CN100367802C - 运动矢量导出方法和装置 - Google Patents

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Abstract

运动矢量导出部(11)包括：比较部(20)。用于对参照向量所涉及的参数TR1是否超过预先确定的规定值进行比较；转换部(21)，用于对根据比较部(20)的比较结果，是选择预先存储的参数TR1的最大值，还是选择参数TR1，进行转换；乘数参数表(乘数用)(22)；及使参数TR1和近似于该参数TR1的倒数(1/TR1)值相对应的乘数参数表(除数用)(24)。

Description

运动矢量导出方法和装置
技术领域
本发明涉及导出表示在图像间以块(block)为单位移动的运动矢量的运动矢量导出方法，通过使用所导出的运动矢量，利用伴随着运动补偿的图像间预测编码，进行动态图像的编码的动态图像编码方法及动态图像解码方法。
背景技术
近些年来，随着多媒体应用的发展，对图像、声音、文本等所有媒体的信息进行统一处理已变成很普通。这时，通过将所有的媒体进行数字化，可以对媒体进行统一的处理。但是，数字化的图像由于具有庞大的数据量，所以在存储、传输时采用图像的信息压缩技术是不可缺少的。另一方面，为了相互运用压缩的图像数据，压缩技术的标准化也很重要。作为图像压缩技术的标准规格有ITU-T(国际电气通信联盟、电气通信标准化部门)的H.261、H.263、ISO(国际标准化机构)的MPEG(Moving Picture Experts Group)-1、MPEG-2、MPEG-4等。
在这些动态图像编码方式中共同的技术是伴随运动补偿的图像间预测。在这些动态图像编码方式的运动补偿中，将构成输入图像的各图像分割成规定大小的矩形(以下称为块)，根据每个块上表示图像间移动的运动矢量，生成在编码和解码中进行参照的预测图像。
运动矢量的检测在每个块或者对块进行分割的每个区域上进行。对于编码对象的图像，将依据图像的显示顺序位于前方或后方(以下简单称为前方、后方)的已编码的图像作为参照图像。在移动检测时，在参照图像中选定能最适合预测编码对象块的块(区域)，并将相对于该块的编码对象块的相对位置作为最佳运动矢量。同时，从可以参照的图像中，决定可以最佳预测的特定预测方法的信息即预测方式。
作为预测方式，例如有参照在显示时间上处于前方或后方的图像，进行图像间预测编码的直接方式(例如参照ISO/IEC MPEG and ITU-T VCEG Working Draft Number2，Revision 2 2002-03-15P、64 7、4、2Motion vectors in direct mode)。在直接方式中，运动矢量不明示以编码数据进行编码，而是从已经编码的运动矢量中导出。即在对编码对象的图像附近的已编码图像内，通过参照编码对象图像的块和图像内同一座标位置(空间位置)上的块(以下称为参照块)的运动矢量，计算出编码对象块的运动矢量。然后，根据所算出的运动矢量，生成预测图像(运动补偿数据)。在解码时，同样从已经解码的运动矢量导出直接方式的运动矢量。
在此，对直接方式中的运动矢量的计算进行具体说明。图1是直接方式的运动矢量说明图。在图1中，图像1200、图像1201、图像1202及图像1203按显示顺序配置。图像1202是编码对象的图像，块MB1是编码对象的块。图1表示了图像1200和图像1203作为参照图像，进行图像1202的块MB1的多数图像间预测的情况。以下为了说明简单，将图像1203作为图像1202的后方，而图像1200作为图像1202的前方进行说明，但是图像1203及图像1200不一定按这一顺序排列。
位于图像1202后方的参照图像的图像1203，具有参照处于前方的图像1200的运动矢量。为此利用位于编码对象的图像1202后方的图像1203具有参照块MB2的移动量MV1，决定编码对象块MB1的运动矢量。要求的2个运动矢量MVf、MVb采用以下的式1(a)和式1(b)算出。
MVf＝MV1×TRf/TR1…………式1(a)
MVb＝-MV1×TRb/TR1………式1(b)
此处，MVf是编码对象块MB1的向前运动矢量、MVb是编码对象块MB1的向后运动矢量、TR1是图像1200和图像1203间的时间间隔(到运动矢量MV1的参照对象图像的时间间隔)、TRf是图像1200和图像1202间的时间间隔(到运动矢量MVf的参照对象图像的时间间隔)、TRb是图像1202和图像1203间的时间间隔(到运动矢量MVb的参照对象图像的时间间隔)。对于TR1、TRf、TRb，不受图像间时间间隔的限制，例如利用每个图像所分配的图像序号差的数据、利用图像显示顺序(或者表示图像显示顺序的信息)差的数据、利用图像间张数的数据等，可以识别图像间显示顺序上的时间间隔，只要是在运动矢量的定标中所使用的指标数据(在流中明示或暗示包含的数据、或者与流关联的数据)即可。
下面对求运动矢量的处理流程进行说明。图2是表示求运动矢量处理流程的流程图。首先，取得具有参照块MB2的运动矢量信息(步骤S1301)。图1的例中，取得运动矢量MV1的信息。然后，取得为导出编码对象块MB1的运动矢量的参数(步骤S1302)。所谓导出编码对象块MB1运动矢量的参数，是在对由步骤S1301上所取得的运动矢量进行定标时所采用的定标系数数据。具体来说相当于式1(a)及式1(b)中的TR1、TRf、TRb。然后，根据这些参数，采用上述式1(a)及式1(b)进行乘除运算，对由步骤S1301所取得的运动矢量进行定标(scaling)，导出编码对象块MB1的运动矢量MVf及MVb(步骤S1303)。
如上述式1(a)及式1(b)中所示，为了导出运动矢量，需要进行除法处理。但是，第1个课题是除法处理与加法及乘法运算相比，运算处理要花很多时间。但因为移动电话等要求低耗电的机器的低耗电规格，而使用运算能力低的运算装置，因此进行上述除法运算是不希望的。
为此，为了避开除法处理，可考虑参照对应于除数的乘数参数，通过乘法处理导出运动矢量。这样可以通过用运算量少的乘法替代除法进行运算，可以使定标的运算简单化。
