊的運動矢量。S705:利用第二濾波器對參考圖像上采樣，得到亞像素精度的第二參考圖像，其中第一濾波器的抽頭數(shù)量少于第二濾波器；利用運動補償濾波器filter2，如H. 264/AVC標準中的6抽頭濾波器[1，-5,20, 20,-5,1]或者自適應濾波器，按圖3插值生成第二參考圖像。參考圖5，具體插值生成方法如下先用整像素點A，B, C，D，E，F(xiàn)，G，H，I，J，K，L，M，N，P，Q，R，S，T，U，通過運動補償
濾波器filter2生成1/2像素點，再利用整像素點和1/2像素點生成1/4像素點，得到亞像素精度的參考塊。S706 選擇匹配誤差最小的至少一個參考模板對應的至少一個運動矢量，分別在第二參考圖像中獲得對應的上采樣的第二參考塊，合成獲得的至少一個上采樣的第二參考塊，作為當前塊的預測值。匹配誤差最小的至少一個運動矢量，即備選運動矢量。選擇TM2和TMl的匹配誤差cost最小的前面幾個(如4個)運動矢量，在第二參考圖像中找到對應的參考塊trueRef。把這幾個參考塊合成當前塊的預測值pred。如取這 4個匹配誤差最小的預測值的平均值作為當前塊的預測值，對當前塊進行預測。另一個實施例中，為了降低處理復雜度，上采樣時可以不必對整個參考圖象進行上采樣，而只對參考圖象至少包含候選運動矢量對應的內容進行上采樣。該實施例包括S7011 對于需要編碼的當前塊Curr_Blk，獲得當前模板和當前塊候選運動矢量；具體處理方法與上一個實施例相同。S7021 獲得參考圖像，獲得參考圖象中與候選運動矢量對應的第一參考塊，利用第一濾波器對第一參考考塊進行上采樣，得到亞像素精度的上采樣的第一參考塊，其中第一濾波器為簡單濾波器；獲得參考圖像，獲得參考圖象中與候選運動矢量對應的第一參考塊，利用簡單濾波器filterl，如濾波系數(shù)為[1，1]的雙線性濾波器或3抽頭濾波器[1，2，1]等簡單濾波器，對第一參考塊上采樣，得到亞像素精度(可以是半像素精度，1/4像素精度，甚至1/8像素精度)的第一參考塊。具體方法如圖4所示，A，B, C，D是選擇的第一參考塊的整像素點；b，h，j，m，s是 1/2像素點，a, c, d，e, f，g，i，k，n, p，q，r是1/4像素點，先用第一參考塊整像素點A，B， C，D，通過簡單濾波器filterl，插值出1/2像素點b，h，j，m，s，構成1/2像素精度的上采樣第一參考塊，進一步地，利用整像素點和1/2像素點通過簡單濾波器filterl，插值出1/4像素點a，c, d，e, f，g，i，k，n, p，q，r，得到1/4像素精度的上采樣的第一參考塊。例如b = (A+B+D/2 ；s = (C+D+l)/2 ；j = (b+s+l)/2 ；S7031 對于每一個候選運動矢量，在上采樣的第一參考塊中獲得當前模板對應的參考模板；在得到的第一參考塊中，用候選運動矢量找到候選運動矢量所指位置對應的參考模板，或者候選運動矢量所指位置的亞像素距離的鄰域位置對應的參考模板TM2，如圖4所
7J\ οS7041 計算當前模板和每一個參考模板的匹配誤差，選擇匹配誤差最小的參考模板對應的運動矢量作為當前塊的運動矢量；S7051 選擇匹配誤差最小的至少一個參考模板對應的至少一個運動矢量，分別在參考圖像中獲得對應的第二參考塊；匹配誤差最小的至少一個運動矢量，即備選運動矢量。S7061 ，利用第二濾波器對第二參考塊上采樣，得到亞像素精度的上采樣的第二參考塊；合成獲得的至少一個上采樣的第二參考塊，作為當前塊的預測值；其中第一濾波器的抽頭數(shù)量少于第二濾波器；利用運動補償濾波器filter2，如H. 264/AVC標準中的6抽頭濾波器[1，-5,20, 20,-5,1]或者自適應濾波器，按圖3插值生成上采樣的第二參考塊。參考圖5，具體插值生成方法如下先用整像素點A，B, C，D，E，F(xiàn)，G，H，I，J，K，L，M，N, P，Q，R，S，T，U，通過運動補償
濾波器filter2生成1/2像素點，再利用整像素點和1/2像素點生成1/4像素點，得到亞像素精度的第二參考塊。把這幾個上采樣的第二參考塊合成當前塊的預測值pred。如取這4個上采樣的第二參考塊的平均值作為當前塊的預測值，對當前塊進行預測。該方法可以應用在編碼端，也可以應用在解碼端。對于編碼端 ，在獲得當前塊的預測值后，計算當前塊和預測值之前的殘差值，對該殘差值編碼后傳輸給解碼端。對于解碼端，利用解碼得到的當前塊的殘差值，加上合成的當前塊的預測值pred，得到當前塊的恢復值。

