CN100358367C - 运动图片编码和解码方法以及使用该方法的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明寻求提供一种现有技术的编码方法中的运动补偿问题的解决方案，所述编码方法包含利用固定滤波器的小数点图片元素插值，因此不能实现根据运动图片本质和比特率的小数点图片元素的插值。滤波器/插值图像存储器(101)利用多个滤波器组来在参考图像中插值小数点位置的图片元素，运动矢量/滤波器检测器(102)检测滤波器与实现了最高编码效率的运动矢量的组合，预测值产生器(103)使用所检测到的滤波器和运动矢量组合以产生预测值，运动矢量/滤波器检测器(102)提供运动矢量的信息和所产生预测值的滤波器的信息，作为输出；由此，能够实现与运动图片的本质和比特率相对应的小数点图片元素插值，并且能够提高运动图片的编码效率。

Description

运动图片编码和解码方法以及使用该方法的设备
技术领域
本发明涉及一种运动图片编码和解码方法，具体地，涉及一种运动图片编码/解码程序、方法和设备，其中自适应地切换滤波器系数，以便对用于运动补偿的小数点图片元素的插值进行编码。
背景技术
在数字广播系统或业务中，针对传输和存储，对大量的运动图片信号进行了压缩和编码。
图1是示出了用于运动图片信号的典型编码设备的结构的方框图。图1所示的编码设备包括本地解码器并由以下装置构成：频率转换器11、量化器12、可变长度编码器13、反量化器14、反频率转换器15、帧存储器16、运动补偿器17和运动矢量检测器18。
将输入图像作为输入提供给编码器并划分为多个块。当对输入图像进行帧间预测时，通过运动补偿器17在每个块中减去从已预先解码图像中产生的预测值。帧间预测是一种使用预先重构的参考图像以编码当前图像的方法。
接下来，由频率转换器11将这些图像块转换到频域。接下来，由量化器12对已经转换到频域的图像块进行量化。最后，由可变长度编码器对已经量化的图像块进行加密编码并存储。
作为本地解码，由反量化器14和反频率转换器15将上述已量化的图像块再次返回到初始的空间域。
在帧间预测的情况下，将上述预测值添加到图像块，以形成重构的图像。该重构图像用于编码下一个图像，因此将其称为参考图像。将上述参考图像存储在帧存储器16中并用于运动矢量检测器18和运动补偿器17。运动矢量检测器18从输入图像块和上述参考图像中检测运动矢量。运动补偿器17从上述运动矢量和上述参考图像中产生预测值。
图2是示出了与图1所示的编码器相对应的解码器的结构的方框图。图2所示的解码器包括：可变长度解码器19、反量化器20、反频率转换器21、运动补偿器22和帧存储器23。反量化器20、反频率转换器21、运动补偿器22和帧存储器23的操作与编码器中的反量化器14、反频率转换器15、运动补偿器17和帧存储器16的操作相同。
在解码中，首先，利用可变长度解码器19，将输入从已编码的表示中恢复为初始表示。接下来，对于已解码的转换系数执行反量化和反频率转换，以便将转换系数恢复为空间域图像块。当执行帧间预测时，将预测值添加到已经恢复到空间域的图像块中，以形成重构图像。利用已经存储在帧存储器23中的参考图像和从可变长度解码器19提供的运动矢量来产生这些预测值。重构图像用于接下来要解码的图像，因此将其存储在帧存储器23中。
用于提高编码上述运动图片信号的效率的手段包括使用预滤波器或小数点图片元素精度的运动补偿。预滤波器通过使用滤波器以控制输入图像的带宽来提高编码效率。相反，小数点图片元素精度的运动补偿通过在参考图像中产生小数点精度的运动来提高编码效率。
预滤波限制了输入图像的带宽，因此不能直接提高运动图片的编码效率。现有技术中的小数点图片元素精度的运动补偿使用了固定的滤波器来对小数点图片元素进行插值。结果，现有技术的方法不能实现根据比特率和运动图片本质的小数点图片元素插值。
