CN101816183A - 使用子像素运动估计对图像进行帧间预测编码/解码的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种图像的帧间预测编码的方法，所述方法包括：通过使用当前块来搜索参考图像中的第一参考块，估计第一pel单元中的关于第一参考块的第一运动矢量；通过使用与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量，基于第二运动矢量确定第二参考块；基于第一运动矢量和第二参考块对当前块编码。

Description

使用子像素运动估计对图像进行帧间预测编码/解码的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种对图像进行帧间预测编码/解码的方法和设备，更具体地，涉及一种通过使用高精度子像素执行帧间预测，并基于帧间预测结果对图像进行编码/解码的方法和设备。
背景技术
在压缩图像的传统方法(诸如，MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4H.264/MPEG-4先进视频编码(AVC))中，图像被划分为宏块，以对图像编码。随后，使用帧间预测或帧内预测对每个宏块进行编码。
在通过使用帧间预测对图像进行编码的方法中，通过去除图像间的时间冗余对图像进行编码，这种方法的代表示例是基于运动估计的编码方法，在所述方法中通过使用至少一个参考图像来估计当前图像中包括的块的每个运动。这里，在至少一个参考图像的预定的搜索范围内使用预定的估计函数来搜索与当前块最相似的参考块。
对在当前块与参考图像中包括的块之间的绝对差和(SAD)进行计算，具有最小SAD的块被确定为当前块的参考块，确定的参考块是当前块的预测块。通过从当前块减去预测块来产生当前块的残差块，通过仅对产生的残差块进行编码而增加图像编码的压缩率。被编码的块的单元可以是各种大小，诸如16×16、8×16、16×8、8×8和4×4像素。
由于仅对残差块进行编码，故预测块越精确，当前块可被压缩的更高效。因此，如果可以找到与当前块最相似的参考块，则可以使用高编码率对当前块进行编码。
因此，根据H.264/AVC，通过对参考图像执行插值来产生像素单元中的小于整数pel(像素)单元的子像素，随后基于产生的子像素执行高精度运动估计，如将参照图1详细描述的。
图1是用于描述执行插值的传统方法的示图。
参照图1，通过使用6阶有限冲激响应(FIR)滤波器执行插值，以产生二分之一pel单元中的子像素a到1。查看垂直1/2子像素a到f，通过使用A1、A2、A3、A4、A5和A6执行插值来产生子像素a，通过使用B1、B2、B3、B4、B5和B6执行插值来产生子像素b。以相同的方式产生子像素c、d、e和f。
通过例如a＝(A1-5×A2+20×A3+20×A4-5×A5+A6)/32，b＝(B1-5×B2+20×B3+20×B4-5×B5+B6)/32来计算垂直1/2子像素a到f的像素值。以相同的方式计算垂直1/2子像素c到f的像素值。
与垂直1/2子像素a到f相似，通过使用6阶FIR滤波器执行插值来产生水平1/2子像素g到1。通过使用A1、B1、C1、D1、E1和F1来产生子像素g，通过使用A2、B2、C2、D2、E2和F2来产生子像素h。
可以以与垂直1/2子像素a到f的像素值相同的方式来计算水平子像素的像素值。例如，g＝(A1-5×B1+20×C1+20×D1-5×E1+F1)/32。
通过使用二分之一pel单元中的另一子像素对二分之一pel单元中的对角线子像素m执行插值。换句话说，可通过使用等式m＝(a-5×b+20×c+20×d-5×e+f)/32来计算子像素m的像素值。
当产生二分之一pel单元中的子像素时，可通过使用整数pel单元中的像素和二分之一pel单元中的子像素来产生四分之一pel单元中的子像素。通过对两个相邻像素执行线性插值来产生四分之一pel单元中的子像素。
