CN100512444C - 预测运动矢量的计算方法 - Google Patents

Abstract

公布了一种利用相邻块的运动矢量而进行中值操作，从而计算将要编码的块的预测运动矢量的方法。如果一个相邻块具有运动矢量MV1和MV2，则可得到由该运动矢量分别参照的参考图像的方向(前向或后向)信息，根据所得到的方向信息选择一个运动矢量。此后，进行包括所选运动矢量的中值操作来得到将要编码的块的预测运动矢量。

Description

预测运动矢量的计算方法

本申请是申请号为03101620.0、申请日为2003年1月10日的发明名称为“预测运动矢量的计算方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及运动图像编码系统，特别涉及预测运动矢量的计算方法，当将要编码的块周围的相邻块具有多个运动矢量时，通过定义要在中值操作中使用的运动矢量，从而利用相邻块的运动矢量信息得到将要编码的块的预测运动矢量(PMV)，并提高编码效率。

背景技术

通常，为了减少在运动信息传输中使用的比特数，编码器并不直接向解码器发送运动矢量，而是通过中值操作，从三个相邻块的运动矢量中选择一个中值，将所选的中值确定为预测运动矢量PMV，得出MV与PMV之间的差值MVD(即MVD＝MV-PMV)，将得到的差值MVD发送到解码器。

此后，解码器和编码器一样得到预测运动矢量PMV，并将发送来的MVD加在得到的PMV上，从而得到运动矢量MV。在图1中，块E是将要编码(或解码)的块，块A、B和C是块E的相邻块。将相邻块A、B和C的运动矢量分别定义为MV_A、MV_B和MV_C，可以通过如下中值操作而得到块E的预测运动矢量PMV：

PMV＝中值{MV_A，MV_B，MV_C}

图1中的块D是当块C处于图像外时用于代替块C的块。假设三个块A、B和C，或A、B和D中只有一个参照了与块E一样的参考图像，则此块的运动矢量MV将用作预测运动矢量PMV。这种运动信息发送方法用于所有的图像，不管其类型。

另一方面，B图像具有五种预测模式，如前向模式、后向模式、双向预测模式、直接模式和帧内模式。通常，前向模式中的相邻块具有一个运动矢量MVFW，其从具有索引ref_idx_fwd的前向参考图像中得到，后向模式中的相邻块具有一个运动矢量MVBW，其从具有索引ref_idx_bwd的后向参考图像中得到。

在B图像的双向预测模式中，允许在不同的方向和相同的方向上进行预测，比如前向/前向、后向/后向，以及前向/后向。每个参考图像都使用索引ref_idx_fwd或ref_idx_bwd而不管其方向(前向或后向)，每个运动矢量也由MVFW或MVBW表示而不管其方向(原因是原样使用了预定的‘句法’。为了句法的表达，‘ref_idx_10’或‘ref_idx_11’可以用于每个索引，‘mv_list0’或‘mv_list1’可以用于每个运动矢量)。B图像的直接模式是预测模式，其中运动信息并不发送到解码器，运动矢量MVf、MVb与参考图像从解码器内得到。和双向预测模式中一样，得到的运动矢量用MVf和MVb表示而不管其方向。

在计算B图像预测运动矢量PMV的现有方法中，仅提取相邻块中的前向运动矢量，并对所提取的前向运动矢量进行中值操作，从而得到块E的前向预测运动矢量。若一个相邻块并没有前向运动矢量，则其运动矢量将设为0，中值操作将在此情况下进行。此方法类似地应用于块E的后向预测运动矢量，从而仅利用相邻块的后向运动矢量。若一个相邻块处于帧内模式，其运动模式将设为0，相邻块将认为是参照不同于块E所参照的参考图像，预测运动矢量PMV将在此情况下得到。

但是，如上所述，在B图像的双向预测模式中，允许在不同的方向和相同的方向上进行预测，比如前向/前向、后向/后向，以及前向/后向，每个参考图像都使用索引ref_idx_fwd或ref_idx_bwd而不管其方向(前向或后向)，每个运动矢量也由MVFW或MVBW表示而不管其方向。结果，当存在具有两个运动矢量的相邻块时，需要定义一种计算预测运动矢量PMV的方法。

如果相邻块处于双向预测模式(或直接模式)，则运动矢量MVFW和MVBW(或MVf和MVb)会具有相同的方向，比如前向/前向或后向/后向，或不同的方向，比如前向/后向。运动矢量的这种方向信息不能只通过运动矢量句法‘MVFW’和‘MVBW’或参考图像索引‘ref_idx_fwd’和‘ref_idx_bwd’而确定。计算B图像的PMV的现有方法并未精确说明这个问题，这导致很大困扰。

