[发明专利]利用基于象素的运动预测编码视频信号的方法和装置

说明书

本发明涉及一种对视频信号编码的方法和装置，更具体地，涉及一种基于象素的运动预测技术对视频信号进行编码的方法和装置。

众所周知，发送数字视频信号比发送模拟信号能获得高得多的视频图象质量。当以数字形式来表示一个含有一系列图象“帧”的图象信号时，发送时要产生大量的数据，对于高清晰度电视系统则尤其如此。然而，由于传统的发射频道可利用的频率带宽是有限的。因而，为了在有限的频道中发送大量的数字数据就不得不压缩或减少发送数据的量。在各种视频压缩技术中，公认为最有效的技术是所谓的混合编码技术，它把时间和空间压缩技术同统计编码技术结合在一起。

大多数混合编码技术采用运动补偿DPCM(差分脉冲编码调制)，二维DCT(离散余弦变换)，DCT系数量化，以及VLC(变长度编码)。运动补偿DPCM是这样一种处理，它估算一目标在当前帧与其以前帧之间的运动，并根据该目标的运动流对当前帧进行预测，以产生表征当前帧同其预测之间的差别的差值信号。这一方法在例如下述文献中已有说明：Staffan Ericsson的“Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding”(混合预测/变换编码的固定和自适应预测器)IEEE Transactionson communication，COM-33，NO.12(1985年12月)；Ninomiya和Ohtsuka的“A Motion-Compensated Interframe codingScheme for Television Pictures”(一种电视图象的运动补偿帧间编码方案)，IEEE TransactionsonCommunications，COM-30，NO.1(1982年1月)。

二维DCT可减少或使用图象数据之间的空间冗余，它把一个数字图象数据块，比如8×8象素的图象数据块，转换成一组变换系数数据，该技术在Chen和Pratt的Scene Adaptive Coder“(景象自适应编码器)，IEEE Transactionson communications，COM-32，NO.3(1984年3月)中已有说明，通过借助于量化器、折线扫描及VLC对这种变换系数数据进行处理，则要发送的数据量能被有效地压缩。

具体地说，在运动补偿DPCM中，当前帧数据是根据对当前帧和其以前帧之间的运动的估算而从相应的前一帧数据预测出来的，这种估算的运动可以用代表前一帧和当前帧之间的象素位移的二维运动矢量来描述。

对目标的象素的位移进行估算有两种基本方式：一种是基于块的估算，而另一种是基于象素的估算。

在基于块的运动估算中，当前帧的一个块同其以前帧的块逐一进行比较直到能够确定一最佳匹配为止。由此，正被发送的当前帧的上述的整个块的位移矢量(即帧间象素块的移动大小)即可被估算。然而，在基于块的运动估算中，块的边缘的分块影响有可能在运动补偿处理过程中出现；并且如果在该块中的所有象素不能以相同的方式运动，则会导致很差的估算结果，从而降低整个画面的质量。

另一方面，利用基于象素的方式，其位移是对每一个象素而确定的。该种技术可提供更为确切的象素值的估算并能够容易地处理比例变化(例如，变焦，垂直于图象面的运动)。然而，在基于象素的方式中，由于运动矢量是就每一个象素而确定的，因而根本不可能将全部运动矢量发送给接收机。

为此，本发明的一个主要目的就是提供一种利用依照本发明的特征点和补充的准特征点的基于象素的改善了的运动估算和补偿技术。