[发明专利]运动矢量检测装置和用其对运动进行补偿的预测编码系统

说明书

本发明涉及一种运动矢量检测装置以及使用这种检测装置对运动进行补偿的预测编码系统。

图37示出了一种用于对一视频信号的数据进行压缩而使用DCT(离散余弦变换)的两帧之间的运动补偿的预测编码系统。一数字视频信号DV被提供给一个减法器2，利用该减法器2可从一个预测视频信号PDV中减去所述的数字视频信号DV，并提供一个预测误差信号PER。由于两帧之间的所述视频信号通常是彼此相关的，所以，所示的预测误差信号PER一般很小。来自所述减法器2的所述预测误差信号PER被提供给一个DCT电路3，该电路用于对每一个编码信息组的数据执行一个离散余弦变换处理。

由所述DCT电路3提供的传输系数数据TCD被提供给量化器4，该量化器4用于执行一个量化操作。在所述量化器4中，当所述数据TCD接近零时，用于量化的级宽很小，且离开零越远，量化的级宽就变得越大。这是由于就重要变化而言粗量化是不明显的。使用这种非线性量化对所述数据进行压缩。利用可变长度编码器5对来自所述量化器4的被量化的数据进行编码，输出编码数据DT。

利用反向量化器6对来自所述量化器4的量化的数据进行反量化。来自所述反向量化器6的变换系数数据TCDp(近似等于变换系数数据TCD)被提供给一个反向DCT电路7，该反向DCT电路7执行一个反向的离散余弦变换处理。从所述反向DCT电路7输出的预测误差信号PERp被提供给加法器8，该加法器8将它加到所述预测视频信号PDV上。由所述加法器8输出的视频信号通过使用一个帧存贮器9被延迟一帧，一个运动补偿电路10提供所述的预测视频信号PDV，用于对存在的任一运动提供补偿。

一个运动矢量检测装置11将所述帧存贮器9中输出的在前帧中接收的一帧数字视频信号DV和所述的视频信号，以现有技术中公知的方式对运动矢量进行检测。利用如上所述的运动补偿电路10，根据所述运动矢量检测电路11的检测所提供的所述运动矢量信息，确定所需的补偿量。

当在如图37所示的用于对两帧之间的运动进行补偿的预测编码系统中的所述运动矢量检测电路11和其它的装置使用一种匹配方法去检测运动矢量时，一个基准帧被分成多个相等的信息组(基准信息组)，在前面或后面的帧中搜索与每个信息组都具最佳匹配的信息组(搜索帧)，并且如图38所示，两个这种匹配信息组之间的距离被确定为一个运动矢量。

通常，为了搜索这种最佳匹配信息组，两个信息组之内的所有像素彼此相减，计算其绝对值或平方的和，并确定具有最小值的位置为运动矢量。在具有16个像素乘以16行的信息组的情况下，需要进行256次的减法和绝对值计算以及256次的加法计算以搜索一个点。如果设定所述的搜索范围是沿水平和垂直方向的自-8到+7的范围，那么就必须搜索256个点。这就需要大量的计算并需要大量的硬件。

目前，已经提出了一种用于减少电路规模的方法。将具有如图40A所示的(m×n)个像素的一个帧信息组分成多个子信息组，如图40B所示，其中的每一个子信息组都具有(a×b)个像素，在每一个子信息组中所有像素的集合给出了一个代表值。这种用于减少每个信息组中像素数量的转换被称作“特征抽取”。

利用特征抽取，匹配元素的(m×n)像素可以被减少到(n×m)/(a×b)，借此，以减少电路的规模。在图40C中，所述阴影区域对应于特征抽取后的两维频率成分，而由虚线所规定的区域对应于所选特征抽取之前的两维频率成分。水平轴表示水平频率fh[cpw]，而垂直轴表示一个垂直频率fv[cph]。另外，fsv表示一帧之内的行数(例如在所述NTSC系统中为525)且fsh表示在一行内的采样数(例如在所述NTSC系统中该采样数为910)，其中所述的采样频率为4 fsc(fsc是彩色副载频)

图40示出了所述帧运动矢量的检测。为了检测一个场运动矢量，如图41A所示将具有(m×n/2)个像素的一个场信息组分成多个子信息组，其中每一个子信息组在奇数或偶数场中都具有(a×b/2)个像素，并且将每个子信息组内所有像素的集合给出一个代表值。根据这种特性抽取，匹配元素的(m×n/2)个像素可以被减至(n×m)/(a×b)，从而减少了电路的规模。在图41C中，所述的阴影区对应于特征抽取之后的两维频率成分，而由虚线所规定的区域对应于特征抽取之前的两维频率成分。