例如，当相邻块处于具有后向/后向方向的两个运动矢量的双向预测模式时，现有的PMV计算方法没有清楚地确定是使用两个运动矢量中的两个还是任何一个，以计算块E的前向预测运动矢量PMV。

发明内容

因此，本发明旨在解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种为参考图像指定方向信息的方法和一种确定参考图像方向的方法，其中为每个参考图像指定唯一的信息，使得能够得到运动矢量的方向信息，因此可得到关于从每个相邻块到每个参考图像的方向信息。

本发明的另一个目的是提供一种预测运动矢量计算方法，当要编码的块的相邻块具有多个运动矢量时，通过定义要在中值操作中使用的运动矢量，而利用相邻块的运动矢量信息，得到将要编码的块的预测运动矢量(PMV)，并提高编码效率。

根据本发明的一个方面，涉及一种用于计算B图像中要解码的块的预测运动矢量的方法，该方法包括：获取B图像中要解码的块以外的其它块的至少一个运动矢量，其中所述的其它块参照的是参考图像索引所指示的至少一个参考图像，给每一图像分配表示图像输出顺序的图像顺序计数值；比较B图像的图像顺序计数值与至少一个参考图像的图像顺序计数值；以及基于上述比较步骤，从要解码的块以外的其它块的运动矢量中得到B图像中要解码的块的预测运动矢量。

根据本发明的一个方面，通过将方向信息作为参考图像的特征而分配给参考图像，从而给出由参考图像索引指向的参考图像的方向信息，可实现上述和其它目的。

优选地，指示每个参考图像的显示顺序的方向信息可由图像顺序计数(POC)值来表示。

根据本发明的另一个方面，提供了一种确定由参考图像索引所分别指向的参考图像的方向的方法，其步骤包括：得到各个参考图像的显示顺序信息，对所得到的显示顺序信息和当前将要编码的块的显示顺序信息进行比较，确定各个参考图像相对当前将要编码的块的方向(前向或后向)。

优选地，各个参考图像的显示顺序信息可从POC值中得到。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用相邻块的运动矢量进行中值操作，从而计算将要编码的块的预测运动矢量(PMV)的方法，其步骤包括a)若相邻块具有运动矢量，则获取相邻块的运动矢量所指示的参考图像的方向信息；b)参照所得到的方向信息，选择一些相邻块的运动矢量，进行包括所选运动矢量的中值操作，以得到将要编码的块的预测运动矢量。

优选地，步骤a)可包括：对相邻块的运动矢量所指示的参考图像的显示顺序信息和将要编码的块的显示顺序信息进行比较，从而确定运动矢量的方向信息。

优选地，步骤b)包括的步骤为，若一个相邻块具有不同方向的两个运动矢量，则选择这两个运动矢量中方向和预测运动矢量一致的一个，进行包含所选运动矢量的中值操作，从而得到预测运动矢量。

任选地，步骤b)可包括：若一个相邻块具有相同方向的两个运动矢量，其中该方向不同于预测运动矢量，则设定这两个运动矢量为0，认为相邻块参照不同于将要编码的块所参照的参考图像，并进行包括零运动的中值操作以得到预测运动矢量。

可选地，步骤b)可包括：步骤b-1)若一个相邻块具有同样方向的两个运动矢量MV1和MV2，其与预测运动矢量的方向相同，并且两个运动矢量MV1和MV2参照相同的参考图像，则选择两个运动矢量MV1和MV2中的一个，并进行包括所选运动矢量的中值操作以得到预测运动矢量。

更优选地，步骤b-1)可包括：步骤b-2)选择将要先解码或具有与预测运动矢量相同模式(MV1模式或MV2模式)的两个运动矢量MV1和MV2中的一个，进行包括所选运动矢量的中值操作以得到预测运动矢量。在此，具有相同模式的运动矢量表示具有与预测运动矢量相同记录的运动矢量。

可选地，步骤b)可包括的步骤为，若一个相邻块具有同样方向的两个运动矢量MV1和MV2，其与预测运动矢量的方向相同，而且运动矢量MV1和MV2中只有一个参照将要编码的块所参照的参考图像，则选择两个运动矢量MV1和MV2中参照了将要编码的块所参照的参考图像的一个，并进行包括所选运动矢量的中值操作以得到预测运动矢量。

可选地，步骤b)可包括的步骤为，若一个相邻块具有同样方向的两个运动矢量MV1和MV2，其与预测运动矢量的方向相同，两个运动矢量MV1和MV2都不参照将要编码的块所参照的参考图像，而是参照不同的参考图像，则选择两个运动矢量MV1和MV2中的一个，其参照了最接近于将要编码的块所参照的参考图像，或参照了最接近于当前将要编码的图像的参考图像，并进行包括所选运动矢量的中值操作以得到预测运动矢量。