发明内容
考虑到以上现有技术来实现本发明，且本发明的目的是提供一种能够增强运动补偿的效率并提高编码效率的编码/解码运动图片的方法。
本发明的第一实施例是一种用于检测小数点精度的运动图片编码方法；由此：
通过多个滤波器组对参考图像中的小数点(decimal point)位置的图片元素进行插值；
检测滤波器与实现了最高编码效率的运动矢量的组合；
将使用所检测到的滤波器和运动矢量以产生预测值；以及
提供运动矢量的信息和产生预测值的滤波器的信息，作为输出。
根据上述结构，检测滤波器和针对编码效率最高的运动矢量，并且将通过所检测到的滤波器和运动矢量所产生的预测值用于运动补偿，由此能够提高运动图片的编码效率。
本发明的第二实施例是一种用于检测小数点精度的运动图片解码方法；由此：
根据已经作为输入应用的滤波器信息，切换滤波器或被参考的插值帧；以及
使用已经切换的滤波器或被参考的插值帧以及已经作为输入应用的运动矢量以产生预测值。
本发明的第三实施例是一种运动图片编码设备，用于实现小数点精度的运动检测和小数点精度的运动补偿，所述设备包括：
插值装置，用于利用多个滤波器组对参考图像中的小数点位置的图片元素进行插值；
检测装置，用于检测滤波器与产生了最高编码效率的运动矢量的组合；
用于使用所检测到的滤波器和运动矢量以产生预测值的装置；以及
提供装置，用于提供滤波器的信息和产生预测值的运动矢量的信息，作为输出。
本发明的第四实施例是一种运动图片解码设备，用于实现小数点精度的运动补偿，所述设备包括：
选择装置，用于根据已经作为输入接收的滤波器信息，选择滤波器或被参考的插值帧；以及
用于将已经切换的滤波器或被参考的插值帧以及已经作为输入接收的运动矢量以产生预测值的装置。
附图说明
从参考附图的以下说明中，本发明的以上和其它目的、特点和优点会变得显而易见，其中所述附图演示了本发明的实例。
图1是示出了现有技术的编码设备的方框图。
图2是示出了现有技术的解码设备的方框图。
图3是示出了当在本发明第一实施例中设置多个插值图像存储设备时的结构的方框图。
图4是示出了当在根据本发明的第一实施例中设置多个插值图像存储设备时的操作的流程图。
图5是示出了当在根据本发明的第二实施例中设置一个插值图像存储设备时的结构的方框图。
图6是示出了当在根据本发明的第二实施例中设置一个插值图像存储设备时的操作的流程图。
图7是示出了当在根据本发明的第三实施例中不设置插值图像存储设备时的结构的方框图。
图8是示出了当在根据本发明的第三实施例中设置多个插值图像存储设备时的操作的流程图。
图9是示出了当在根据本发明的第四实施例中设置多个插值图像存储设备时的结构的方框图。
图10是示出了当在根据本发明的第四实施例中设置多个插值图像存储设备时的操作的流程图。
图11示出了插值小数点图片元素的步骤。
图12示出了无相移的插值小数点图片元素的情况。
图13示出了有相移的插值小数点图片元素的情况。
图14示出了插值二分之一图片元素的滤波器和插值四分之一图片元素的滤波器之间的差别。
图15示出了通过使用具有较宽带宽的插值来保持边缘。
图16示出了宽带宽的滤波器如何还保留噪声。
图17示出了一种信息处理系统的典型示意方框图，其中实现了根据本发明的运动图片编码/解码设备。
具体实施方式
接下来，将参考附图，详细描述本发明的实施例。
图3是示出了本发明第一实施例的结构的方框图。通过使用典型的计算机系统来实现该实施例，所述计算机系统包括控制设备、存储设备和显示设备。图3只示出了实施例的主要组件。
实施例包括滤波器/插值图像存储设备101、运动矢量/滤波器系数检测器102和预测值产生器103。这些组件对应于图1所示的编码方法的帧存储器/运动补偿/运动矢量检测，并且除了这些以外的部件具有和图1所示的编码设备相同的构成。因此，本发明的以下说明还参考图1。