但是，作为第二个课题，为导出运动矢量的参数，由于参照图像和对象块图像的间隔不同可使用各种数值，所以该参数可取的数很多。也就是说，当准备对应于全部除数的乘数参数时，就必须准备庞大的参数数量，将需要很多存储器。
发明内容
为此，为解决上述第一课题和第二课题，本发明的目的在于提供一种以很少的运算量，导出运动矢量的运动矢量导出方法、动态图像编码方法、及动态图像解码方法。
为了达到上述目的，本发明的运动矢量导出方法，用于导出构成图像的块的运动矢量，其特征在于包括：参照运动矢量取得步骤，用于取得为导出对象块的运动矢量所需要的参照运动矢量；第1参数取得步骤，用于取得对应于具有上述参照运动矢量的图像与上述参照运动矢量所参照的图像间间隔的第1参数；第2参数取得步骤，用于取得对应于包含上述对象块的图像与上述对象块所参照的图像间间隔的至少一个第2参数；判断步骤，用于判断上述第1参数是否包含在预先设定的规定范围内，及运动矢量导出步骤，上述判断步骤的判断结果，当上述第1参数不包含在上述规定范围内时，根据上述第1规定值和上述第2参数，对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量，而当上述第1参数包含在上述规定范围内时，根据上述第1参数和上述第2参数对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量。
另外，本发明所涉及的运动矢量导出方法，用于导出构成图像的块的运动矢量，其特征在于包括：参照运动矢量取得步骤，用于取得为导出对象块的运动向量所需要的参照运动矢量；第1参数取得步骤，用于取得对应于具有上述参照运动矢量的图像与上述参照运动矢量所参照的图像间间隔的第1参数；第2参数取得步骤，用于取得对应于包含上述对象块的图像与上述对象块所参照的图像间间隔的至少一个第2参数；判断步骤，用于判断上述第1参数是否在预先设定的第一规定值以上，及运动矢量导出步骤，上述判断步骤的判断结果，当上述第1参数在上述规定值以上时，根据上述第1规定值和上述第2参数，对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量，而当上述第1参数小于上述规定值时，根据上述第1参数和上述第2参数对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量。
此处，在上述判断步骤中，也可以还要判断上述第1参数是否在比预先设定的上述第1规定值小的第2规定值以下；在上述运动矢量导出步骤中，上述判断步骤的判断结果，如果上述第1参数在上述第2规定值以下，则根据上述第2规定值和上述第2参数对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量。
另外，上述运动矢量导出方法，最好还包含变换步骤，参照表示上述第1参数和对上述第1参数的倒数值间关系的乘数参数表，将上述取得的第1参数变换成上述倒数的值，所取得的值作为第3参数。
另外，在上述运动矢量导出步骤中，最好当根据上述第1参数及上述第2参数对上述参照运动矢量进行定标时，对上述参照运动矢量、上述第2参数及上述第3参数进行相乘，导出上述对象块的运动矢量。
这样，可以使在对参照运动矢量进行定标时所需要的除法处理用乘法处理进行，还可以通过使对参照运动矢量进行定标时使用的参数值限制在规定范围内，削减存储在存储器上的乘数参数表。另外可以防止产生由编码处理和解码处理上的运算误差所引起的结果不一致。
另外，本发明所涉及的运动矢量导出方法，用于导出构成图像的块的运动矢量，其特征在于包括：参照运动矢量取得步骤，用于取得为导出对象块的运动矢量所需要的参照运动矢量；第1参数取得步骤，用于取得对应于具有上述参照运动矢量的图像与上述参照运动矢量所参照的图像间间隔的第1参数；第2参数取得步骤，用于取得对应于包含上述对象块的图像与上述对象块所参照的图像间间隔的至少一个第2参数；判断步骤，用于判断上述第1参数是否在预先设定的第1规定值以上，及运动矢量导出步骤，上述判断步骤的判断结果，当上述第1参数在上述规定值以上时，将上述参照运动矢量作为上述对象块的运动矢量导出，而当上述第1参数小于上述规定值时，根据上述第1参数和上述第2参数对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量。
另外，在上述判断步骤中，也可以还要判断上述第1参数是否在比预先设定的上述第1规定值小的第2规定值以下；在上述运动矢量导出步骤中，上述判断步骤的判断结果，如果上述第1参数在上述第2规定值以下，则将上述参照运动矢量作为上述对象块的运动矢量导出。
这样，当参照运动矢量所参照的图像和具有参照运动矢量的图像间间隔在规定范围之外时，可以简化运动矢量的导出。
另外，本发明所涉及的动态图像编码方法，用于以块为单位对构成动态图像的各图像进行编码，其特征在于包括：运动补偿步骤，采用本发明所涉及的运动矢量导出方法所导出的运动矢量，生成编码对象块的运动补偿图像；及编码步骤，采用上述运动补偿图像，对上述编码对象块进行编码。
另外，本发明所涉及的动态图像解码方法，对以块为单位将构成动态图像的各图像编码的动态图像编码数据进行解码，其特征在于包括：运动补偿步骤，采用本发明所涉及的运动矢量导出方法所导出的运动矢量，生成解码对象块的运动补偿图像；及解码步骤，采用上述运动补偿图像，对上述解码对象块进行解码。
本发明不仅可以实现这样的运动矢量导出方法、动态图像编码方法、及动态图像解码方法，还可以实现具有以包括这种运动矢量导出方法、动态图像编码方法及动态图像解码方法的特征步骤为手段的运动矢量导出装置、动态图像编码装置及动态图像解码装置，以及可以实现以这些步骤作为可在计算机上执行的程序。而且，这样的程序当然可以通过CD-ROM等记录媒体及因特网等传输媒体进行信息分配。
附图说明
图1是运动矢量的说明图。
图2是表示现有求运动矢量处理流程的流程图。
图3是表示本发明动态图像编码装置构成的方框图。
图4是表示本发明的运动矢量导出部构成的方框图。
图5是表示本发明的乘数参数表的图。