可选地，步骤b)可包括的步骤为，若一个相邻块具有不同于预测运动矢量方向的一个运动矢量，则设置相邻块的运动矢量为0，认为相邻块参照不同于将要编码的块所参照的参考图像，进行包括相邻块的零运动的中值操作以得到预测运动矢量。

可选地，步骤b)可包括的步骤为，若一个相邻块具有与预测运动矢量方向相同的一个运动矢量，则进行包括相邻块的运动矢量的中值操作以得到预测运动矢量。

附图说明

由下面的详细说明，结合附图，可更清楚地理解本发明上述及其它的目的、特征和其它优点，其中：

图1显示的是利用相邻块A、B和C的运动矢量，计算块E的预测运动矢量。

优选实施例说明

若将要编码的块的相邻块处于双向预测模式(或直接模式)，则运动矢量MVFW和MVBW(或MVf和MVb)可以具有相同的方向，比如前向/前向和后向/后向，或不同的方向，比如前向/后向。运动矢量的这种方向信息不能只通过运动矢量句法‘MVFW’和‘MVBW’或参考图像索引‘ref_idx_fwd’和‘ref_idx_bwd’而确定。因此，需要通过参照参考图像所带有的不同的唯一信息而得到方向信息。

本发明提出了一种方法，通过对参考图像的显示顺序进行比较而获取运动矢量的方向信息，基于所得到的方向信息而计算预测运动矢量PMV。

现在将结合附图对本发明的优选实施例进行详述。

1.通过显示顺序比较而进行的运动矢量方向识别

相邻块的运动矢量的方向信息必须在计算将要编码的块的预测运动矢量PMV之前得到。此后，通过各个相邻块的运动矢量的方向信息，确定相邻块的运动矢量是否必须包括在中值操作中。

通常，若相邻块处于具有一个运动矢量的前向模式或后向模式中，则此运动矢量的方向可从参考图像索引中确定。但是，当相邻块处于具有两个运动矢量的双向预测模式或直接模式时，无法识别两个参考图像索引所指示的参考图像的实际方向。

原因如下。因为不能精确地获取当前将要编码的B图像的前向参考图像和后向参考图像的数量，运动图像编码系统的解码器(其允许多个参考图像和B图像用于参照)将不能仅利用参考图像索引而估计方向信息，即使其可以通过编码器发送来的重映射信息识别出缺省前向/后向索引顺序和相关前向/后向索引顺序之间的关系。

在本发明中，假设参考图像索引所指示的参考图像将包含指示其显示顺序的唯一信息，以识别其方向。该显示顺序由图像顺序计数(POC)值表示。因此，可通过对各个参考图像索引指示的各个参考图像的显示顺序与当前将要编码的B图像的显示顺序进行比较而容易地识别各个运动矢量的方向。

2.当相邻块处于双向预测模式或直接模式时，用于计算预测运动矢量PMV的中值操作

若将要编码的块的相邻块处于双向预测模式或直接模式时，其具有两个运动矢量。在这些运动矢量中，与将要编码的块的预测运动矢量PMV方向相同的一个运动矢量将用于中值操作。本发明提出的高效预测运动矢量PMV计算方法将随后详述。为了叙述方便，如图1所示，假定将要编码的块是E，相邻块是A、B、C和D，每个相邻块的两个运动矢量是MV1和MV2。

2.1 相邻块的两个运动矢量具有不同方向的情况

选择与将要编码的块的预测运动矢量PMV方向相同的一个运动矢量，随后通过中值操作计算预测运动矢量PMV。

也就是，选择前向运动矢量来计算关于块E的前向预测运动矢量的PMV，选择后向运动矢量来计算关于块E的后向预测运动矢量的PMV。此后，通过中值操作得到每个方向的预测运动矢量PMV。

2.2 相邻块的两个运动矢量具有相同方向的情况，其与预测运动矢量PMV的相同

首先，确定相邻块的两个运动矢量MV1和MV2是否参照将要编码的块E所参照的参考图像。

若运动矢量MV1和MV2都参照相同的参考图像，则选择其中一个(比如，要先解码的运动矢量，或与预测运动矢量具有相同模式(MV1模式或MV2模式)的运动矢量)，并包括进中值操作中以计算预测运动矢量PMV。在此，具有相同模式的运动矢量指的是与预测运动矢量具有相同记录的运动矢量。另外，运动矢量MV1和MV2所参照的参考图像可与将要编码的块E所参照的参考图像相同或不同。