构造本实施例，用于其中包括本实施例的计算机系统的主存储器具有剩余空间并且能够存储多个插值图像的情况。接下来，描述本发明的结构和操作。
滤波器/插值图像存储设备101包括：多个组，在每个组中，滤波器1011与插值图像存储设备1012相组合；以及开关1013，接收作为输入的每个组的插值图像存储设备1012的输出，并且选择性地将这些输入中的任一个作为输出提供给运动矢量/滤波器检测器102和预测值产生器103。
每个滤波器1011具有不同的滤波器特性，并且从作为输入所接收的重构图像中产生小数点位置插入图像，并将所产生的图像存储在插值图像存储设备1021中。
插值图像存储设备1021存储从滤波器101 1提供的插值图像。
当采用以下结构时：单独设置用于存储重构图像的装置并且必要时连续地读取重构图像，可以由滤波器1011提供作为输出的连续的计算结果，而无需设置插值图像存储设备1021。
运动矢量/滤波器检测器102包括运动矢量检测器1021和滤波器检测器1022。配置该运动矢量/滤波器检测器102，从而使其能够控制开关1013、检测运动矢量和提供最高编码效率的滤波器的组合并且将所检测到的运动矢量和滤波器提供给预测值产生器103和可变长度编码器13(参考图1)。
配置运动矢量检测器1021，以接收作为输入的图像并能够操作开关1013，并且连续地切换开关1013，以便接收并参考存储在每个插值图像存储设备1012中的每个插值图像，从输入图像和参考的插值图像中得到块成本(下面进行解释)，并将运动矢量和承担最低块成本的预测误差提供给滤波器检测器1022。预测误差是输入图像和重构图像之间的差。
滤波器检测器1022使用滤波器信息和存储在每个插值图像存储设备1012和从运动矢量检测器1021中提供的每个插值图像的运动矢量与预测误差，以得到编码成本(下面进行解释)并检测产生具有最低编码成本的图像的滤波器1011。滤波器检测器1022还将所检测到的滤波器与运动矢量的组合提供给预测值产生器103和可变长度编码器13。
还可以将运动矢量检测器1021和滤波器检测器1022实现为单个的单元，并对其进行配置，以便检测获得最低块成本和编码成本的运动矢量和滤波器的组合。
与运动矢量检测器1021相类似，配置预测值产生器103，以使其能够操作开关1013并使用从运动矢量/滤波器检测器102提供的运动矢量和滤波器以产生预测值。更具体地，预测值产生器103通过切换开关1013来参考与滤波器相对应的插值图像，并使用运动矢量，以便从插值图像中读取预测值。还向运动矢量/滤波器检测器102提供了存储预测值的能力，并且向运动矢量/滤波器检测器配置了直接产生预测值的能力。
参考图4，对本实施例的操作进行解释。图4是示出了本实施例的操作的流程图。
在步骤S101，将滤波器/插值图像存储设备101用于在重构图像中产生多个小数点位置插值图像并存储多个插值图像。
如果构成图像的图片元素是x(i，j)，图像大小是W×H，且插值滤波器系数是(f1，f2，f3和f4)，则利用以下方程对位于x(i，j)和x(i+1，j)之间的二分之一图像单元进行插值：
x ( i + 1 / 2 , j ) = ( f 1 × x ( i - 1 , j ) + f 2 × x ( i , j ) + f 3 × x ( i + 1 , j ) + f 4 × x ( i + 2 , j ) ) / Σ i = 1 4 f i
...[方程1]
通过将方程1应用于图像的水平方向和垂直方向来完成二分之一图片元素的插值。二分之一小数点位置插值图像的大小是4×W×H。通过重复上述处理来获得四分之一图片元素和八分之一图片元素，插值图像的大小分别是16×W×H和64×W×H。