图6是表示本发明的导出运动矢量方法的流程图。
图7是本发明的运动矢量说明图
图8是表示本发明运动矢量导出部构成的方框图。
图9是表示本发明的导出运动矢量方法的流程图。
图10是本发明的运动矢量说明图。
图11是本发明的运动矢量说明图。
图12是表示本发明运动矢量导出部构成的方框图。
图13是表示本发明动态图像解码装置构成的方框图。
图14是对存放将各实施例的动态图像编码方法及动态图像解码方法由计算机系统实现时的程序的记录媒体的说明图，(a)是表示记录媒体本体的软盘物理格式例的说明图，(b)是表示从软盘正面看的外观、断面结构、及软盘的说明图，(c)是表示在软盘FD上进行上述程序记录重放的构成说明图。
图15是表示内容供给系统全体构成的方框图。
图16是表示移动电话例的概略图。
图17是表示移动电话构成的方框图。
图18是表示数字广播系统例的图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
实施例1
图3是表示本实施例所涉及的动态图像编码装置构成的方框图。在图3的处理中，对已经在现有技术中用图1说明的用语，采用与图1中的符号相同的符号进行说明。本实施例与现有技术的不同点在于，将编码对象图像1202的运动矢量导出时所使用的参数数值幅度限制在规定范围内。
动态图像编码装置如图3所示，包括：运动矢量编码部10、运动矢量导出部11、存储器12、减法器13、正交变换部14、量化部15、逆量化部16、逆正交变换部17、加法器18、及可变长编码部19。
运动矢量编码部10对各图像的运动矢量(MV1等)进行编码，并输出运动矢量流。运动矢量导出部11使用参照块MB2的运动矢量MVtar(MV1)、参数TRtar及参数TR1，导出编码对象块MB1的运动矢量MVscl(MVb及MVf)。在此根据已说明的式1(a)及式1(b)，对参照块MB2的运动矢量进行定标。参数TRtar相当于已说明的TRb或TRf。
存储器12对参照图像的图像数据和由运动矢量导出部11导出的编码对象图像1202的运动矢量MVscl进行存储。另外，该存储器12根据参照图像的图像数据和编码对象图像1202的运动矢量MVscl，生成运动补偿数据。减法器13对输入图像数据和从存储器12输入的运动补偿数据间的差分进行计算，得到差分值。正交变换部14对差分值进行DCT变换，输出DCT系数。量化部15采用量化步骤对DCT系数进行量化。逆量化部16采用量化步骤对量化的DCT系数进行逆量化，返回到原来的DCT系数。逆正交变换部17对DCT系数进行逆正交变换，输出差分图像数据(差分值)。
加法器18对从逆正交变换部17输出的差分图像数据(差分值)和存储器12中存储的参照图像的图像数据进行相加，并得到对应于编码对象图像1202的输入图像数据(原来的输入图像数据)的解码图像数据。该解码图像数据作为在编码对象图像1202之后编码的编码对象图像进行编码时参照的图像数据，存储在存储器12中。可变长编码部19对由量化部15量化的DCT系数进行可变长编码。
下面，参照图3对在上述构成的动态图像编码装置中通过直接方式进行编码时的动作进行说明。
各图像的运动矢量由运动矢量编码部10编码，输出运动矢量流。
运动矢量导出部11通过参数TRtar及TR1对参照块MB2的运动矢量MVtar(MV1)进行定标，导出编码对象块MB1的运动矢量。存储器12从所存储的参照图像的图像数据中，抽出由运动矢量导出部11导出的运动矢量表示的图像，输出运动补偿数据。
通过减法器13计算输入图像数据和从存储器12输出的运动补偿数据间的差分，求出作为差分值的差分图像数据。差分值由正交变换部14进行正交变换，变换成DCT系数。DCT系数由量化部15进行量化，并由逆量化部16进行逆量化，复原成原来的DCT系数，DCT系数由逆正交变换部17进行逆正交变换，复原为差分图像数据(差分值)，该差分图像数据(差分值)在加法器18上与从存储器12输出的运动补偿数据相加，得到对应于原来输入图像数据的解码图像数据。所得到的输入图像数据作为以后的编码对象图像编码时参照的图像数据，存储在存储器12中。
另外，由量化部15进行量化的DCT系数，由可变长编码部19进行可变长编码，作为流进行输出。
下面参照图4，对将参数的数值幅度(大小)限制在规定范围内对运动矢量进行定标的构成进行说明。
图4是表示图3的运动矢量导出部11构成的方框图。
运动矢量导出部11如图4中所示，包括：比较部20、转换部21、乘数参数表(乘数用)22、乘法器23、25及乘数参数表(除数用)24。
比较部20对参照块MB2的运动矢量MVtar(MV1)所涉及的参数TR1是否超过预先确定值进行比较。转换部21根据比较部20的比较结果，转换为选择预先存储的参数TR最大值，或选择参数TR1。乘数参数22表示参数TRtar(TRb或TRf)和乘数(乘法值)的对应。乘法器23将从乘数参数表22输出的乘数参数乘以参照块MB2的运动矢量MVtar(MV1)。
乘数参数表24表示转换部21的输出值和乘法值的对应。乘法器25将从乘数参数表24输出的参数乘以乘法器23的输出值。
下面用图4对动作进行说明。该图4中表示的运动矢量导出部11A表示图3中所示的动态图像编码装置方框图中的运动矢量导出部11。
参照块MB2的运动矢量MVtar(MV1)所涉及的参数TR1，由比较部20比较是否超过了预先确定的规定值。该结果当TR1未超过规定值时，转换部21照原样选择该参数TR1。而当参数TR1超过规定值时，转换部21选择预先确定的规定值(TR的最大值)。
另外，编码对象块的运动矢量MVscl(MVb或MVf)的参数TRtar(TRb或TRf)在乘数参数表22上选择对应的乘数参数，所选择的乘数参数通过乘法器23乘以参照块MB2的运动矢量MVtar。
在乘数参数表24上选择对应于由转换部21所选择的参数的乘数参数，所选择的乘数参数通过乘法器25乘以乘法器23的输出。
这样，由乘法器23和乘法器25对参照块的运动矢量MVtar分别乘以乘法参数的值(定标的值)，变为编码对象图像1202的运动矢量MVscl。
图5是表示乘数参数表一例的图，该例相当于图4的乘数表24。