若运动矢量MV1和MV2中仅有一个参照了块E所参照的参考图像，则将其将包括在中值操作中以计算预测运动矢量PMV。

若运动矢量MV1和MV2都不参照块E的参考图像，而是参照不同的参考图像，则选择其中的一个，其参照了最接近于块E所参照的参考图像，或参照了最接近于当前将要编码的图像的参考图像，并将其包括在中值操作中以计算预测运动矢量PMV。

2.3 相邻块的两个运动矢量具有相同方向的情况，其不同于预测运动矢量PMV

把相邻块的两个运动矢量MV1和MV2设为0，认为相邻块参照不同于块E所参照的参考图像的一个参考图像，通过包括零运动的中值操作而得到将要编码的块的预测运动矢量PMV。

这样，当相邻块有两个运动矢量时，从相关参考图像的显示顺序而识别运动矢量的方向，并确定其是否与预测运动矢量PMV的方向相同，从而可以得到更接近于MV的PMV。这导致将要发送到解码器的运动矢量差MVD(＝MV-PMV)的幅值减小，从而将要发送到解码器的比特数减小。因此，可提高总体编码效率。

另一方面，当相邻块有一个运动矢量时，运动矢量的方向信息是从相关参考图像的显示顺序而得到的。若运动矢量的方向与预测运动矢量的不同，则把运动矢量设为0，认为相邻块参照不同于将要编码的块所参照的参考图像，通过包括零运动的中值操作而得到预测运动矢量。

另外，当相邻块有一个运动矢量时，运动矢量的方向信息是从相关参考图像的显示顺序而得到的。若运动矢量的方向与预测运动矢量的相同，则把该运动矢量包括在中值操作中以计算预测运动矢量。

由上述说明可见，本发明提供了一种向运动矢量指定方向信息和确定参考图像方向的方法，其中为各个参考图像指定显示顺序信息，使得能够获取运动矢量的方向信息。因此，可获取从当前将要编码的块到各个参考图像的方向信息。

进一步，本发明提供了一种当将要编码的块周围的相邻块由于B图像的双向预测模式或直接模式而具有两个运动矢量时，通过定义中值操作中使用的运动矢量而计算预测运动矢量的方法。由此，可利用相邻块的运动矢量信息而预测将要编码的块的预测运动矢量(PMV)，并提高编码效率。

尽管说明性地公布了本发明的优选实施例，但是对于本领域技术人员而言，在不脱离所附权利要求书中限定的精神或本质特征的情况下，显然可以有各种替换、改进和变化。

Claims (15)

1.一种用于计算B图像中要解码的块的预测运动矢量的方法，该方法包括：

获取B图像中要解码的块以外的其它块的至少一个运动矢量，其中所述的其它块参照的是参考图像索引所指示的至少一个参考图像，

给每一图像分配表示图像输出顺序的图像顺序计数值；

比较B图像的图像顺序计数值与至少一个参考图像的图像顺序计数值；以及

基于上述比较步骤，从要解码的块以外的其它块的运动矢量中得到B图像中要解码的块的预测运动矢量。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中所述的参考图像索引包括索引顺序信息。

3.根据权利要求1所述的方法，

其中所述的其它块处于双向预测模式或直接模式。

4.根据权利要求1所述的方法，

其中所述的B图像是具有多种类型的预测模式的双向预测图像。

5.根据权利要求1所述的方法，

其中所述的在B图像中要解码的块处于双向预测模式或直接模式。

6.根据权利要求1所述的方法，

其中所述的在B图像中要解码的块的预测运动矢量是通过使用所述获取的至少一个运动矢量进行中值操作而得到的。

7.根据权利要求4所述的方法，

其中所述的参考图像索引包括索引顺序信息。

8.根据权利要求4所述的方法，

其中所述的其它块处于双向预测模式或直接模式。

9.根据权利要求4所述的方法，

其中所述的B图像是具有多种类型的预测模式的双向预测图像。

10.根据权利要求4所述的方法，

其中所述的在B图像中要解码的块处于双向预测模式或直接模式。

11.根据权利要求4所述的方法，

其中所述的在B图像中要解码的块的预测运动矢量是通过使用所述获取的至少一个运动矢量进行中值操作而得到的。

12.根据权利要求1所述的方法，

其中所述的参考图像索引包括索引顺序信息。

13.根据权利要求1所述的方法，

其中所述的其它块处于双向预测模式或直接模式。

14.根据权利要求1所述的方法，

其中所述的B图像是具有多种类型的预测模式的双向预测图像。

15.根据权利要求1所述的方法，

其中所述的在B图像中要解码的块处于双向预测模式或直接模式。

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