[发明专利]用于时间视频压缩中运动矢量预测的方法和设备

说明书

本申请是申请日为2005年7月20日、申请号为200580031532.0、发明名称为“用于时间视频压缩中运动矢量预测的方法和设备”的中国专利申请的分案申请。

在35U.S.C§119下的优先权要求

本专利申请要求分配给同一代理人的于2004年7月20日提交的题目为“Method and Apparatus for Motion Vector Prediction in Temporal Video Compression”的临时专利申请No.60/589,818，因此在此将其引入作为参考。

技术领域

本发明通常涉及视频压缩，更具体而言，涉及在时间视频压缩中运动矢量预测的方法和设备。

背景技术

在利用视频序列中的时间冗余度的视频编码系统中，运动估计是一个关键要素。运动估计是根据在先前解码的帧中的块来估计要预测的帧中的当前宏块（或块）的过程。通常，该过程包括根据为最小化失真而进行的测量，搜索预测帧来寻找与当前块相匹配的块。例如，当前所使用的测量包括差值绝对值之和（SAD）和差值平方和（SSD）。通常，搜索基于采用运动矢量预测得到的初始估计（在参考帧中的位置）而开始。

在视频编解码在运动矢量预测中结合了多个参考帧和多种宏块类型的情况中，运动矢量预测过程引入了极大的计算量。实验证明，运动估计会占用总编码时间的60％（一个参考帧）至90％（5个参考帧）。减小运动估计中的计算复杂度并同时保持失真率是具有挑战性的课题。当前，相关研究集中在获得更准确的运动矢量预测值，以及通过检测到零块来实现及早的终止，以便减少处理时间或者甚至跳过像素搜索步骤。在控制总运动估计时间中，所预测的运动矢量的准确度是至关重要的。在由ISO/IEC MPEG&ITU-T VCEG (ISO/IEC JTC1/SC29/WG11和ITU-T SG16Q.6)的视频联合工作组（JVT）2003年9月第9次会议JVT-I050（JVT标准）所提出的H.264视频编解码中的有关运动矢量预测的标准中，采用了多种方法，通过引入更多运动矢量候选来改进运动矢量的预测。

例如，如图1所示，使用在当前块102的左方，上方，和右上方的相邻块来预测当前块的运动矢量：

pred_mv=median(mv_A,mv_B,mv_C)

在此，pred_mv定义为中值预测值，mv_A，mv_B，mv_C分别是块A 104、B 106、C 108的运动矢量。为了更好地利用在7个帧间预测模式之间的运动关系，一种方案使用了从模式1到7的分层搜索次序，而不是在JVT标准中所建议的搜索次序。在图2中示出了当前块的上层的运动矢量，其被视为用于预测当前块运动矢量的候选。其它方案通过考虑相应相邻块和所有参考帧的运动矢量，而在时间序列中使用了更多的运动矢量候选。如在图3和图4中所示，先前参考帧和其它参考帧的相应运动矢量也用作预测候选。应注意，在图4的多参考帧模型中，参考帧中的运动矢量是根据其与当前帧的时间距离来定标的。

运动矢量预测的精确性在控制计算量减少的步骤中，例如在运动估计中的及早终止、快速搜索方法以及快速模式判定（例如，跳过模式）中，起到关键作用。

发明内容

在此描述的实施例提供了用于运动矢量预测的4种方法，以及将这些方法合并的方案，以实现在失真率方面的性能改善。在此所述的方法和设备提高了运动矢量预测的准确度。在一个实施例中，通过使用从原始视频帧的较低分辨率形式而来的更多空间相关信息，将当前块的所有非因果关系块的运动矢量并入到对运动矢量预测值的计算中。在另一个实施例中，将色度分量与亮度分量相结合，通过使用颜色信息来预测更准确的运动矢量。在再一个实施例中，系统考虑了可能存在于视频流传输系统中MPEG-2元数据（metadata）流中的运动矢量信息。在再另一个实施例中，采用了运动矢量处理技术来消除（即，平滑）错误的运动矢量，以提高该技术的准确度。

从随后的详细说明中，其它目的、特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。然而，要理解的是，详细描述和特定示例虽然指示了本发明的实施例，但是是以说明的方式给出的而不具有局限性。在不脱离本发明的精神的情况下，可以在本描述的范围内进行各种改变和修改，并且本发明包括所有的这些修改。

附图说明

通过参考附图，本发明将更加容易理解，其中：

图1示出了现有技术的使用特定相邻块的运动矢量预测方案；

图2示出了使用分层搜索方案的运动矢量预测方案；