在图5中所示的最左一栏表示输入该表中的参数TR1(除数)，该参数TR1限制在从“1”到“8”的规定范围内。正中一栏表示参数的倒数(1/TR1)。最右一栏表示乘数参数(Tscl)，表示与正中栏中所示的参数倒数1/RT1)相似的值。在实际计算时，由于最右侧的乘数参数(Tscl)被用于导出编码对象图像12C2的运动矢量MVscl的值，所以计算变得简单。
即，例如图1中所示的编码对象块MB1的2个运动矢量MVf、MVb，使用以下的式2(a)和式2(b)进行计算。
MVf＝MV1×TRf×Tscl………式2(a)
MVb＝-MV1×TRb×Tscl………式2(b)
此处，MVf是编码对象块MB1的向前方向运动矢量，MVb是编码对象块MB1的向后方向运动矢量，Tscl是对应于图像1200和图像1203间间隔倒数的乘数参数即1/TR1，TRf是图像1200和图像1702间的间隔，TRb是图像1202和图像1203间的间隔。
下面利用图6，对求编码对象块MB1的运动矢量MVscl的处理进行说明。
图6是表示求运动矢量MVscl处理步骤的流程图。运动矢量导出部11A取得参照块MB2具有的运动矢量MVtar信息(步骤S401)。该运动矢量MVtar相当于式1(a)、(b)中的MV1。然后运动矢量导出部11A取得为导出编码对象块MB1的运动矢量MVscl的参数TRtar及参数TR1(步骤S402)。该参数TRtar相当于式1(a)、(b)中的TRf和TRb。
然后，比较部20判断对应于除数的参数TRl是否不低于预先确定的规定值(步骤S403)。判断结果，如果参数TR1不低于规定值，则转换部21选择对应于最大除数的参数(在图5的例中TR1的最大值“8”)。这样，运动矢量导出部11A使用对应于最大除数的参数，对在步骤S401上所取得的运动矢量MVtar进行定标，导出编码对象块MB1的运动矢量MVscl(步骤S405)。而如果所取得的参数TR1小于规定值时，则转换部21选择对应于除数的参数。这样，运动矢量导出部11A使用对应于除数的参数，进行同样的定标，并导出编码对象块MB1的运动矢量MVscl(步骤S404)。
如上所述，根据本实施例，通过将对参照块的运动矢量进行定标时使用的参数值限制在规定值以下，就可以削减存储在存储器上的对应于除数的乘数参数表，另外还具有可以防止在编码处理和解处理中由运算误差产生的结果不一致的效果。
在本实施例中，上述判断(步骤S403)中判断了参数TR1是否不低于预先确定的规定值，但是并不限于此，也可以判断参数TR1是否包含在预先确定的规定范围之内。例如，如图7中所示，当参照块MB2具有的运动矢量MV1参照后方的图像时，参数TR1(除数)及对应于参数TR1的乘数参数Tscl如下所述为负值。在图7中，图像1500、图像1501、图像1502、及图像1503按显示顺序配置。图像1501是编码对象的图像，块MB1是编码对象块。在图7中，表示了以图像1500和图像1503为参照图像，进行图像1501的块MB1的2个方向预测的情况。
处于图像1501前方的参照图像的图像1500，具有参照处于后方的参照图像1503的运动矢量。为此，使用位于编码对象的图像1501前方的图像1500具有的参照块MB2的运动矢量MV1，确定编码对象块MB1的运动矢量。计算2个运动矢量MVf、MBb采用上述式2(a)及式2(b)进行计算。这样，当参照块MB2具有的运动矢量MV1参照位于后方的图像时，参数TR1(除数)及对应于参数TR1的乘数参数Tscl为负值。
这样，对参数TR1是否不低于预先确定的第1规定值，以及参数TR1是否不超过预先确定的第2规定值进行判断。该判断结果，当参数TR1不低于第1规定值时，使用对应于最大除数的参数，对运动矢量MVtar进行定标，导出编码对象块MB1的运动矢量MVscl。而当参数TR1在第2规定值以下时，使用对应于最小除数的参数，对运动矢量MVtar进行定标，导出编码对象块MB1的运动矢量MVscl。而当参数TR1小于第1规定值、并大于第2规定值时，使用参数TR1，对运动矢量MVtar进行定标，导出编码对象块MB1的运动矢量MVscl。
在现有技术也已经说明，在本实施例中，参数TR1及TRtar的图像间隔并不限于图像间的时间间隔，例如利用对每个图像上所分配的图像序号差的数据、利用图像显示顺序(或表示图像显示顺序的信息)差的数据、利用图像间张数的数据等，可以识别图像间显示顺序上的时间间隔，只要是运动矢量在定标中可使用的指标的数据，哪一个都可以。
另外，如果不将除数限制在规定范围内，则由于对应于除数的乘数参数将是无限个，所以不可能实现对应于除数的参数表，就不能实现用乘法实现除法的结构。
作为判断参数TR1是否包含在预先确定的规定范围内的一例，叙述了图6中所示的是否是“不低于规定值”，但是也可以是“超过规定值”或“不高于规定值”等条件。
(实施例2)
在上述实施例1中，在对参照运动矢量的运动矢量MVtar进行标定，导出运动矢量MVscl时，对参数TR1和乘数参数表具有的除数上限值进行比较，当TR1不低于上限值时，将对应于乘数参数表具有的最大除数的值，作为对应于所输入的参数TR1的乘数参数使用。而在本实施例2中，对参数TR1和乘数参数表具有的除数上限值进行比较，当TR1不低于上限值以上时，不是通过定标导出运动矢量MVtar，而是将输入的MVtar直接作为运动矢量MVscl。这样，可以使不低于上限值时的运动矢量MVscl的导出处理简化。下面参照附图对本发明的实施例2进行说明。
图8是表示本实施例2所所涉及的运动矢量导出部的构成方框图。在该图8中所示的运动矢量导出部11B，表示图3中所示的图像编码装置方框图中的运动矢量导出部11。除了图3中所示的图像编码装置方框图中的运动矢量导出部11以外的构成，与实施例1中说明的相同。为此，对于图8中所示的运动矢量导出部11B，参照图5及图1进行说明。
运动矢量导出部11B如图8中所示，包括：乘数参数表(乘数用)50、乘数参数表(除数用)51、比较部52、乘法器53、54、及转换部55。