本實施例在運動搜索過程中采用比運動補償過程中簡單的濾波器，既能保持性能，還能降低計算復雜度。在運動搜索過程中利用當前模板和參考模板的匹配誤差獲得運動補償過程中所需的備選運動矢量，利用當前塊周圍已知信息進行預測性搜索，在滿足準確性條件下降低復雜度。進一步的，在上采樣處理過程中，僅對運動矢量所指位置的對應的參考圖像塊進行上采樣處理，能夠降低算法的復雜度，提高處理效率。
參考圖9，本發(fā)明提供的預測值生成方法的另一個實施例包括如下步驟S901，對于需要編碼的當前塊Curr_Blk，獲得當前模板，根據(jù)當前塊周圍的運動矢量得到當前模板的搜索起始點； 利用當前塊周圍已經重建的像素獲得當前模板，如圖4中TM1。利用當前塊周圍的已知運動矢量，如圖1中的MVL，MVU，MVR等，得到當前模板的搜索起始點。S902:獲得參考圖像，利用第一濾波器對參考圖像上采樣，得到亞像素精度的第一參考圖像，其中第一濾波器為簡單濾波器；獲得參考圖像，利用簡單濾波器filterl，如濾波系數(shù)為[1，1]的雙線性濾波器， 對參考圖像上采樣，得到亞像素精度(可以是半像素精度，1/4像素精度，甚至1/8像素精度)的第一參考圖像，具體方法如圖8所示，A，B，C，D是選擇的參考圖像整像素點；b，h，j， m, s是1/2像素點，a, c, d，e, f，g，i，k，n, p，q，r是1/4像素點，先用參考圖像整像素點A， B，C，D，通過簡單濾波器f ilterl，插值出1/2像素點b，h，j，m，s，構成1/2像素精度的第一參考塊，進一步地，利用整像素點和1/2像素點通過簡單濾波器filterl，插值出1/4像素點 a, c，d，e, f，g，i，k，n, p，q，r，得到1/4像素精度的第一參考塊。例如b = (A+B+D/2 ；s = (C+D+l)/2 ；j = (b+s+l)/2 ；S903:確定搜索范圍，對搜索范圍內每一個搜索點，在第一參考圖像中獲得當前模板對應的參考模板；根據(jù)搜索起始點和預定的搜索區(qū)間確定搜索范圍，在得到的第一參考圖像中，利用預定搜索范圍內每一個搜索點找到對應的參考模板TM2。搜索范圍由搜索起始點和預定的搜索區(qū)間確定，搜索區(qū)間編解碼器協(xié)商確定，在一種方式中，編碼器確定搜索區(qū)間并將該搜索區(qū)間傳輸給解碼器；在另一種方式中，編碼器和解碼器預先配置相同的搜索區(qū)間。S904:計算當前模板和每一個參考模板的匹配誤差，選擇匹配誤差最小的參考模板對應的運動矢量作為當前塊的運動矢量；具體的，可以采用絕對誤差和(SAD，Sum of Absolute Difference)、絕對轉換誤差和(sum of absolute transformation differences)、或者絕對平方差和，當然還可以是其它一些可以用于描述兩個參考塊之間相似性的參數(shù)。對計算得到的TM2和TMl的匹配誤差cost進行排序，選擇匹配誤差最小的參考模板對應的運動矢量作為當前塊的運動矢量。S905:利用第二濾波器對參考圖像上采樣，得到亞像素精度的第二參考圖像，其中第一濾波器的抽頭數(shù)量少于第二濾波器；利用運動補償濾波器filter2，如H. 264/AVC標準中的6抽頭濾波器[1，-5,20, 20，-5，1]，按圖5插值生成真實的參考塊trueRef。具體插值生成方法如下先用整像素點A，B, C，D，E，F(xiàn)，G，H，I，J，K，L，M，N, P，Q，R，S，T，U，通過運動補償濾波器filter2生成1/2像素點，再利用整像素點和1/2像素點生成1/4像素點，得到亞像素精度的參考塊。S906:選擇匹配誤差最小的多個參考模板對應的多個運動矢量，分別在第二參考圖像中獲得對應的參考塊，合成獲得的多個參考快，作為當前塊的預測值。