例如，通过对整数pel单元中的像素C3和二分之一pel单元中的子像素c执行线性插值来产生四分之一pel单元中的子像素n。换句话说，通过使用等式n＝(C3+c)/2来计算子像素n的像素值。另外，通过对二分之一pel单元中的子像素c和二分之一pel单元中的子像素m执行线性插值来产生四分之一pel单元中的子像素o。因此，通过使用等式o＝(c+m)/2来计算子像素o的像素值。通过使用对角线线性插值对四分之一pel单元中的子像素p执行插值。通过使用等式p＝(d+j)/2来计算子像素p的像素值。
如图1所示，当通过对参考图像执行插值来产生二分之一pel单元和四分之一pel单元中的子像素时，通过将插值的参考图像与当前块进行比较来在四分之一pel单元中搜索具有最小SAD的块。因此，估计了四分之一pel单元中的运动矢量。
与对整数pel单元中的运动矢量进行编码相比，当对四分之一pel单元中的运动矢量进行编码时使用更多的比特。然而，在四分之一pel单元中可执行精确的帧间预测，从而可减少用于对残差块进行编码的比特的数量。
然而，当通过在小于四分之一pel单元(诸如，八分之一pel单元)中执行插值来产生子像素时，基于产生的子像素在八分之一pel单元中估计运动矢量，在对运动矢量进行编码时使用了过多的比特，从而会降低压缩率。因此，需要一种用于有效地对小pel单元中的运动矢量进行编码的方法和设备。
发明内容
技术方案
本发明提供了一种在最小化用于对运动矢量进行编码的比特的数量的同时，通过估计小pel单元中的运动矢量对当前块执行帧间预测编码的方法和设备，以及记录有用于执行所述方法的程序的计算机可读记录介质。
有益效果
根据本发明，可以减小用于对小pel单元中的精确运动矢量进行编码的比特的数量，从而可提高图像编码的压缩率。
另外，通过使用精确运动矢量，可准确地执行帧间预测。因此，可减小用于对残差块进行编码的比特的数量，从而可提高图像编码的压缩率。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其它特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是用于描述执行插值的传统方法的示图；
图2是根据本发明示例性实施例的用于对图像进行帧间预测编码的设备的框图；
图3是用于描述根据本发明示例性实施例的确定精确pel单元中的参考块的方法的示图；
图4是用于描述根据本发明示例性实施例的运动估计方法的概念性示图；
图5是用于描述根据本发明另一示例性实施例的运动估计方法的概念性示图；
图6是示出根据本发明示例性实施例的用于对图像进行编码的设备的框图；
图7是示出根据本发明示例性实施例的用于对图像进行帧间预测编码的方法的流程图；
图8是根据本发明示例性实施例的用于对图像进行帧间预测解码的设备的框图；
图9是根据本发明示例性实施例的用于对图像进行解码的设备的框图；
图10是示出根据本发明示例性实施例的用于对图像进行帧间预测解码的方法的流程图。
具体实施方式
最优模式
根据本发明的一方面，提供了一种对图像进行帧间预测编码的方法，所述方法包括：通过使用当前块来搜索参考图像中的第一参考块，估计第一pel单元中的关于第一参考块的第一运动矢量；通过使用与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量，基于第二运动矢量确定第二参考块；基于第一运动矢量和第二参考块对当前块编码。
确定第二运动矢量的步骤可包括：通过执行插值在与第一参考块相邻的像素附近产生子像素；将相邻于第一参考块的像素和产生的子像素与相邻于当前块的预编码的区域中包括的像素进行比较；基于比较的结果估计第二运动矢量。
根据本发明的另一方面，提供了一种对图像进行帧间预测解码的方法，所述方法包括：接收包括关于当前块的数据的比特流，从接收的比特流提取第一pel单元中的关于第一运动矢量的数据和关于当前块的残差块的数据；根据第一运动矢量确定第一参考块，通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来确定第二参考块；基于第二参考块和残差块来恢复当前块。