当插值1/n图片元素时，可以将根据插值精度和小数点图片元素位置的典型滤波器用于直接插值。
在随后的步骤S102，将运动矢量/滤波器检测器102用于从在步骤S101中获得的插值图像中得到针对每个插值图像获得最低块成本的运动矢量和预测误差的组合。
通过运动矢量检测器1021来计算块成本，并由以下方程表示：
Block cos t = Σ i , j M , N | s ( i , j ) - r ( i - vx , j - vy ) + ∂ × VF ( vx - px , vy - py ) |
...[方程2]
其中构成输入图像的图片元素是s(i，j)，构成插值重构图像的图片元素是r(i，j)，块大小是M×N，运动矢量是(vx，vy)，运动矢量的预测是(px，py)，用于得到矢量编码量的函数是VF(x，y)，_是矢量编码量的加权参数。
接下来，在步骤S103，滤波器检测器1022使用在步骤S102所获得的运动矢量和预测误差的组合和指定了插值图像的滤波器系数来得到编码成本。由以下方程给出与该滤波器系数相对应的编码成本：
Encode costcoeff1＝Ecoeff1+_×VF(vx-px，vy-py)coeff1+F(coeff1)
[方程3-1]
其中E是预测误差的编码量，coeff1是滤波器系数，以及F(coeff)是用于得到滤波器系数的编码量的函数。
当减小得到预测误差编码量所需的计算量时，该量是方程3-1中的第一项，编码成本可以重新使用块成本：
Encode costcoeff1＝Block costcoeff1+F(coeff1) ...[方程3-2]
当在具有大小P的块中切换滤波器时，(帧也是块组)，由下列方程给出滤波器系数coeff1的编码成本：
Encode cos t coeff 1 = Σ k = 1 p ( Block c ost coeff 1 ( k ) ) + F ( coeff 1 ) ...[方程3-3]
在计算块成本时，明显可以使用预测误差的编码量。然而，当在块组的单元中切换滤波器系数时，必须将预测误差和块成本与用于多个块的运动矢量一起存储，并且使滤波器检测器1022具有存储该信息的能力。
接下来，在步骤S104，将获得最低编码成本并在步骤S103中得到的滤波器系数和运动矢量的组合提供给可变长度编码器13和预测值产生器103。
在步骤S105，预测值产生器103使用在步骤S104中获得的滤波器系数和运动矢量来产生预测值。在预测值的产生中，预测值产生器103根据滤波器系数来切换开关1013，从而选择参考的插值图像并使用运动矢量以读取并产生预测值。
尽管在上述步骤中描述了预先已经得知的选择滤波器系数的方法，不言而喻，该方法能够容易地与用于估计滤波器系数的算法相结合。
第二实施例
接下来，对本发明的第二实施例进行解释。构造第二实施例，用于其中包括本实施例的计算机系统的主存储器没有剩余空间并且不能存储多个插值图像的的情况。下面描述本实施例的配置和操作。
图5是示出了本发明的第二实施例的主要配置的方框图。
本实施例配备有滤波器/插值图像存储设备101b、运动矢量/滤波器系数检测器102b和预测值产生器103b。与图3所示的实施例的构成部件相比较，滤波器/插值图像存储设备101b执行与滤波器/插值图像存储设备101相同的操作；运动矢量/滤波器系数检测器102b执行与运动矢量/滤波器系数检测  102相同的操作；并且预测值产生器103b执行与预测值产生器103相同的操作。至于这些部件之间的不同点，只设置了一组构成部分滤波器/插值图像存储设备102b的滤波器1011b和插值图像存储设备1012b；并且运动矢量/滤波器检测器102b和预测值产生器103b配备有用于更新滤波器系数的单一线路。此外，由于此配置只包含一组滤波器1011b和插值图像存储设备1012b，因此没有设置开关1013。