匹配誤差最小的至少一個運動矢量，即備選運動矢量。選擇TM2和TMl的匹配誤差 cost最小的前面幾個(如4個)運動矢量，在第二參考圖像中找到對應的參考塊trueRef。 把這幾個參考塊合成當前塊的預測值pred。如取這4個匹配誤差最小的預測值的平均值作為當前塊的預測值，對當前塊進行預測。為了降低處理復雜度，上采樣時可以不必對整個參考圖象進行上采樣，而只對參考圖象至少包含搜索范圍對應的內容進行上采樣。

另一個實施例中，步驟S902和S903可以被如下步驟替換S9021 在參考圖像中獲得與候選運動矢量對應的第一參考塊，再利用第一濾波器對第一參考塊進行上采樣插值，得到上采樣的第一參考塊；具體上采樣過程與步驟S902類似。S9031 對于每一個候選運動矢量，在上采樣的第一參考塊中獲得當前模板對應的參考模板。具體過程與步驟S903類似。另一個實施例中，步驟S905和S906可以被如下步驟替換S9051 選擇匹配誤差最小的至少一個參考模板對應的至少一個備選運動矢量，在參考圖像中獲得與備選運動矢量對應的第二參考塊，再利用第二濾波器對第一參考塊進行上采樣插值，得到上采樣的第二參考塊；具體上采樣過程與步驟S905類似。S9061 合成獲得的至少一個上采樣的第二參考塊，作為當前塊的預測值。具體過程與步驟S906類似。該方法可以應用在編碼端，也可以應用在解碼端。對于編碼端，在獲得當前塊的預測值后，計算當前塊和預測值之前的殘差值，對該殘差值編碼后傳輸給解碼端。對于解碼端，利用解碼得到的當前塊的殘差值，加上合成的當前塊的預測值pred，得到當前塊的恢復值。本實施例在運動搜索過程中采用比運動補償過程中簡單的濾波器，既能保持性能，還能降低計算復雜度。在運動搜索過程中利用當前模板和參考模板的匹配誤差獲得運動補償過程中所需的備選運動矢量，利用當前塊周圍已知信息進行預測性搜索，在滿足準確性條件下降低復雜度。進一步的，在上采樣處理過程中，僅對運動矢量所指位置的對應的參考圖像塊進行上采樣處理，能夠降低算法的復雜度，提高處理效率。參考圖10，本發(fā)明提供的預測值生成方法包括如下步驟S1001，對于需要編碼的當前塊Curr_Blk，獲得當前模板和當前塊候選運動矢量；利用當前塊周圍已經重建的像素獲得當前模板，如圖2中TM1。利用當前塊周圍的已知運動矢量，如圖1中的MVL，MVU, MVR以及前后幀中的同位置運動矢量，如colMVl， colMV2. . . colMV4等，構成候選運動矢量。S1002:獲得兩個參考圖像，利用第一濾波器對參考圖像上采樣，得到亞像素精度的第一參考圖像一和第二參考圖像二，其中第一濾波器為簡單濾波器；獲得當前塊的兩個參考圖像，前向參考圖像和后向參考圖像，利用簡單濾波器 filterl，如濾波系數(shù)為[1，1]的雙線性濾波器，分別對這兩個參考圖像上采樣，得到亞像素精度(可以是半像素精度，1/4像素精度，甚至1/8像素精度)的虛擬參考圖像，具體上采樣插值方法如圖8所示，A，B, C，D是選擇的參考圖像整像素點；b，h，j，m，s是1/2像素點，a, c, d，e, f，g，i，k，n, p，q，r是1/4像素點，先用參考圖像整像素點A，B, C，D，通過簡單濾波器filterl，插值出1/2像素點b，h，j, m, s，構成1/2像素精度的第一參考塊，進一步地，利用整像素點和像素點通過簡單濾波器filterl，插值出1/4像素點a，c, d，e, f, g，i，k，η, p，q，r，得到1/4像素精度的第一參考塊，得到第一參考圖像一 virtualRefL· 用相同的方法得到第二參考圖像二 virtualRef2。S1003 對于每一個候選運動矢量，分別在第一參考圖像一中和第一參考圖像二中獲得上采樣的第一參考塊一和第一參考塊二；對于每一個候選運動矢量，分別在第一參考圖像一中和第一參考圖像二中獲得上采樣的第一參考塊一和第一參考塊一，每一個候選運動矢量對應的上采樣第一參考塊一和第一參考塊二為一組上采樣的第一參考塊。在得到的第一參考圖像一 VirtualRefl上，用候選運動矢量找到候選運動矢量所指位置對應的當前塊的上采樣的第一參考塊一，或者候選運動矢量所指位置的亞像素距離的鄰域位置對應的當前塊的上采樣的第一參考塊一 virBlkl，如圖6所示，進一步的在另一個參考圖像virtualRef2上對稱的位置得到第一參考塊二 virBlk2。計算得到第一參考塊一 virBlkl和第一參考塊二 virBlk2的匹配誤差cost。