[发明专利]图像处理设备和方法

说明书

技术领域

本发明图像处理设备和方法，并且更具体地涉及能够抑制将被压缩的压缩信息的增加并且还能够提高预测精度的图像处理设备和方法。

背景技术

近年来，为了执行信息的高效发送和累积，利用作为图像信息的特征的冗余，通过采用将图像信息处理为数字信号的编码系统来对图像进行压缩编码并且此时通过诸如离散余弦变换等的正交变换和运动补偿对图像进行压缩的设备已广泛普及。这样的编码方法的示例包括MPEG(运动图像专家组)等。

具体地，MPEG2(ISO/IEC 13818-2)被定义为通用图像编码系统，并且是一种涵盖了隔行扫描图像和逐行扫描图像两者以及标准清晰图像和高清晰图像的标准。例如，MPEG2当前被广泛用在用于专业运用和消费者运用的广范围应用中。例如在具有720×480像素的标准分辨率的隔行扫描图像的情况中，通过利用MPEG2压缩系统，4至8Mbps的代码量(比特率)被分配。例如在具有1920×1088像素的高分辨率的隔行扫描图像的情况中，通过利用MPEG2压缩系统，18至22Mbps的代码量(比特率)被分配。因此，可以实现高压缩率和优良的图像质量。

MPEG2起初致力于适合于广播运用的高图像质量编码，但不处理低于MPEG1的代码量(比特率)，即，具有较高压缩率的编码系统。由于个人数字助理的普及，预期对这种编码系统的需求将增长，并且响应于此，MPEG4编码系统的标准化已被执行。关于图像编码系统，其规范已在1998年12月被确认为如ISO/IEC 14496-2的国际标准。

此外，近年来，已在进行以用于电视会议运用的图像编码为目标的、称为H.26L(ITU-T Q6/16 VCEG)的标准的标准化。对于H.26L，虽然众所周知与诸如MPEG2和MPEG4之类的传统编码系统相比需要用于其编码和解码的更大计算量，但是实现了更高的编码效率。此外，当前，作为MPEG4的活动的一部分，以该H.26L为基础利用H.26L所不支持的功能以实现更高编码效率的标准化已被执行，如增强压缩视频编码联合模型。作为标准化的日程表，H.264和MPEG-4第10部分(高级视频编码，以下被写为H.264/AVC)在2003年3月成为国际标准。

顺便提及，在MPEG2系统中，1/2像素精度的运动预测/补偿处理已通过线性插值处理被执行。另一方面，在H.264/AVC系统中，1/4像素精度的预测/补偿利用6抽头FIR(有限冲激响应滤波器)滤波器被执行。

在MPEG2系统中，在帧运动补偿模式的情况中，运动预测和补偿处理是以16×16像素为单位来执行的。在场运动补偿模式的情况中，运动预测和补偿处理是针对第一场和第二场的每场以16×8像素为单位来执行的。

另一方面，在H.264/AVC系统中，运动预测和补偿处理可以以块大小作为变量来执行。具体地，在H.264/AVC系统中，由16×16像素构成的一个宏块可被划分为16×16，16×8，8×16或8×8的分割中的一种，其中每种分割具有独立的运动向量信息。此外，8×8分割可被划分为8×8，8×4，4×8或4×4的子分割中的一种，其中，每种子分割具有独立的运动向量信息。

然而，在H.264/AVC系统中，通过执行1/4像素精度和块可变的运动预测和补偿处理，使得大量运动向量信息被生成，如果它们不加改变地被编码则导致编码效率恶化。

因此，已提出通过如下方法来抑制编码效率的恶化，该方法通过中间操作等利用已被编码的相邻块的运动向量信息来生成从现在起将被编码的对象块的预测运动向量信息。

此外，由于B图片中的运动向量信息的信息量巨大，因此在H.264/AVC系统中提供了称为直接模式(direct mode)的编码模式。该直接模式是一种用于通过预测从经编码块的运动信息生成运动信息的编码模式，并且不需要用于编码运动信息所需的比特数目，从而可以改进压缩编码。

直接模式包括空间直接模式(Spatial Direct Mode)和时间直接模式(Temporal Direct Mode)两种。空间直接模式是一种主要利用空间方向(图片内的水平和垂直二维空间)上的运动信息的相关性的模式，并且时间直接模式是一种主要利用时间方向上的运动信息的相关性的模式。