图6是示出了图5所示实施例的操作的流程图。
图6所示的流程图由步骤S101b到107b构成，当与图4所示的第一实施例的流程图相比较时，分别在步骤S101b和步骤S101、步骤S102b和步骤S102、步骤S103b和步骤S103、步骤S104b和步骤S104、步骤S105b和步骤S101以及步骤S106b和步骤S105执行相同的操作。
本实施例的操作和第一实施例的操作之间的主要不同点在于在步骤S101b中执行了的滤波器和运动矢量的最优组合的检测，同时在小数点图片元素插值中重写存储在插值图像存储设备1012b中的插值图像；在步骤S102b中执行的运动矢量检测；以及在步骤S103b中执行的成本比较。此外，在步骤S104b之后，检查预测值产生器103b希望参考的插值图像是否存储在插值图像存储设备1012b中，并且如果插值图像没有存储在插值图像存储设备1012b中，则再次在步骤S105b中执行小数点图片元素插值，之后在步骤S106b中产生预测值。
当主存储器中没有剩余空间时，本实施例的配置是有效的。然而，当所希望的插值图像没有保留在插值图像存储设备1012b中时，必须通过滤波器再次产生插值图像，这导致与第一实施例相比时，造成计算量的增大。
第三实施例
下面的说明有关本发明的第三实施例。构造本实施例，用于其中在解码时包括本实施例的计算机系统的主存储器没有剩余空间并且不能存储小数点位置插值图像的情况。下面描述本实施例的配置和操作。
图7是示出了本实施例的主要配置的方框图。本实施例包括滤波器切换设备201和预测值产生器202。这些单元对应于图1所示编码系统的帧存储器/运动补偿器/运动矢量检测，并且除这些之外的构成部件与图1所示的编码器具有相同的结构。因此，本实施例的以下解释仍然参考图1。
滤波器切换设备201根据从可变长度解码所提供的滤波器系数信息来切换预测值产生器202的滤波器系数。
预测值产生器202包括：整数图片元素读取设备2021、滤波器2022和预测值读取设备2023。预测值产生器202使用从可变长度解码所提供的运动矢量来从重构图像中读取整数图片元素并执行滤波，以产生预测值。
整数图片元素读取设备2021使用从可变长度解码所提供的运动矢量来从重构图像中读取包括预测值的整数图片元素。将所读取的整数图片元素提供给滤波器2022。
滤波器2022使用由滤波器切换设备201切换的滤波器系数来插值从整数图片元素读取设备2021提供的整数图片元素中的小数点图片元素。很明显，可以利用从可变长度解码提供的滤波器系数信息来直接切换滤波器系数。
预测值读取设备2023从滤波器2022所提供的插值图片元素和从可变长度解码所提供的运动矢量来读取预测值块。
图8是示出了图7所示实施例的操作的流程图。
在步骤S201，整数图片元素读取设备2021使用从可变长度解码所提供的运动矢量来从重构图像中读取整数图片元素块。
在步骤S202，滤波器切换设备201使用从可变长度解码所提供的滤波器系数信息来切换滤波器2022的滤波器系数。
在步骤S203，滤波器2022使用在步骤S202所切换的滤波器系数来执行整数图片元素读取设备2021所提供的整数图片元素中的小数点图片元素插值。
在步骤S204，预测值读取设备2023使用从可变长度解码所提供的运动矢量来从在步骤S203所获得的插值图像中读取预测值。
第四实施例
下面的说明有关本发明的第四实施例。构造本实施例，用于其中包括本实施例的计算机系统的主存储器有剩余空间并且能够存储多个小数点位置插值图像的情况。下面描述本实施例的配置和操作。
图9是示出了本发明第四实施例的主要配置的方框图。
