[发明专利]视频运动补偿装置和方法

说明书

本发明涉及一种视频编码器，用于根据运动补偿将后续帧的视频流预测编码成编码视频比特流，包括：帧缓冲器(207)，用于存储所述视频流的至少一个参考帧，所述参考帧不同于所述视频流的当前帧；帧间预测单元(210)，用于根据所述参考帧的参考块生成所述当前帧的当前块的预测块；以及自适应锐化滤波器(211)，用于对所述预测块进行自适应滤波。

技术领域

本发明一般涉及视频处理领域和视频运动补偿装置，并且具体地涉及用于支持运动补偿以预测视频中的帧的视频编码器和视频解码器。本发明还涉及编码方法，用于使用运动补偿对视频流进行编码；和解码方法，用于使用运动补偿对视频流进行解码。最后，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序具有用于执行这种方法的程序代码。

背景技术

在视频处理领域中，特别是在混合视频编码和压缩领域，使用了帧间和帧内预测以及变换编码。这些混合视频编码技术用于诸如H.261、H.263、MPEG-1、2和4、H.264/AVC或H.265/HEVC的已知视频压缩标准中。

图1示出了根据现有技术的视频编码器。视频编码器100包括用于接收视频流的帧或图像的输入块的输入端和用于生成编码视频比特流的输出端。视频编码器100用于对视频流进行预测、变换、量化和熵编码。变换、量化和熵编码分别由变换单元101、量化单元102和熵编码单元103执行，以生成编码视频比特流作为输出。

视频流对应于多个帧，其中每个帧被分成进行帧内或帧间编码的一定大小的块。例如视频流的第一帧的块由帧内预测单元109进行帧内编码。仅使用同一帧内的信息进行帧内编码，使得其可以独立解码，并且可以在比特流中提供用于随机访问的入口点。视频流的其他多个帧的多个块由帧间预测单元110进行帧间编码：来自称作参考帧的编码帧的信息用于减少时间冗余，从而通过参考帧中相同大小的块预测出帧间编码帧的每个块。模式选择单元108用于选择是由帧内预测单元109还是由帧间预测单元110处理帧的块。

为了进行帧间预测，编码的参考帧由逆量化单元104、逆变换单元105和环路滤波单元106进行处理，以获得随后存储在帧缓冲器107中的参考帧。特别地，参考帧的参考块可以由这些单元处理以获得重建的参考块。然后，将重建的参考块重新组合成参考帧。

帧间预测单元110包含待帧间编码的当前帧或图像以及来自帧缓冲器107的一个或多个参考帧或图像用作输入。由帧间预测单元110应用运动估计和运动补偿。运动估计用于基于某个代价函数得到运动矢量和参考帧。然后运动补偿根据参考帧的参考块到当前帧的变换来描述当前帧的当前块。帧间预测单元110针对当前块输出预测块，其中所述预测块将待编码的当前块与其预测块之间的差值最小化，即最小化残差块。例如，残差块的最小化基于速率失真优化过程。

然后，由变换单元101对当前块与其预测(即，残差块)之间的差值进行变换。由量化单元102和熵编码单元103对变换系数进行量化和熵编码。如此生成的编码视频比特流包括帧内编码块和帧间编码块。

这种混合视频编码包括结合预测误差的变换编码的运动补偿预测。对于每个块，估计的运动矢量也作为编码视频比特流中的信令数据传输。当前的标准H.264/AVC和H.265/HEVC基于针对运动矢量的1/4像素位移分辨率。为了估计和补偿分数像素位移，参考帧必须在分像素位置上插入。为了在分像素位置上获得这样的插入帧，在帧间预测单元110中使用插值滤波器。

插入帧的质量很大程度上取决于所使用的插值滤波器的属性。短抽头滤波器例如双线性滤波器可以抑制高频并且使插入帧变得模糊。其他滤波器如长抽头滤波器可以保持高频率，但在尖锐边缘附近产生一些环状效应伪影。另一个问题是运动补偿利用先前编码和重建的帧作为参考帧：参考帧可能包含由变换系数量化引起的伪影，这称为吉布斯效应。由于这些伪影，边缘以及边缘周围的区域也可能失真。