产生第二参考块的步骤可包括：通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量；基于第二运动矢量确定第二参考块。
估计第二运动矢量的步骤可包括：通过执行插值在与第一参考块相邻的像素附近产生子像素；将与第一参考块相邻的像素和产生的子像素，以及与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素进行比较；基于比较的结果估计第二运动矢量。
根据本发明的另一方面，提供了一种对图像进行帧间预测编码的设备，所述设备包括：第一运动估计器，通过使用当前块来搜索参考图像中的第一参考块，估计第一pel单元中的关于第一参考块的第一运动矢量；第二运动估计器，通过使用与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量；运动补偿器，基于第二运动矢量确定第二参考块；编码器，基于第一运动矢量和第二参考块对当前块编码。
根据本发明的另一方面，提供了一种对图像进行帧间预测解码的设备，所述设备包括：解码器，接收包括关于当前块的数据的比特流，从接收的比特流提取第一pel单元中的关于第一运动矢量的数据和关于当前块的残差块的数据；运动补偿器，根据第一运动矢量确定第一参考块，通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来确定第二参考块；恢复器，基于确定的第二参考块和残差块来恢复当前块。
根据本发明的另一方面，提供了一种记录有用于执行上述方法的程序的计算机可读记录介质。
发明模式
以下，将参照示出本发明的示例性实施例的附图更全面地描述本发明。
图2是根据本发明示例性实施例的用于对图像进行帧间预测编码的设备200的框图。
参照图2，设备200包括第一运动估计器210、第二运动估计器220、运动补偿器230和编码器240。
第一运动估计器210通过使用当前块搜索参考图像来确定第一参考块，并产生第一pel单元中的第一运动矢量。通过搜索第一pel单元中的参考图像将具有最小绝对差和(SAD)的块确定为第一参考块。这里，第一pel单元可以是H.264/AVC的运动估计中使用的整数pel单元、二分之一pel单元或四分之一pel单元。当参考图像不是第一pel单元中的图像时，对参考图像进行插值，通过搜索插值的参考图像来确定第一参考块。基于整数pel单元中的像素通过执行插值来产生二分之一pel单元或四分之一pel单元中的子像素。第一运动估计器210以与传统运动估计方法相同的方式通过将当前块与参考图像的块进行比较来确定具有最小SAD的第一参考块。因此，根据确定的第一参考块估计第一pel单元中的第一运动矢量。
如将参照图3进行详细描述的，第二运动估计器220通过使用与第一运动估计器210确定的第一参考块相邻的像素以及与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素来确定第二参考块。
图3是用于描述根据本发明示例性实施例的确定精确pel单元中的参考块的方法的示图。
在图3中，设备200搜索参考图像310，以对当前图像320中包括的当前块324进行帧间预测。当前图像320被划分为在当前块324之前编码的区域326和还未编码的区域328。
参照图3，第一运动估计器210将第一pel单元中的第一参考块314确定为通过使用当前块324搜索参考图像310的结果，根据确定的第一参考块314估计第一运动矢量330。
第二运动估计器220通过使用区域326中包括的像素322和与第一参考块314相邻的像素312来估计第二运动矢量(未示出)。第二运动矢量是用于pel单元中的运动估计的运动矢量，比第一运动矢量330更精确。
如将参照图4和图5进行详细描述的，第二运动估计器220通过执行插值在与第一参考块314相邻的像素312附近产生子像素，并通过将像素312和产生的子像素与像素322进行比较来搜索具有最小SAD的像素。
图4是用于描述根据本发明示例性实施例的运动估计方法的概念性示图。