如图9所示，本实施例包括选择插值图像切换设备201b和预测值产生器202b。选择插值图像切换设备201b使用从可变长度解码所提供的滤波器系数信息来切换预测值产生器202b所参考的插值图像。
预测值产生器202b包括：多组滤波器2021b和插值图像存储设备2022b以及预测值读取设备2023b。
滤波器2021b和插值图像存储设备2022b执行滤波器计算并存储小数点图片元素插值图像。预测值读取设备2023b参考由选择插值图像切换设备201b所选择的插值图像，并使用从可变长度解码所提供的运动矢量，以便读取预测值。
图10是示出了图9所示的实施例的操作的流程图。
在步骤S201b中，从重构图像中产生多个小数点位置插值图像并通过多组滤波器2021b和插值图像存储设备2022b将其存储。
在步骤S202b，选择插值图像切换设备201b使用从可变长度解码所提供的滤波器系数信息来选择预测值读取设备2023b所参考的插值图像。
在步骤S203b中，预测值读取设备2023b通过使用从可变长度解码所提供的运动矢量和已经存储在插值图像存储设备2022b并由选择插值图像切换设备201b所选择的插值图像来读取预测值。
上述配置不需要在区域、块或图片元素单元中进行小数点位置插值图像滤波器的切换，结果，在不希望滤波器系数切换的开销的情况下，此外，在主存储器具有较大容量的情况下，处理器的构造是有效的。
第五实施例
下面的说明有关本发明的第五实施例。本实施例的主要结构与图3所示的第一实施例或图5所示的第二实施例的结构相同，因此省略针对本实施例的图。
与在第一或第二实施例中在滤波器1011和1011b中使用的滤波器系数相同，本实施例使用了至少具有不同相位的多个滤波器系数，并且本实施例的操作与第一实施例或第二实施例的操作相类似。
关于本实施例的效果，首先解释有关通过滤波器的相移所获得的效果。
首先，解释有关在现有技术中执行的四分之一图片元素插值的操作。如图11所示，通过两级处理来执行小数点图片元素插值，其中利用使用了滤波器1的第一级处理来从整数图片元素中产生二分之一图片元素，以及利用使用了滤波器2的第二级处理来从二分之一图片元素中产生四分之一图片元素。
如图12(a)到(c)所示，通过上述两级处理来重复中间位置插值。插值在水平方向上对准的整数图片元素之间的空间内生成了三个小数点图片元素。
如图13(a)到(c)所示，只将第一级插值滤波器向右移动四分之一导致明显的四分之一的增加，而在第二级插值中生成1/8和5/8图片元素。此外，如图13(d)到(f)所示，在第二级插值中向左移动四分之一能够生成3/8和7/8图片元素。
如前所述，即使在明显具有四分之一图片元素精度的运动补偿中，将滤波器向右或向左移动四分之一使得在整数图片元素之间插值以呈现八分之一的值的三个小数点图片元素增加。当然，明显地，根据相移的方法，小数点图片元素可以呈现十六分之一或三十二分之一的值的增加。
以下说明有关在本实施例中使用的相移的方法。
图14(a)和14(b)示出了插值1/2图片元素的滤波器和插值1/4图片元素的滤波器的滤波器系数。
在每个图中，虚线表示理想滤波器，而实线表示其中将虚线移动1/2或1/4图片元素的滤波器。在图14(a)所示的实例中，示出了用于得到1/2图片元素位置的图片元素值的滤波器系数，并且通过将理想滤波器移动1/2来获得该滤波器系数(a，b，c，c，b，a)。利用以下方程得到1/2位置图片元素值P(1/2)：
P(1/2)＝(a×P(-2)+b×P(-1)+c×P(0)+c×P(1)+b×P(2)+a×P(3))/(2a+2b+2c)  ...[方程4-1]
其中P(i)是图片元素值。
在图14(b)所示的实例中，示出了用于得到1/4图片元素位置的图片元素值的滤波器系数，并且通过将理想滤波器移动1/4来获得该滤波器系数(d，e，f，g，h，i)。利用以下方程得到1/4位置的图片元素值P(1/4)：