该运动矢量导出部11B，使用图1中所示的参照块MB2的运动矢量MVtar(MV1)、参数TRtar(TRf及TRb)、及参数TR1，导出编码对象块MB1的运动矢量(MVb及MVf)。在此使用已说明的上述式2(a)及式2(b)，对参照块MB2的运动矢量MVtar进行定标。参数TRtar相当于已说明的TRb或TRf。
比较部52对参照块MB2的运动矢量MVtar所涉及的参数TR1是否超过预先确定的规定值进行比较。此处所谓预先确定的规定值，例如是图5中所示的乘数参数表具有的除数最大值“8”。转换部55，根据比较部52的比较结果，选择乘法器54的输出(处理57)或输入的参照块MB2的运动矢量MVtar(58)。
乘数参数表(乘数用)50表示参数TRtar(TRb或TRf)和乘数(乘法值)的对应。乘数参数表(除数用)51表示TR1和乘数(除数)的对应。在本实施例2中，将输入到乘数参数表50中的TRtar直接作为向乘法器53的输入，但是并不限于此，在乘数参数表50中也可以根据需要进行算术处理。
乘法器53将从乘数参数表(乘数用)50输出的乘数参数，乘以参照图像1203的运动矢量MVtar(MV1)。乘法器34将从乘数参数表(除数用)51输出的乘数参数，乘以乘法器53的输出值。乘法器53和乘法器54的乘法处理顺序也可颠倒。
下面参照图9，对图8中所示的运动矢量导出部11B的动作进行说明。图9是表示求运动矢量MVscl的处理步骤流程图。
首先，取得参照块MB2的运动矢量MVtar(步骤S601)。接着，取得为导出编码对象块MB1的运动矢量MVscl的参数(TR1及TRtar)(步骤S602)。
然后，判断上述取得的对应于除数的参数TR1是否在预先确定的规定值以上(步骤S603)。判断的结果，如果对应于除数的参数TR1不低于规定值，则通过转换部55选择处理58。而如果对应于除数的参数TR1不在规定值以上，则通过转换部55选择处理57。
当通过转换部55选择处理58时，将由步骤601所取得的参照用运动矢量MVtar按原样作为运动矢量MVscl(步骤S605)。而当由转换部55选择处理57时，使用对应于除数(TR1)的参数，导出运动矢量MVscl(步骤S604)。即，乘法器53和乘法器54的乘法处理结果变成运动矢量MVscl。
在图1中所示的编码对象图像1202，由于具有前后2个运动矢量MVf和MVb，所以分别进行图9的处理。即运动矢量MVscl为了计算出运动矢量MVf，在步骤S602中取得的参数TRtar是参数TRf，为了计算出运动矢量MVb作为运动矢量MVscl，在步骤S602中取得的参数TRtar是参数TRb。
如上所述，根据本实施例2，通过将在对参照块的运动矢量进行定标时所使用的参数值，限制在规定范围，并且在超过上限值时不对运动矢量MVtar定标，将所输入的MVtar直接作为运动矢量MVscl的一定处理步骤，可以防止在编码处理和解码处理时因运算误差而产生结果不一致。还可以减少为导出运动矢量的处理量。另外，可以削减在存储器上存储的乘数参数表。
在现有技术也已经说明，在本实施例2中，参数TR1及TRtar不限于时间的数据，也可以利用每个图像所分配的图像序号差的数据(例如在图1中，图像1200的图像序号为1200、图像1203的图像序号为1203时，从1203减去1200得3)、利用编码对象图像和参照图像之间的图像张数的数据(例如在图1中，TR1在图像1200和图像1203之间的图像张数是2张，而图像间隔是2+1＝3)等，只要是可以定量确定在图像间显示顺序上的时间间隔的数据，哪一个都可以。
另外，在本实施例2中，已经说明了对参数TR1和乘数参数表具有的除数上限值进行比较，而TR1不超过上限值时，使用乘数参数表51，由乘法部54进行乘法处理的例子，但是如图12中所示，也可以使用除数参数表91，由除数部94进行除法处理。在该图12中所示的运动矢量导出部11C，表示图3中所示的图像编码装置构成图中的运动矢量导出部11。除了图3中所示的动态图像编码装置方框图中的运动矢量导出部11以外的构成，与实施例1中的说明相同。关于图12中与图8相同的构成，采用了与图8中所用的符号相同的符号。
另外，在上述实施例1和实施例2中，对用式2(a)及式2(b)，导出图1中所示的运动矢量进行了说明，但是在导出图10及图11中所示的运动矢量时，也可以利用本申请说明书中所述的发明。
首先，对图10中所示的直接方式的运动矢量导出方法进行说明。在图10中，图像1700、图像1701、图像1702、及图像1703按显示顺序配置，块MB1是编码对象块。在图10中表示了以图像1700和图像1703为参照图像，对编码对象块MB1进行双向预测的例子。
编码对象块MB1的运动矢量MVf及MVb，可以使用比编码对象块MB1在显示时间上位于后方的参照块MB2具有的运动矢量MV1，通过上述的式2(a)和式2(b)导出。
此处，MVf是编码对象块MB1的向前运动矢量、MVb是编码对象块MB1的向后运动矢量、Tscl是对应于图像1700和图像1703间间隔的倒数的乘数参数即1/TR1、TRf是图像1701和图像1702间的间隔、TRb是图像1702和图像1703间的间隔。
TR1、TRf、TRb如上所述，只要是可以定量确定图像间间隔的数据，哪一个都可以。另外，关于求运动矢量MVf及运动矢量MVb的处理流程，与图6或图9中所说明的相同。
下面对图11中所示的运动矢量导出方法进行说明。在图11中，图像1800、图像1801、及图像1802按显示顺序配置，块MB1是编码对象块。在图11中，编码对象块MB1将图像1800和图像1801作为参照图像进行预测，具有运动矢量MV1和运动矢量MV2。另外，运动矢量MV2使用按下述对运动矢量MV1进行定标的运动矢量MVscl，进行预测编码。
首先，从编码对象块MB1，用下式导出运动矢量MVscl，该运动矢量MVscl是朝向运动矢量MV2参照的图像1800的矢量。假定编码的运动矢量MV2本身用规定的方法导出。式3(a)及式3(b)可以适用于实施例1所示的情况，或4(a)及式4(b)可以适用于实施例2所示的情况。
MVscl＝MV1×TR3×Tscl     (TR1＜上限值)
式3(a)
MVscl＝MV1×TR3×TsclMin  (TR1≥上限值)
