[发明专利]涉及覆盖和无覆盖的运动向量域的投射

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频压缩的方法和装置、一种视频解压缩的方法和装置、实施该方法的软件，以及数字电视单元、视频信号记录器和包括视频压缩和/或解压缩装置的便携式视频装置。

背景技术

视频压缩的需求是用更小数量的比特来真实地(即用尽可能小的可视赝像)表示一个画面序列。当前的视频压缩标准比如MPEG-2和AVC(先进视频编码)使用运动预测来编码画面组(GOP)。一个画面组从仅基于其自身内容被单独编码的所谓内编码(I)画面开始，随后是预测(P、B)画面，它们是基于其中I画面的对象位于P或B画面以及校正画面中的运动预测来再现的(称为残留)。运动预测典型地通过计算/传输针对将被预测画面的时间瞬时的运动向量域，以及通过从过去取回对象的像素来完成。通过这种方式将被预测画面的每个像素被保证具有一个分配值。也可设想将先前画面的像素投射到将被预测画面，但是这并不十分优选，因为其在将被预测画面中引入了像素的双重和未分配区域的问题。

在压缩视频流中有用于编码像素数据(即内编码画面和像素残留)的一定数量的所需比特和用于编码预测所需的运动向量域的一定数量的比特。在过去提出了多种策略用于减小需要用于像素的比特数量(例如量化的自适应)，然而需要用于运动向量的比特的百分率占了整体的较大的数量，特别是对于较低比特率的应用，因此对于这些运动向量也可以实现一些压缩。

现有技术的压缩方法(例如MPEG-2)的缺点是它们仅使用运动向量的非常简单的预测：在运动向量域中，用于一个块的运动向量相对于它的左邻被差分编码(即如果左向量具有16个像素/帧的大小并且右向量是18个像素/帧，那么右向量具有其值为2的压缩差分值，比其实际值需要更少比特)。这种被称为“差分脉冲编码调制”是一种很旧并且不是十分有效的策略。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种相对有效的视频压缩方法，尤其具有一种对于编码运动向量实现减小数量的比特的策略。

实现该对象的方法包括：

a)通过使用第二视频画面和第三视频画面的像素数据计算在第三视频画面的时间位置的第一运动向量域(Mv1)；

b)计算在第二视频画面的时间位置的第二运动向量域(Mv2)，在这个第二运动向量域中，由具有基本上等于前景对象的运动的大小的前景运动向量的位置组成的前景运动区域(rFG2)，基本上与前景对象(101)的像素位置空间并置(collocate)而不与背景对象的像素空间并置；

c)基于第二运动向量域校正第一运动向量域中的错误前景运动向量(rERR)；

d)确定在相应于用前景对象覆盖背景对象的像素的第一运动向量域的区域中，投射到将来画面的相同的空间位置上的两个向量，哪个是前景运动向量以及哪个是背景运动向量；

e)将第一运动向量域的运动向量投射到将被预测的第四视频画面的时间位置上，获得第三运动向量域，包括在将两个向量投射到第三运动向量域的相同空间位置的情况下分配前景运动向量；以及

f)通过使用用于确定将从至少一个先前图像取得的像素的位置的第三运动向量域来预测第四视频画面。

前五个步骤形成了画面预测的运动向量域预测部分。如果想要减小分配给运动向量编码的比特数量，可使用允许接收机/解压缩器预测运动向量的算法，因为对于可被预测的所有信息，很少或没有数据必需被压缩/传输。然而，运动向量的预测应当是精确的，否则将被预测画面的像素的预测就会是错误的，将导致要么是严重的赝像，要么是大量的校正数据。在本申请中提出了外插运动向量域。对于已解压画面的向量域可在接收机/解压缩器侧用运动估计计算(尽管如果没有如下用可观的错误来完成)。需要用于画面预测的向量域(从过去获得)不能简单地被计算，至少不是用经典地2-画面运动估计器，因为这需要将被预测画面本身在解压缩器中存在。然而运动向量域可被外插：有可能对象的运动向量与对象本身一起向将来移动。压缩器可用“镜像算法”预测解压缩器能够预测什么(运动向量域和形成的预测画面)以及根据压缩的质量说明需要计算和传输校正残留到哪。预测运动向量域或者可使用传输的校正运动向量域(典型地包含需要少量比特的小校正运动向量，在本方法中多用于独立封闭(覆盖/未覆盖)区域)来精确调整，或者不传输运动向量的校正，形成的画面预测用较高比特数量的残留画面来完全校正错误。