[发明专利]视频信号压缩装置和方法

说明书

本发明涉及以逐数据块为基础对视频数据进行处理的运动补偿压缩设备，尤其是用于处理与独立的数据块相关的运动矢量。

当今在视频信号记录和传输中的潮流是趋于使用数字压缩技术。

国际标准化组织在此趋势下发展了一系列设计为MPEG1和MPEG2等压缩信号规约。这些规约要求根据运动补偿预测技术压缩视频信号，

其中的视频信号被分成相邻象素的矩阵，即数据块，并随之以数据块为基础对其信号处理。

在一典型的运动补偿的预测压缩连续图象中，它是从在先的压缩图象中被预测的。当前的图象是以逐个象素为基础从其相关的预测图象被减出，且其差或余数被编码以用于存储或传输。在产生该预测图象过程中，要将当前图象的数据块与预测图象的同样定幅的数据块作比较，直到找到最接近的数据块匹配为止。产生出一组运动矢量，这些矢量指示了最接近匹配其真实图象的预测图象的数据块。在主要部分中的两个数据块和运动矢量之间的差值形成被压缩的信息。然而，该余数可经过变换处理并经过可变长度及统计编码。

有关运动补偿预测压缩的详细资料可见由Peter A.Ruetz等人编的“高性能全运动视频压缩装置”，或Hiroshi Fujiwara等人编的“低比特率视频编码的全ASIC实施方案”以及Chaur-Heh Hsieh等人的“用于数据块匹配运动估算汇编的VLSI结构”。所有三篇文章均可见于“IEEE，用于视频技术的电话与系统”，(卷2，第二册，1992年6月)。

在诸如MPEG1的某些系统中，要对于是否编码一组运动的矢量作一个判定。这称作为一个MC/no-MC判定。

MC/no-MC判定之目的是针对压缩数据的每一个数据块来确定是选择出自运动估计搜寻(MC)的一个或几个运动矢量，

还是反之选择(0，0)运动矢量(no-MC)。该MC/no-MC判定要应用于画面的每一个数据块。如在MPEG系统中那样，假如一特定的系统既执行正向的也执行反向的预测，则对于正向与反向运动矢量都要独立地作一个MC/no-MC判定。

这种no-MC运动矢量应该使用在MC运动矢量无用(不带有信息)及编码费用高的情况下，即其MC运动矢量趋于产生攒动噪声、且使得误差消除技术几乎无效的场合。这种情形尤其出现在象天空、或墙壁等平坦图象区域，此时的MC运动矢量趋于呈现为完全随机的，并且是在运动估计搜索期间随机噪声的结果出现在源图象中，而不是由于场景的变化。

通常，MC/no-MC的判定算法是基于预测误差。预测误差可以是在预测数据块和目标数据块之间的MAE(每象素的绝对误差均值)或MSE(每个象素的均方差)。通常，如果空间分布预测的数据块以及目标数据块产生最小的预测误差，就作一个no-MC判定。此外，如果产生在一数据块匹配搜索中的最小预测误差是由目标数据块和一个未经排列的数据块所产生、并且这一预测误差刚好比分布目标数据块和预测误差数据块的预测误差小一个预定电平的话，就进行no-MC判定。这种优选的门限电平需要通过对各个独立的系统做实验来确定。然而已经发现，若使用MSE作为预测误差，则一个为1的门限即表示好的结果。

如果对于一特定的数据块作了no-MC的判定，这就意味着设置为(0，0)的运动矢量。该矢量集可被编码成一个矢量，或余项数据的数据块并可被标志为一个no-MC数据块，而没有包括该矢量的必要，从而增加了压缩效率。

前述的MC/no-MC判定算法产生了非常令人讨厌的周边效果，此处称为″污窗效果″。对于在屏上的平坦区(其中是使用no-MC运动矢量)，它的出现象肮脏的胶粘附着，可呈为很明显及令人讨厌。问题的起因是该no-MC运动矢量被用于几乎为平坦的区域，但事实它包含的是一个密度很低的图案模式，比如说是一个发灰的背景，或是一片云斑。可以通过降低使用在该判定中的门限  来解决这一问题，然而这又会产生另一问题。由噪声引起的预测误差变得比该门限值大，且使得no-MC运动矢量很少被采用，会引起所描述的攒动噪声效应。

本发明旨在一种装置，其采用了MC/no-MC判定的长处而不招致不希望的“污窗”或“攒动噪声”效果。