式3(b)
MVscl＝MV1×TR3×Tscl     (TR1＜上限值)
式4(a)
MVscl＝MV1                (TR1≥上限值)
式4(b)
此处，Tscl是将TR1作为图像1801和图像1802间的间隔时的TR1的倒数，上限值是乘数参数表51(除数用)中的最大除数(在图5中为“8”)、TsclMin是对应于乘数参数表51(除数用)中的最大除数(TR1)的乘数参数、TR3是图像1800和图像1802间的间隔、TR1是图像1801和图像1802间的间隔。
然后，为了对移动用量MV2进行编码，对移向量MV2本身不编码，只对用式3(a)到式4(b)之一导出的运动矢量MVscl和用规定方法导出的运动矢量MV2间的差(差分向量)编码，并在解码处理中，使用编码的差分向量和对运动矢量MV1进行定标的MVscl，导出运动矢量MV2。
对于TR1、TR3，如上所述，只要是可以定量确定图像间显示顺序中的时间间隔的数据，哪一个都可以。另外，关于求运动矢量MVscl的处理流程，与图6或图9中说明的相同。另外，在图5中所示的乘数参数表将上限值定为“8”，但是并不限于此，也可以是“16”及“32”。但是由于除数越大，对应于除数的倒数变化越小，所以即使使用加大上限值设定作成的乘数参数，所导出的运动矢量误差也相当小。
(实施例3)
图13是表示本实施例所涉及的动态图像解码装置构成的方框图。
动态图像解码装置如图13中所示，包括：可变长解码部1000、逆量化部1001、逆正交变换部1002、加法运算部1003、运动矢量用解码部1004、运动矢量导出部1005、及存储器1006。关于运动矢量导出部1005的构成及动作，由于与上述实施例1及实施例2相同，故其详细说明予以省略。
可变长解码部1000，对从上述各实施例所涉及的动态图像编码装置所输出的已编码数据流，执行可变长解码处理，对逆量化部1001输出预测误差编码数据，同时将运动矢量导出参数TRtar、TR1输出到运动矢量导出部1005。逆量化部1001对所输入的预测误差编码数据进行逆量化。逆正交变换部1002对逆量化的预测误差编码数据进行逆正交变换，输出差分图像数据。
运动矢量用解码部1004，对所输入的运动矢量流进行解码，抽出运动矢量的信息。运动矢量导出部1005，使用参照块MB2的运动矢量MVtar、参数TRtar、及参数TR1，导出编码对象块MB1的运动矢量MVscl(MVb及MVf)。存储器1006对参照图像的图像数据及由运动矢量导出部1005所导出的编码对象块MB1的运动矢量MVscl进行存储。而存储器1006根据参照图像的图像数据和编码对象块MB1的运动矢量MVscl，生成运动补偿数据。加法运算部1003对所输入的差分图像数据和运动补偿数据相加，生成并输出解码图像。
下面，对在上述构成的动态图像解码装置中通过直接方式解码时的动作进行说明。
从动态图像编码装置输出的已编码数据流，输入到可变长解码部1000。可变长解码部1000，对已编码数据流执行可变长解码处理，对逆量化部1001输出差分编码数据，同时将参数TRtar、TR1输出给运动矢量导出部1005。输入到逆量化部1001的差分编码数据进行逆量化后，由逆正交变换部1002进行逆正交变换，以差分图像数据输出到加法运算部1003。
另外，输入到本实施例所涉及的动态图像解码装置的运动矢量流，输入到运动矢量用解码部1004，并抽出运动矢量的信息。具体来说，运动矢量用解码部1004对运动矢量流进行解码，将运动矢量导出参数MVtar输出到运动矢量导出部1005。接着，在运动矢量导出部1005上使用运动矢量MVtar、参数TRtar及TR1，导出编码对象块的运动矢量MVscl(MVb及MVf)。然后，存储器1006从存储的参照图像的图像数据中，抽出由运动矢量导出部1005所导出的运动矢量表示的图像，以运动补偿数据输出。加法运算部1003对所输入的差分图像数据和补偿数据进行相加，生成解码图像数据，最终作为重放图像输出。
(实施例4)
还可以通过在软盘等存储媒体上，记录为实现上述实施例中所示的动态图像编码方法或动态图像解码方法构成的程序，在独立的计算机系统上简单地进行由上述各实施例所示的处理。
图14是对存放为通过计算机系统实现实施例1～实施例3的动态图像编码方法及动态图像解码方法的程序的存储媒体的说明图。
图14(b)表示从软盘正面看的外观、断面构造、及软盘，图14(a)表示记录媒体本体的软盘物理格式的例子。软盘FD放在外壳F内，在该盘的表面上，从外周向内周形成同心圆状多数道Tr，各道在角度方向上分割成16扇区Se。从而，存储上述程序的软盘，在上述软盘FD上分配的区域上记录有作为上述程序的动态图像编码方法。
另外，图14(c)表示在软盘FD上为进行上述程序的记录重放的构成。当将上述程序记录在软盘FD上时，通过软盘驱动器FDD，从计算机系统Cs写入作为上述程序的动态图像编码方法及动态图像解码方法。而当通过软盘内的程序，在计算机系统中构筑上述动态图像编码方法时，通过软盘驱动器从软盘读出程序，传输给计算机系统。
在上述说明中，对记录媒体使用软盘进行了说明，但是使用光盘也可以同样进行。另外，记录媒体也不限于此，IC卡、ROM盒等，只要能记录程序，都可同样进行。
下面说明由上述实施例所示的动态图像编码方法及动态图像解码方法的应用例及采用该例的系统。
图15是表示实现内容分配服务的内容供给系统ex100的全体构成方框图。将通信服务的提供区域分割成所希望的大小，并在各蜂窝内分别设置固定无线局的基站ex107～ex110。
该内容供给系统ex100例如在因特网ex101上通过因特网服务提供者ex102及电话网ex104、及基站ex107～ex110，连接计算机ex111、PDA(personal digital assistant)ex112、照相机ex113、移动电话ex114、带照相机的移动电话ex115等各机器。
但是，内容供给系统ex100并不限于图15那样的组合，也可以将某几个进行组合连接。另外，也可以不通过固定无线局的基站ex107～ex110，而将各机器直接连接在电话网ex104上。