具體的，可以采用絕對誤差和 (SAD, Sum of Absolute Difference)、絕對轉換誤差禾口(sum of absolute transformation differences)、或者絕對平方差和，當然還可以是其它一些可以用于描述兩個參考塊之間相似性的參數(shù)進一步的可以同時計算當前塊的模板和第一參考圖像中的參考模板，同時計算當前塊和參考塊的匹配誤差，以及當前模板和參考模板的匹配誤差，計算兩個匹配誤差和得到總的匹配誤差cost。S1004:分別計算每一組上采樣的第一參考塊的匹配誤差，選擇匹配誤差最小的運動矢量作為當前塊的運動矢量；對計算得到的上采樣的第一參考塊的匹配誤差進行排序，選擇匹配誤差最小的參考模板對應的運動矢量作為當前塊的運動矢量。S1005:利用第二濾波器對參考圖像上采樣，得到兩個亞像素精度的第二參考圖像，其中第一濾波器的抽頭數(shù)量少于第二濾波器；利用運動補償濾波器filter2，如H. 264/AVC標準中的6抽頭濾波器[1，-5,20, 20，-5，1]，按圖3插值生成真實的參考塊廿11沛時。具體插值生成方法如下(圖3)先用整像素點A，B, C，D，E，F(xiàn)，G，H，I，J，K，L，M，N, P，Q，R，S，T，U，通過運動補償
濾波器filter2生成1/2像素點，再利用整像素點和1/2像素點生成1/4像素點，得到亞像素精度的參考塊。S1006 選擇匹配誤差最小的一組上采樣的第一參考塊對應的運動矢量，分別在兩個第二參考圖像中獲得對應的上采樣的第二參考塊，合成獲得的多個上采樣的第二參考塊，作為當前塊的預測值。匹配誤差最小的至少一個運動矢量，即備選運動矢量。選擇virBlkl和virBlk2 的匹配誤差cost最小的運動矢量，在第二參考圖像中找到對應的上采樣的第二參考塊fn_i 和fn+1，合成預測值pred。
在前向預測幀fn_i和后向預測幀fn+1到當前幀fn的距離相等的情況下，當前塊 curr_blk的預測值可以根據(jù)公式(1)計算得到
權利要求
1.一種生成圖像預測值的方法，用于在圖像編碼或解碼中生成當前塊的預測值，其特征在于，包括確定搜索范圍，所述搜索范圍內包含多個運動矢量；利用第一濾波器對搜索范圍內運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第一參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第一參考塊；利用所述上采樣的第一參考塊，得到至少一個當前塊對應的備選運動矢量； 利用第二濾波器對備選運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第二參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第二參考塊；組合所述上采樣的第二參考塊，獲得當前塊的預測值。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一濾波器的抽頭數(shù)量少于第二濾波器的抽頭數(shù)量。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述第一濾波器為雙線性濾波器；所述第二濾波器為6抽頭濾波器或自適應濾波器。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，確定搜索范圍包括 獲得當前塊的候選運動矢量集，作為所述搜索范圍。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，確定搜索范圍包括 根據(jù)當前塊周圍的運動矢量得到當前模板的搜索起始點；根據(jù)搜索起始點和預設的搜索區(qū)間獲得搜索范圍。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，利用第一濾波器對搜索范圍內運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第一參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第一參考塊，包括利用第一濾波器對所述參考圖像進行上采樣插值，得到第一參考圖像；在所述第一參考圖像中獲得與搜索范圍內的運動矢量對應的上采樣的第一參考塊。