[发明专利]运动矢量编码和解码方法及装置,图像信号编码和解码方法及装置

说明书

                      技术领域

本发明涉及对运动矢量差分的运动矢量差分方法和差分单元、反差分方法和反差分单元；以及使用差分和反差分对活动图像信号进行编码和解码的活动图像信号编码和解码的装置，上述运动矢量取决于活动图像的运动补偿预测。

                      背景技术

把活动图像的信号数字化以后，当记录或传送这种数字数据时，由于其数据量已变得很大，故须对这种数据进行编码(压缩)。作为一种有代表性的编码方式，有运动补偿预测编码。

图9示出运动补偿预测的原理。图9中，运动补偿预测编码利用图像信号在时间轴方向上的相关性。这种方法根据解码后重现的已知图像信号(以前帧的图像信号)，预测当前输入的图像(当前帧的图像)。预测的方法是，对照信号的运动移动该解码后重现的已知图像信号(以前帧的图像信号)，只传送这时的运动信息(运动矢量，MV)和这时的预测误差信息，因而压缩了编码时所需的信息量。

在上述运动补偿预测编码和解码方法中，有代表性的有所谓MPEG活动图像专家组)1方式。MPEG1是在所谓国际标准化组织(ISO)和国际电工技术委员会(IEC)的第1联合技术委员会(JTC)中第29分委员会(SC)的第11工作组(WG)上通过了的各种图像编码方式的通称。

虽然WPEG1有帧内和帧间编码处理两种，但是，上述运动补偿预测编码用于上述帧间编码处理。图10示出这时运动补偿预测的例子。在图10所示的运动补偿预测中，把一帧(图像)分割成很多个小块(象块，称为MB，每一个像块由16行×16个像素构成)，以这样的小块为单位进行运动补偿预测编码。在图10的例子中，作为这种帧间编码处理情况下的运动补偿预测，示出了前向预测和后向预测，前向预测例如是在以前与当前帧之间进行，后向预测例如是在未来时间出现的某一未来帧与当前帧之间进行。

图11示出了这时运动补偿更加具体的例子。首先，作为处理的第一阶段，对相隔了几帧的图中以P表示的P图像，利用图中以Ⅰ表示的I图像或者其他P图像进行循环预测编码。其次，作为处理的第二阶段，对夹在上述P图像之间、Ⅰ图像之间、或者P图像与I图像之间的、图中以B表示的B图像，根据该B图像前后的P图像或者Ⅰ图像进行预测。另外，上述Ⅰ图像是帧内编码的图像，制作时未使用运动补偿。还有，图11中的箭头(除了指示时间t方向的那个箭头以外)，指示运动预测的方向。

在上述MPEG1的运动补偿中，以像块为单位存在着下述四种方式，即：

第一种运动补偿方式是根据以前时间出现的某一帧进行预测的方式(前向预测方式)；

第二种运动补偿方式是根据未来时间出现的某一帧进行预测的方式(后向预测方式)；    

第三种运动补偿方式是根据以前和未来帧进行线性预测的方式(双向预测方式)(即，计算来自以前帧的预测块与来自未来帧的预测块中每一个像素的平均值)；

第四种运动补偿方式是无运动补偿的方式(即，帧内编码方式)。

在上述P图像中，以像块为单位从这四种运动补偿方式的第一种或者第四种运动补偿方式中选择出最佳方式。这时，存在着一个以前帧作为对当前帧图像进行运动补偿预测时的参考。在上述B图像中，以像块为单位，从上述第一种到第四种运动补偿方式中选择出最佳方式。这时，分别存在着一个以前帧和一个未来帧作为对当前帧图像进行运动补偿预测时的参考。

在上述P图像和B图像中，作为以前述像块为单位的运动矢量，在上述第一种运动补偿方式的预测中，存在着一个参考上述以前帧的运动矢量；在上述第二种运动补偿方式的预测中，存在着一个参考上述未来帧的运动矢量；在上述第三种运动补偿方式的预测中，分别存在着一个参考上述以前帧和未来帧的运动矢量。

在上述MPEG1中，以像块为单位给出的运动矢量具有很强的运动信息的空间相关性，利用这一特性由图12所示的差分单元求出运动矢量的差分，并且，加以传送。

具体地讲，在该差分单元中，由上述第一种运动补偿方式到第四种运动补偿方式这四种方式给出的运动补偿方式信号送到端子404上，当前输入的运动矢量信号送到端子401上。上述当前输入的运动矢量信号送到开关406的公共端子和差分电路405的加法输入端子上，上述运动补偿方式信号送到切换器403上。