照相机ex113是数码相机等可进行动态图像摄影的机器。移动电话是PDC(Personal Digital Communications)方式、CDMA(Code Division Multiple Access)方式、W-CDMA(Wideband-code Division Multiple Access)方式、或者GSM(Global System for Mobile Communications)方式的移动电话机，或者是PHS(Personal Handyphone System)等，哪一种都可以。
另外，流形成服务器ex103从照相机113通过基站ex109、电话网ex104进行连接，使用照相机ex113可以进行按用户发送的编码处理的数据的播送分配等。摄影的数据编码处理既可以由照相机ex113进行，也可以由进行数据发送处理的服务器进行。另外由照相机ex116摄影的动态图像数据也可以通过计算机ex111发送给流形成服务器ex103。照相机ex116是数码相机等可以拍摄静止图像、动态图像的机器。这时，动态图像数据的编码既可由照相机116进行，也可以由计算机ex111进行。编码处理在计算机ex111及照相机ex116具有的LSIex117上进行处理。也可以将动态图像编码解码用的软件装入由计算机ex111等可以读取的记录媒体的某些存储媒体(CD-ROM、软盘、硬盘等)上。还可以用带照相机的移动电话ex115发送动态图像数据。
这时的动态图像数据是由移动电话ex115具有的LSI进行编码处理的数据。
该内容供给系统ex100对用户用照相机ex113、照相机ex116等拍摄的内容(例如对拍摄音乐播送的图像等)进行与上述实施例同样的编码处理，发送给流形成服务器103，并且流形成服务器ex103对有请求的客户机，分配上述内容数据。客户机是可以对上述编码处理的数据进行解码的计算机ex111、PDAex112、照相机ex113、移动电话ex114等。通过这样做，内容供给系统ex100可以在客户机上对编码的数据进行接收、重放，还可以在客户机上通过实时接收、解码、重放，也可以实现个人广播。
为了进行构成该系统的各机器编码、解码，可以使用上述各实施例所示的动态图像编码装置或动态图像解码装置。
作为一个例子对移动电话进行说明。
图16是表示使用上述实施例中说明的动态图像编码方法和动态图像解码方法的移动电话ex115的图。移动电话ex115包括：用于在与基站ex110之间收发电波的天线ex201；CCD摄像机等可以拍摄映像、静止画面的照相机部ex203；显示由照相机部ex203拍摄的映像、并显示将由天线ex201接收的图像进行解码的数据的液晶显示器等的显示部ex202；由操作键ex204群构成的本体部；输出声音的扬声器等声音输出部ex208、声音输入的话筒等的声音输入部ex205；用于保存摄影的动态图像或静止图像的数据、接收的邮件数据、动态图像数据或静止图像的数据等、编码的数据或解码的数据的记录媒体ex207；在移动电话ex115上可以安装记录媒体ex207的槽部ex206。记录媒体ex207在SD卡等塑料外壳内，装放可以电改写及清除的不易失性存储器EEPROM(Electrically Erasableand Programmable Read Only Memory)之一种的闪存元件。
下面参照图17对移动电话ex115进行说明，移动电话ex115，在对具有显示部ex202及操作键204的本体部各部进行统一控制的主控制部ex311上，通过同步总线ex313，与电源电路部ex310、操作输入控制部ex304、图像编码部ex312、照相机接口部ex303、LCD(Liquid Crystal Display)控制部ex302、图像解码部ex309、复用分离部ex308、记录重放部ex307、调制解调电路部ex306及声音处理部ex305相互连接。
当通过用户的操作，结束通话及电源键为通的状态时，电源电路部ex310通过从蓄电池对各部供给电力，使带照相机的数字移动电话ex115起动成可以工作的状态。
移动电话ex115根据由CPU、ROM及RAM等组成的主控制部ex311的控制，在声音通话方式时，通过声音处理部ex305将由声音输入部ex205收集的声音信号，变换成数字声音数据，并由调制解调电路部ex306对其进行扩频处理，由发送接收电路部ex301进行数字模拟变换处理及频率变换处理后，通过天线ex201进行发送。另外，当是声音通话方式时，移动电话机ex115对由天线ex201接收的接收数据进行放大，进行频率变换处理及模拟数字变换处理，并由调制解调电路部ex306进行逆扩频处理，通过声音处理部ex305变换成模拟声音数据后，通过声音输出部ex208输出。
在数据通信方式时当发送电子邮件时，通过本体部的操作键ex204的操作输入的电子邮件文本数据，通过操作输入控制部ex304传输给主控制部ex311。主控制部ex311由调制解调电路部ex306对文本数据进行扩频处理，由发送接电路部301进行数字模拟变换处理及频率变换处理后，通过天线ex201发送给基站ex110。
在数据通信方式时当发送图像数据时，通过照相机接口部ex303，将由照相机部ex203摄影的图像数据供给图像编码部ex312。而当不发送图像数据时，也可以通过照相机接口部ex303及LCD控制部ex302，将由照相机部ex203拍摄的图像数据直接在显示部ex202上显示出来。
图像编码部ex312具有本申请发明所说明的动态图像编码装置，通过上述实施例中所示的动态图像编码装置中使用的编码方法，对从照相机部ex203供给的图像数据进行压缩编码，变换成编码图像数据，并将其传输给复用分离部ex308。与此同时，移动电话机ex115通过声音处理部，将由照相机部ex203在摄影中由声音输入部ex205收集的声音，以数字的声音数据传输给复用分离部ex308。
复用分离部ex308按规定方式对从图像编码部ex312供给的编码图像数据和从声音处理部ex305供给的声音数据进行复用化，将结果所得到的复用数据由调制解调电路部ex306进行扩频处理，由发送接收电路部ex301进行数字模拟变换处理及频率变换处理后，通过天线ex201发送。
