[发明专利]帧间预测编码运动信息的处理方法、装置和编解码系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及帧间预测编码运动信息的处理方法、装置和编解码系统。

背景技术

现有的视频图像编解码技术包括帧内预测编码与帧间预测编码，其中，帧间预测编码是指利用当前编码图像与已编码图像的时间相关性对当前编码图像进行压缩编码。在H.264/AVC中，一帧图像被分为若干方形的图像块。从已编码的参考帧中搜索出与当前图像块匹配的图像块，计算当前块和匹配块的空间位置的相对偏移量，这一相对偏移量就是运动矢量（Motion Vector，MV），得到运动矢量的过程被称为运动估计（Motion Estimation，ME），利用匹配块对当前图像块进行预测的过程被称为运动补偿（Motion Compensation，MC），当前图像块与匹配块的像素值的差别称作图像块预测残差。

为了使解码器一端和编码器一端使用的匹配块相同，编码器一端使用的图像块的运动信息需要在码流中传输到解码器一端。如果直接对每个图像块的运动矢量直接进行编码，那么将耗费大量的比特数，特别是当小尺寸的图像块占多数时。由于一个运动物体常常会覆盖多个图像块，空间域相邻图像块的运动矢量具有很强的相关性。因此，当前图像块的运动矢量可以根据邻近已编码图像块的运动矢量进行预测，预测所得到的值被称为运动矢量预测值（motion Vector Predictor，MVP），当前图像块的运动矢量和运动矢量预测值之间的差值被称为运动矢量差（Motion Vector Difference，MVD），即有关系：MV=MVD+MVP。

作为一种新的视频编码标准，H.264在运动估计过程中采用了多参考帧预测来提高预测精度，即建立储存多个重建图像帧的缓存，并在缓存内的所有的重建图像帧中寻找最优的匹配块进行运动补偿，以便更好地去除时间域的冗余度。H．264的帧间预测编码使用两个如上的缓存，即参考帧列表0（reference list0）和参考帧列表1（reference list  1）。每一个列表中最优匹配块所在的参考帧用索引值标明，即ref_l0_idx和ref_l1_idx。以参考帧列表0为例，该列表内匹配块的运动信息包括参考帧索引值(ref_l0_idx)、运动矢量预测值(MVP)和运动矢量差(MVD)。根据这三个信息，解码器这一端就可以在选定的参考帧中找到正确的匹配块。

现有技术提供的一种帧间预测编码运动信息的处理方法是，以H.264/AVC为视频图像压缩标准，将宏块（16x16像素大小）作为编码处理的基本单元，在帧间预测时，一个宏块可以包含一个或多个运动块，但任意一运动块均为矩形块。这些运动块的参考帧列表值、参考帧索引值和运动矢量差将以宏块为单位进行传输或解码。由于H.264/AVC中运动矢量预测值（MVP）的选取方法唯一确定，所以MVP的相关信息无需在码流中传输。具体地，在编码器这一端，首先传输该宏块的参考帧列表的选择，即当使用参考帧列表0时，按以下顺序编码传输运动信息：依次传输宏块内所有运动块在参考帧列表0中使用的参考帧索引值ref_idx_l0；依次传输宏块内所有运动块在参考帧列表0中运动矢量差mvd_l0。当使用参考帧列表1时，按以下顺序编码传输运动信息：依次传输宏块内所有运动块在参考帧列表1中使用的参考帧索引值ref_idx_l1；依次传输宏块内所有运动块在参考帧列表1中运动矢量差mvd_l1。在解码器这一端，当使用参考帧列表0时，按以下顺序解码运动信息：依次解码宏块内所有运动块在参考帧列表0中使用的参考帧索引值ref_idx_l0；依次解码宏块内所有运动块在参考帧列表0中运动矢量差mvd_l0。当使用参考帧列表1时，按以下顺序解码运动信息：依次解码宏块内所有运动块在参考帧列表1中使用的参考帧索引值ref_idx_l1；依次解码宏块内所有运动块在参考帧列表1中运动矢量差mvd_l1。解码器端和编码器端使用相同的方法选择推导当前图像块的运动矢量预测值MVP。

在解码器这一端，宏块内每一个运动块可以根据码流中解析得到的参考帧列表和参考帧索引值确定每运动块的匹配块所在的参考帧；宏块内每一个运动块根据码流中解析得出的某一列表（例如，参考帧列表0）的运动矢量差（例如，mvd_l0），加上解码器端推导得到的运动矢量预测值，计算得出运动矢量(例如，mv_l0)，从而确定该列表中匹配块的空间位置，得到需要的匹配块。

然而，上述现有技术提供的帧间预测编码运动信息的处理方法，其不足在于，由于运动矢量预测值的选取方法唯一，因此，解码器这一端得到的运动矢量预测值对当前图像块未必是最优值，此外，解码器这一端也不是并行处理，解码速度不高。