[发明专利]运动图像的预测编码方法和译码方法

说明书

技术领域

本发明涉及运动图像信号的编码方法和译码方法。

背景技术

在ITU-T推荐H.261、H.263及ISO/IEC 11172-2(MPEG-1)、ISO/IEC 13818-2(MPEG-2)等现有的图像编码标准中，作为抑制运动图像的实际冗长性的手段，是使用运动补偿帧间预测。另外，对于推进现在产业的ISO/IEC 14496-2(MPEG-4)的检验模型，也采用同样的运动补偿方法。

在运动补偿预测编码中，通常是将编码对象图像(当前帧)划分为16像素×16行的块(以后，称为宏块)，检测各宏块相对于参照图像(参照帧)的运动量(运动矢量：设水平分量(运动量)为t_x、垂直分量(运动量)为t_y)，对使与参照图像中当前帧的宏块对应的块偏移1个运动矢量的量而生成的预测图像与当前帧之间的帧间差分进行编码。

具体而言，就是与当前帧的坐标(x，y)的图像数据最匹配的图像，使用上述运动矢量(t_x，t_y)按下式那样对应而作为参照帧中的预测图像数据的坐标(x’，y’)。

      X’＝X+t_x

      Y’＝Y+t_y

即，不是参照帧中的相同位置(x，y)的像素值，通过将使其偏移1个运动矢量(t_x，t_y)的量的位置的像素值作为预测值，可以大幅度地提高帧间预测效率。

另一方面，已提案了预测由于摄像机的摇动、倾斜及变焦引起的整个画面的运动的全局运动补偿(H.Jozawa(如泽)，“Coreexperimenton global motion compensation(P1)Version 5.0”，Descriptionof Core Experiments on Efficient Coding in MPEG-4 Video，December，1996)。下面，根据图3和图4简单地说明使用全局运动补偿的编码器、译码器的结构和处理流程。

开始，编码对象图像(数据)1(输入图像1)和参照图像(数据)3输入到全局运动检测部4，在此求对整个画面的全局运动参量5。作为这里所使用的运动模型的例子，有影射变换、双一次变换和仿射变换等。如泽等人的方式，不论对哪种运动模型都可以实施，不管运动模型的种类如何，下面，简单地说明这些典型的运动模型。

设当前帧的任意点的坐标为(x，y)、参照帧中所预测的对应点的坐标为(x’，y’)时，影射变换可以表示为下式

  x’＝(ax+by+t_x)/(px+qy+s)

  y’＝(cx+dy+t_x)/(px+qy+s)      ……(1)

其中，a～d、p、q、s是常数。影射变换是2维变换的一般表现形式，通常，在式(1)中，多数称取s＝1的为影射变换。另外，取p＝q＝0、s＝1的是仿射变换。

其次，将双一次变换的公式表示如下

  x’＝gxy+ax+by+t_x

  y’＝hxy+cx+dy+t_y      ……(2)

其中，a～d、g、h是常数，即使取g＝h＝0，也可以如以下式(3)所示的那样成为仿射变换。

  x’＝ax+by+t_x

  y’＝cx+dy+t_y          ……(3)

在以上的式中，t_x、t_y分别表示水平、垂直方向的平行运动量。参量a表示水平方向的放大/缩小或反相，参量d表示垂直方向的放大/缩小或反相。另外，参量b表示水平方向的剪断，参量c表示垂直方向的剪断。此外，a＝cosθ、b＝sinθ、c＝-sinθ、d＝cosθ时，表示角度θ的旋转。a＝d＝1并且b＝c＝0时，牷与先有的平行运动模型等价。

如上所述，通过对运动模型使用仿射变换，可以表现平行运动、放大/缩小、反相、剪断、旋转等各种运动以及它们的自由的组合。在参量数更多的影射变换和双一次变换中，可以表现更复杂的运动。