P(1/4)＝(d×P(-2)+e×P(-1)+f×P(0)+g×P(1)+h×P(2)+i×P(3))/(d+e+f+g+h+i)  ...[方程4-2]
为了将插值小数点位置1/4的图片元素向右移动，替代了在1/2位置处插值1/2图片元素的滤波器A，在相同的1/2位置处使用插值1/4图片元素的滤波器B。换句话说，切换滤波器系数使得能够通过相位进行控制。
本实施例中的每个滤波器1011或1011b具有如上所述的不同相位的滤波器系数，并且这些用于插值的滤波器的使用不仅获得了第一或第二实施例的效果，并且能够得到准确精度的运动补偿并提高了编码效率。
第六实施例
接下来，解释有关本发明的第六实施例。本实施例的主要结构与图7所示的第三实施例或图9所示的第四实施例的结构相同，因此省略针对本实施例的图。
本实施例的特征在于使用了具有至少不同相位的多个滤波器系数作为在第三或第四实施例中用在滤波器2022和2021b中的滤波器系数，并且本实施例的操作与第三实施例或第四实施例的操作相类似。
此外，不同相位的滤波器与在第五实施例中所示的滤波器相同，因此这里省略对其的具体描述。
本实施例不仅实现了第三或第四实施例的效果，而且实现了准确精度的运动补偿并提高了编码效率。
第七实施例
接下来，解释有关本发明的第七实施例。本实施例的主要结构与图3所示的第一实施例或图5所示的第二实施例的结构相同，因此省略针对本实施例的图。
本实施例的特征在于使用了中具有至少不同带宽的滤波器系数的滤波器作为第一或第二实施例中的滤波器1011和1011b，并且本实施例的操作与第一实施例或第二实施例的操作相类似。
关于本实施例的效果，首先解释通过改变滤波器带宽所获得的效果。
图15示出了使用宽带宽滤波器来插值小数点图片元素的情况以及使用窄带宽滤波器来插值小数点图片元素的情况。
从图15(a)的图像中，通过使用图15(b)所示的具有宽带宽幅度特性的滤波器和具有窄带宽幅度特性的滤波器来获得图15(c)和15(d)所示的插值图像。从图15(c)中，可以看出，利用宽带宽滤波器来插值小数点图片元素能够保留边缘信息。宽带宽滤波器的使用在具有多个边缘，即具有多个高频分量的图像中保持了边缘信息，并提高了运动补偿的效果。
但是，当以较低的比特率频繁地产生作为伪边缘的量化噪声时，使用宽带宽滤波器以插值小数点图片元素还保留了噪声。图16(a)到(d)示出了这些保留状态的实例，由此退化了运动补偿的效果。结果，按照较低的比特率，在小数点图片元素插值中使用窄带宽滤波器系数能够提高编码效率。
接下来，解释其中修改带宽以用于保持小数点图片元素的方法。
假设图15和图16所示的宽带宽滤波器的系数是A而窄带宽滤波器的系数是B，将滤波器系数从A切换到B使得能够利用窄带宽滤波器来进行小数插值，而将滤波器系数从B切换到A使得能够利用宽带宽滤波器来进行小数插值。
换句话说，通过切换与每个带宽特性相对应的滤波器系数然后进行插值，能够修改用于保留小数点图片元素的带宽。
第八实施例
接下来，说明本发明的第八实施例。本实施例的主要结构与图7所示的第三实施例或图9所示的第四实施例的结构相同，因此省略针对本实施例的图。
本实施例的特征在于使用了具有至少不同带宽的滤波器系数的滤波器作为第三或第四实施例中的滤波器1022和1022b，并且本实施例的操作与第三实施例或第四实施例的操作相同。此外，不同带宽的滤波器与第七实施例所示的滤波器相同，因此省略详细的解释。
本实施例不仅能够获得第三或第四实施例的效果，而且能够修改用于保留小数点图片元素的带宽。
图17是示出了一种信息处理系统的实例的示意结构的方框图，其中实现了根据本发明的运动图片编码/解码设备。
