[发明专利]二维自适应内插滤波器的滤波系数决定方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于压缩运动图像数据的方法，尤其涉及决定用于运动补 偿的自适应内插滤波器的滤波系数的方法。

背景技术

运动图像数据被用于不断增多的应用程序，也就是说从电视电话、电 视会议到DVD(Digital Versatile Disk：数字多用途光盘)、数字电视都采 用了运动图像数据。在运动图像数据被发送之时，相当多的数据量不得不 通过以往的传输信道中有限的频带来被发送，在运动图像数据被记录之时， 相当多的数据量不得不被记录在以往的容量有限的记录介质中。在利用以 往的信道以及媒介发送或记录数字数据的情况下，自然需要压缩或减少数 字数据的量。

为了压缩运动图像数据而开发了众多运动图像编码标准。这些标准例 如是以H.26x来表示的ITU-T标准和以MPEG-x表示的IS O/IEC标准。目前最新最先进的运动图像编码标准是以H.264/ MPEG-4AVC来表示的标准。

成为大部分这些标准的基础的编码方法由以下所示的(a)至(d) 的主要阶段构成。

(a)为了以块为单位对各个视频帧进行数据压缩，因而将各个视频 帧分为由像素构成的二维的块。

(b)将时间上的预测技术适用于各个块，并通过使预测误差从空域 转变为频域，从而使时间和空间的运动图像信息无相关化。

(c)通过对作为上述的结果的变换系数进行量化，从而减少数据全 体的量。

(d)通过对被量化的变换系数进行熵编码从而压缩差分数据。

被大多数的最新技术的运动编码标准所使用的时间上的预测技术是运 动补偿。在此预测技术中，为了表现由对象以及摄像机的运动而产生的图 像的运动，针对运动图像数据的各个块决定一个以上的运动矢量。根据被 决定的运动矢量，块的图像内容至少作为在此之前被编码的块的图像内容 的确实的延长而被检测。预测的内容和实际的图像内容之间残留的不一致 性被称为预测误差。并且，不是实际的图像内容，而是上述的预测误差与 运动矢量一起被编码。这样，被编码的信息的量的大幅度减少是在大部分 的“自然的”运动图像序列中实现的。

可以明确知道，压缩效率主要取决于运动预测的精度。像H.264 /AVC这样现代的运动图像编码标准考虑了具有小数像素精度的运动矢 量。即，该运动矢量可以在不受与像素位置相关联的整数值所限的情况下， 表示两个像素之间的位置。通常，运动矢量以1/2像素或1/4像素精 度来决定。在这种情况下，运动图像的分辨率是最初的运动图像的分辨率 的两倍或四倍。具有小数像素精度的运动矢量能够参考参考图像内的各个 采样所取的位置之间的位置，内插用于计算被预测的图像。通常，被预先 规定的内插滤波器被用于计算所需的小数像素的像素值。

图1是H.264/AVC中运动图像编码装置的一个例子的方框图。

该运动图像编码装置300利用采用了被固定的滤波系数的二维内插滤 波器，以小数像素精度进行运动补偿。并且，运动图像编码装置300包括 减法器310，根据输入图像(输入信号)的对象块、和被存储在存储器340 中的先被编码以及解码的块(预测信号)，来决定对象块和预测信号的差分。 具体而言，按照H.264/AVC标准，输入图像被分为宏块。运动图 像编码装置300利用差分脉冲编码调制(DPCM)，该差分脉冲编码调制 根据作为输入图像的输入运动图像序列的对象块、和先被编码以及被解码 的块(局部被解码的图像)，传输与预测信号之间的差分。这些差分由减法 器310来决定。此减法器310接受被编码的对象块，并从中减去预测信号。

被局部解码的图像由被组装到运动图像编码装置300中的解码部(逆 量化/逆变换部330、加法器335以及解块滤波器337)来提供。解码部以 相反的方法来执行编码步骤。即，逆量化/逆变换部330对量化系数进行 逆量化，并使逆变换适用于逆量化系数。加法器335使被解码的差分加在 预测信号上，并生成被局部解码的图像。并且，解块滤波器337使被解码 的图像的去块效应(blocking artifacts)减少。

由运动图像编码装置300利用的预测类型取决于，宏块是以“帧内” 模式还是以“帧间”模式来被编码的。在“帧内”模式中，在H.264 /AVC，为了预测下一个宏块，根据相同图像中已经被编码的宏块，来 利用预测模式。在“帧间”模式中，利用连续的若干个帧所对应的块之间 的运动补偿预测。