[发明专利]对二进制图象进行轮廓运动估计的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于通过使用一加权块匹配算法找出产生最小加权误差的一最佳运动矢量的方法和装置；而且，更具体地，涉及一种用于通过分配一随一视频帧中的象素而变化的权重来确定加权误差的方法和装置。

数字视频信号的传输能够传递比以模拟信号传输的视频图象的质量高得多的视频图象。当一包含一序列图象帧的图象信号被以一数字形式表示时，就产生了大量的数据，尤其是在高清晰度电视系统的情况下。然而，由于常规传输信道的可用频率带宽有限，为了通过此有限的信道带宽发送这些大量的数字数据，就需要压缩或减少传输数据量。在各种视频压缩技术中，所谓的混和编码技术被认为是最有效的，该混合编码技术将时间和空间压缩技术与统计编码技术结合在一起。

大多数混和编码技术采用一运动补偿DPCM(差分脉冲码调制)、二维DCT(离散余弦变换)、DCT系数量化，和VLC(可变长度编码)。运动补偿DPCM是一确定一目标在当前帧和其基准帧(例如一先前帧)之间的运动，根据该目标的运动流预测当前帧，并产生一代表该当前帧和其预测值之间的差值的差分信号的过程。

减少或去除诸如运动补偿DPCM数据的图象数据之间的空间冗余的二维DCT，将一数字图象数据块，例如8×8象素的一块，转换成一组DCT系数数据。此项技术被描述于Chen和Pratt的“Scene Adaptive Coder”(场景自适应编码器)上，刊于IEEE Transctions on Communications，COM-32，NO．3，第225-231页(1984年3月)。通过用一量化器、锯齿扫描器、和VLC处理此PCT系数数据，待被发送的数据量能被有效地压缩。

特别地，在运动补偿DPCM中，例如通过使用块匹配算法，根据对当前帧和先前帧之间的运动的估计，当前帧数据被从先前帧数据预测出(见例如J．R．J ain等人的“Displacement Measurement and Its Application inInterframe Image Coding”(位移测量及其在帧间图象编码中的应用)刊于IEEE Transactions of Communications，COM-29，NO．12，第1799-1808页(1981年12月))。该被估计的运动可以根据表示象素在当前帧和先前帧之间的位移的二维运动矢量来被描述。

根据块匹配算法，一当前帧被分成多个搜索块。一搜索块的大小典型地介于8×8和32×32象素之间的范围。为在一当前帧中确定一搜索块的运动矢量，在该当前帧的搜索块和一先前帧内的一通常较大的搜索区内所包括的多个相等大小的候选块中的每一个之间执行一相似性计算。使用诸如平均绝对误差或均方差的一误差函数来执行该当前帧的该搜索块和该搜索区中的每一候选块之间的相似性计算。并且，通过定义，一运动矢量代表了该搜索块和产生一最小误差函数的一候选块之间的位移。

众所周知，二进制图象中的每一象素具有一识别其所属的一个区的标识：例如，在一背景中的一象素被标识为“0”；而在一目标中的象素被标识为非0值。因此，如果将使用作为误差函数的平均绝对误差的常规块匹配算法用于二进制图象的一轮廓运动估计，则该误差函数的作用只是计数未匹配象素的数目，其中每一未匹配象素是一候选块中的一象素，该候选块的在一搜索块中的相应的象素具有与其不同的标识值。

参考图1，示出了一搜索块SB，一第一候选块CB1和一第二候选块CB2，带有标为“0”的未匹配象素。如例示，当搜索块SB与第一候选块CB1相重叠时，未匹配象素数为6；而当搜索块SB与第二候选块CB2相重叠时，未匹配象素数为7。于是，第一候选块CB1被选作产生最小误差函数的块，且第一候选块CB1距搜索块SB的位移被选作为最佳运动矢量，即使第二候选块CB2比第一候选块CB1在形状上与搜索块SB更相似。

如果用这种方法选出运动矢量，则在确定一目标形状中的真正有效的轮廓信息可能在确定一目标的形状中不能起适当的作用

因此，本发明的一主要目的是提供一种用于通过使用一加权块匹配算法来找出一产生最小加权误差的最佳运动矢量的方法和装置。