从以上解释应该清楚，可以通过硬件来构成根据本发明的运动图片编码/解码设备，或通过计算机程序来实现。
图17所示的信息处理系统包括处理器301、程序存储器302和存储介质303和304。存储介质303和304可以是分离的存储介质，或是由相同存储介质构成的存储区域。存储介质可以使用诸如硬盘的磁存储介质。
本发明能够通过根据比特率或运动图片的本质来切换用于小数点位置插值的滤波器系数来提高运动图片的编码效率。该滤波器系数的切换包括滤波器选择和估计。滤波器选择指预先准备的具有不同带宽的滤波器系数和相位，以及然后从所准备的滤波器系数中选择的最优滤波器系数。另一方面，例如，滤波器估计指利用自适应算法和所计算的滤波器系数来计算滤波器系数，然后将其用于切换。
控制滤波器相位能够进行准确精度的运动补偿并提高编码效率；同时控制滤波器带宽能够在图像的高频区域分量和量化噪声上进行控制，由此能够增加运动补偿的效果并提高编码效率。
此外，通过大于图像块单元的单元来切换滤波器系数不会改变滤波的计算负担，并且由于切换，还导致较低的计算负担开销，因此，用于解码的计算负担增大也较低。

Claims (12)

1.一种运动图片编码方法，用于实现小数点精度的运动检测和小数点精度的运动补偿，所述方法包括步骤：
利用多个滤波器组对参考图像中的小数点位置的图片元素进行插值；
检测滤波器与具有最高编码效率的运动矢量的组合；
使用所检测到的滤波器和运动矢量以产生预测值；以及
提供滤波器的信息和产生预测值的运动矢量的信息，作为输出。
2.根据权利要求1所述的运动图片编码方法，其特征在于：
作为用于插值小数点位置的图片元素的滤波器，使用其中至少相位不同的多个滤波器。
3.根据权利要求1所述的运动图片编码方法，其特征在于：
作为用于插值小数点位置的图片元素的滤波器，使用其中至少带宽不同的多个滤波器。
4.一种运动图片解码方法，用于实现小数点精度的运动补偿，所述方法包括步骤：
根据作为输入接收的滤波器信息，选择滤波器或被参考的插值帧；以及
使用已经切换的滤波器或被参考的插值帧以及作为输入接收的运动矢量以产生预测值。
5.根据权利要求4所述的运动图片解码方法，其特征在于：
作为滤波器，使用其中至少相位不同的多个滤波器。
6.根据权利要求4所述的运动图片解码方法，其特征在于：
作为滤波器，使用其中至少带宽不同的多个滤波器。
7.一种运动图片编码设备，用于实现小数点精度的运动检测和小数点精度的运动补偿，所述设备包括：
插值装置，用于利用多个滤波器组对参考图像中的小数点位置的图片元素进行插值；
检测装置，用于检测滤波器与产生了最高编码效率的运动矢量的组合；
用于使用所检测到的滤波器和运动矢量以产生预测值的装置；以及
提供装置，用于提供滤波器的信息和产生预测值的运动矢量的信息，作为输出。
8.根据权利要求7所述的运动图片编码设备，其特征在于：
所述用于插值小数点位置的图片元素的装置使用了其中至少相位不同的多个滤波器。
9.根据权利要求7所述的运动图片编码设备，其特征在于：
所述用于插值小数点位置的图片元素的装置使用了其中至少带宽不同的多个滤波器。
10.一种运动图片解码设备，用于实现小数点精度的运动补偿，所述设备包括：
选择装置，用于根据已经作为输入接收的滤波器信息，选择滤波器或被参考的插值帧；以及
用于将已经切换的滤波器或被参考的插值帧以及已经作为输入接收的运动矢量以产生预测值的装置。
11.根据权利要求10所述的运动图片解码设备，其特征在于：
所述用于产生预测值的装置使用了其中至少相位不同的多个滤波器。
12.根据权利要求10所述的运动图片解码设备，其特征在于：
所述用于产生预测值的装置使用了其中至少带宽不同的多个滤波器。
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