在数据通信方式时当接收链接在主页等上的动态图像文件数据时，由调制解调电路部ex306，对通过天线ex201从基站ex110接收的接收数据进行逆扩频处理，将其结果所得到的复用化数据传输给复用分离部ex308。
另外，当对通过天线ex201接收的复用化数据进行解码时，复用分离部ex308通过对复用化数据进行分离，分成图像数据的位流和声音数据的位流，通过同步总线ex313将该编码图像数据供给图像解码部ex309，同时将该声音数据供给声音处理部ex305。
图像解码部ex309具有本申请发明中所说明的动态图像解码装置，通过对应于上述实施例所示编码方法的解码方法，对图像数据的位流进行解码，生成重放动态图像数据，通过LCD控制部ex302将其供给显示部ex202，这样可以显示例如链接在主页上的动态图像文件中所包含的动态图像数据。与此同时，声音处理部ex305将声音数据变换成模拟声音数据后，将其供给声音输出部ex208，这样可以重放例如链接在主页上的动态图像文件中所包含的声音数据。
不仅限于上述系统的例子，最近，由卫星、地波进行的数字广播已形成话题，如图18中所示，在数字广播系统上也可以装入至少上述实施例的动态图像编码装置或动态图像解码装置中的一个。具体来说，广播台ex409通过电波将图像信息的位流传输给通信或广播卫生ex410。接收该电波的广播卫星ex410，发送广播电波，由具有卫星发送接收设备的家庭天线ex406接收该电波，通过电视(接收机)ex401或装置盒(STB)ex407等装置，对位流进行解码后重放。另外，对在记录媒体CD及DVD等存储媒体ex402上记录的位流进行读取、解码的重放装置ex403上，也可以安装上述实施例中所示的动态图像解码装置。这时，重放的图像信号显示在监视器ex404上。也可以在有线电视的电缆ex405或卫星/地波广播的天线ex406所连接的装置盒ex407内安装动态图像解码装置，并由电视监视器ex408进行重放。这时，也可以不是装置盒，而是在电视机内，装入动态图像解码装置。另外，也可以由具有天线ex411的车辆ex412从卫星ex410或从基站ex107等接收信号，在车辆ex412具有的车辆导航设备ex413等的显示装置上重放动态图像。
还可以在上述实施例中所示的动态图像编码装置对图像信号进行编码，记录在记录媒体上。具体例子是，在DVD盘ex421上记录图像信号的DVD记录器、及记录在硬盘上的磁盘记录器等记录器ex420。还可以记录在SD卡ex422上。如果记录器ex420具有上述实施例所示的动态图像解码装置，则可以对记录在DVD盘ex421及SD卡ex422上的图像信号进行重放，由监视器ex408进行显示。
导航设备ex413的构成，例如可以是在图17中所示的构成中除去照相机部ex203和照相机接口部ex303、图像编码部ex312的构成，同样的情况还可考虑是计算机ex111及电视(接收机)ex401等。
另外，上述移动电话ex114等的终端，除了具有编码器解·码器的发送接收型终端之外，也可以只有编码的发送终端、只有解码器的接收终端等3种情况。
这样，上述实施例中所示的动态图像编码方法或动态图像解码方法，可以在上述的任一种机器·系统中使用，这样就可以取得上述实施例中所说明的效果。
本发明并不限于上述实施例，只要不脱离本发明的范围，可以进行各种变形或修改。
从以上说明可知，根据本发明所涉及的运动矢量导出方法，由于可以用乘法处理进行对参照运动矢量定标时所需要的除法处理，所以可以以少的运算量导出运动矢量。另外，通过将对参照运动矢量进行定标时使用的参数值限制在规定范围内，可以削减存放在存储器上的乘数参数表。因此，由于导出运动矢量时的处理负荷小，所以即使处理能力低的机器也可以处理，其实用价值很大。
(产业上利用的可能性)
如上所述，本发明所涉及的运动矢量导出方法、动态图像编码方法、及动态图像解码方法，对于例如作为用移动电话、DVD装置、及个人计算机等，对构成输入图像的各图像进行编码，输出动态图像编码数据，对该动态图像编码数据进行解码的方法是很有用的。

Claims (2)

1.一种运动矢量导出方法，用于导出构成图像的块的运动矢量，其特征在于包括：
参照运动矢量取得步骤，取得为导出对象块的运动矢量所需要的参照运动矢量；
第1参数取得步骤，取得对应于使用上述参照运动矢量进行了运动补偿的图像与上述参照运动矢量所参照的参照图像间的间隔的第1参数；
第2参数取得步骤，取得对应于包含上述对象块的图像与上述参照图像的间隔的第2参数；
判断步骤，用于判断上述第1参数是否包含在以预先设定的规定值为上限的范围内，及
运动矢量导出步骤，当上述判断步骤的判断结果，为上述第1参数不包含在以上述规定值为上限的范围内时，根据上述规定值和上述第2参数，对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量，而当上述第1参数包含在以上述规定值为上限的范围内时，根据上述第1参数和上述第2参数对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量。
2.一种运动矢量导出装置，用于导出构成图像的块的运动矢量，其特征在于包括：
第1参数取得装置，取得对应于使用上述参照运动矢量进行了运动补偿的图像与上述参照运动矢量所参照的参照图像间的间隔的第1参数；
第2参数取得装置，取得对应于包含上述对象块的图像与上述参照图像的间隔的第2参数；
判断装置，用于判断上述第1参数是否包含在以预先设定的规定值为上限的范围内，及
运动矢量导出装置，上述判断装置的判断结果，为上述第1参数不包含在以上述规定值为上限的范围内时，根据上述规定值和上述第2参数，对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量，而当上述第1参数包含在以上述规定值为上限的范围内时，根据上述第1参数和上述第2参数对上述参照运动矢量进行定标，导出上述对象块的运动矢量。
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