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，利用第一濾波器對搜索范圍內運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第一參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第一參考塊，包括在所述參考圖像中獲得與搜索范圍內的運動矢量對應的第一參考塊； 利用第一濾波器對所述第一參考塊進行上采樣插值，得到上采樣的第一參考塊。
8.根據(jù)權利要求4或5所述的方法，其特征在于，利用所述上采樣的第一參考塊，獲得至少一個當前塊對應的備選運動矢量，包括獲得當前模板；對于搜索范圍內的每一個運動矢量，在所述上采樣的第一參考塊中獲得當前模板對應的參考模板；分別計算當前模板和每一個參考模板的匹配誤差；選擇匹配誤差最小的至少一個參考模板對應的至少一個運動矢量，作為當前塊對應的備選運動矢量。
9.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述上采樣的第一參考塊，獲得至少一個當前塊對應的備選運動矢量，包括對于每一個候選運動矢量，分別計算對應的一組上采樣的第一參考塊之間的匹配誤差，其中，所述參考圖像和所述上采樣的第一參考塊分別有2個；選擇匹配誤差最小的一組上采樣的第一參考塊對應的運動矢量，作為當前塊對應的運動矢量。
10.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述上采樣的第一參考塊，獲得至少一個當前塊對應的備選運動矢量，包括對于每一個候選運動矢量，分別計算對應的一組上采樣的第一參考塊之間的匹配誤差，其中，所述參考圖象和所述上采樣的第一參考塊分別有2個；對于每一個候選運動矢量，分別計算當前模板和至少一個所述上采樣的第一參考塊中獲得當前模板對應的參考模板之間的匹配誤差；選擇兩個匹配誤差和的組合最小的一組上采樣的第一參考塊對應的運動矢量，作為當前塊對應的運動矢量。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，利用第二濾波器對備選運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第二參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第二參考塊，包括利用第二濾波器對所述參考圖像進行上采樣插值，得到第二參考圖像； 在所述第二參考圖像中獲得與備選運動矢量對應的上采樣的第二參考塊。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，利用第二濾波器對備選運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第二參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第二參考塊，包括在所述參考圖像中獲得與備選運動矢量對應的第二參考塊；利用第二濾波器對所述第二參考塊進行上采樣插值，得到上采樣的第二參考塊。
13.—種生成圖像預測值的裝置，用于在圖像編碼中生成當前塊的預測值，其特征在于，包括確定單元，用于確定搜索范圍，所述搜索范圍內包含多個運動矢量； 第一上采樣單元，用于利用第一濾波器對搜索范圍內運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第一參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第一參考塊；搜索單元，用于利用所述上采樣的第一參考塊，得到至少一個當前塊對應的備選運動矢量；第二上采樣單元，用于利用第二濾波器對備選運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第二參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第二參考塊；組合單元，用于組合所述上采樣的第二參考塊，獲得當前塊的預測值。
14.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述第一濾波器的抽頭數(shù)量少于第二濾波器的抽頭數(shù)量。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的裝置，其特征在于所述第一濾波器為雙線性濾波器；所述第二濾波器為6抽頭濾波器或自適應濾波器。
16.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其特征在于，確定單元用于確定當前塊的候選運動矢量集，作為搜索范圍。
17.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其特征在于，所述運動搜索單元包括 信息獲得單元，用于獲得當前塊的當前模板；模板獲得單元，用于對于每一個候選運動矢量，在上采樣的第一參考塊中獲得當前模板對應的參考模板；計算單元，用于分別計算當前模板和每一個參考模板的匹配誤差； 確定單元，用于選擇匹配誤差最小的至少一個參考模板對應的至少一個運動矢量，作為當前塊備選運動矢量。
18.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其特征在于，所述運動搜索單元包括參考塊獲得單元，用于對于每一個候選運動矢量，分別獲得兩個上采樣的第一參考塊；計算單元，用于分別計算每一組上采樣的第一參考塊的匹配誤差； 確定單元，用于選擇匹配誤差最小的上采樣的第一參考塊對應的運動矢量，作為當前塊備選運動矢量。
19.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其特征在于，確定單元包括 搜索起點確定單元，用于獲得當前模板的搜索起點；獲得單元，用于根據(jù)所述搜索起點和預設的搜索區(qū)間確定搜索范圍。
20.根據(jù)權利要求19所述的裝置，其特征在于，所述運動搜索單元包括 信息獲得單元，用于獲得當前塊的當前模板；模板獲得單元，用于對于搜索范圍內的每一個運動矢量，在上采樣的第一塊中獲得當前模板對應的參考模板；計算單元，用于分別計算當前模板和每一個參考模板的匹配誤差； 確定單元，用于選擇匹配誤差最小的多個參考模板對應的多個運動矢量，作為當前塊備選運動矢量。
21.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其特征在于，還包括編碼單元，用于計算當前塊和預測值之前的殘差值，對所述殘差值編碼后傳輸給解碼端。
22.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其特征在于，還包括解碼單元，用戶解碼獲得的當前塊的殘差值；利用當前塊的殘差值加上當前塊的預測值，得到當前塊的恢復值。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種生成圖像預測值的方法和裝置，用于在圖像編碼或解碼中生成當前塊的預測值。該方法包括確定搜索范圍，所述搜索范圍內包含多個運動矢量；利用第一濾波器對搜索范圍內運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第一參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第一參考塊；利用所述上采樣的第一參考塊，得到至少一個當前塊對應的備選運動矢量；利用第二濾波器對備選運動矢量在當前塊的參考圖像中對應的第二參考塊進行上采樣插值，獲得上采樣的第二參考塊；組合所述上采樣的第二參考塊，獲得當前塊的預測值。
文檔編號H04N7/46GK102316317SQ20101022764
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月10日 優(yōu)先權日2010年7月10日
發(fā)明者于浩平, 周建同, 楊名遠, 林四新, 潘存斌 申請人:華為技術有限公司