在图4中，由第一运动估计器210产生作为运动估计的结果的四分之一pel单元中的第一运动矢量和第一参考块410，第二运动估计器220估计比四分之一pel单元更精确的像素单元中的第二运动矢量。虽然图4中第一运动估计器210在四分之一pel单元中执行运动估计，但是对本领域的普通技术人员公知的是，第一运动估计器210可在其它pel单元中执行运动估计。
假设子像素440位于在x轴正方向上距离与第一参考块410相邻的像素420α×(1/4)像素、在y轴负方向上距离像素420β×(1/4)像素的位置，其中α和β是在0与1之间的预定小数。
可如下计算位于x轴正方向上距离像素422α×(1/4)像素、在y轴负方向上距离像素422β×(1/4)像素的位置的子像素442的像素值v0：
V0＝v1(1-α)(1-α)+v2(α)(1-β)+v3(1-α)(β)+v4(α)(β)
这里，v1表示像素422的像素值，v2表示像素424的像素值，v3表示像素426的像素值，v4表示像素428的像素值。可以以相同的方式通过执行插值来计算子像素440的像素值。通过将执行插值产生的子像素与图3的相邻于当前块324的预编码的区域中包括的像素420进行比较来计算具有最小SAD的α和β。
在计算α和β之后，具有最小SAD的α和β成为用于根据计算的α和β来估计当前块324的第二运动矢量的子像素。在图4中，通过产生在x轴正方向和y轴负方向上的子像素来计算SAD，但是第二运动估计器220可产生在与第一参考块410相邻的像素420附近所有方向上的子像素，并计算α和β。例如，第二运动估计器220可产生位于x轴负方向上距离像素420α×(1/4)像素、在y轴正方向上距离像素420β×(1/4)像素的位置的子像素，并估计第二运动矢量。
第二运动估计器220通过将在相邻于第一参考块410的像素420附近产生的子像素440与图3的相邻于当前块324的预编码的区域中包括的像素322进行比较来调节由第一运动估计器210估计的第一运动矢量。因此，可以估计在比第一运动矢量的像素单元(即，四分之一pel单元)更小的像素单元中的第二运动矢量。
由于通过使用与当前块324相邻的像素322估计小于四分之一pel单元的像素单元，故即使在仅用于指定四分之一pel单元中的第一运动矢量的信息被编码的情况下，解码器也可恢复第二运动矢量。因此，可以通过使用较少数量的比特对精确运动矢量进行编码。
图5是用于描述根据本发明另一示例性实施例的运动估计方法的概念性示图。
在图4的方法的情况下，由于α和β是在0与1之间的预定小数，故第二运动估计器220必须执行许多操作以计算α和β。因此，第二运动估计器220可通过在与第一参考块410相邻的像素420附近产生有限数量的子像素并将产生的子像素与相邻于当前块324的预编码的区域中包括的像素322进行比较来减少执行的操作的数量。图5示出通过使用这种有限数量的子像素来估计第二运动矢量的方法。
在图5中，当第一运动估计器210估计四分之一pel单元中的第一运动矢量时，第二运动估计器220通过使用四分之一pel单元中的第一运动矢量来估计八分之一pel单元中的第二运动矢量。然而，四分之一pel单元和八分之一pel单元中的运动矢量仅是示例，对本领域的普通技术人员公知的是：在本发明中还可使用其它像素单元中的运动矢量。换句话说，由第二运动估计器220估计的第二运动矢量的像素单元可以小于八分之一，诸如1/16pel单元、1/32pel单元或1/64pel单元。
参照图5，由第一运动估计器210将四分之一pel单元中的第一参考块510确定为运动估计的结果，并且确定与第一参考块510相邻的四分之一pel单元中的像素520。第二运动估计器220通过执行插值在像素520附近的八分之一pel单元中产生子像素，并通过将像素520与图3的相邻于当前块324的预编码的区域中包括的像素322进行比较来估计第二运动矢量。
通过执行插值来产生在上、下、左、右、左上、左下、右上和右下方向上距离与第一参考块510相邻的像素520八分之一pel单元的子像素，通过将与第一参考块510相邻的像素520和在8个方向上产生的子像素与像素322进行比较来估计第二运动矢量。比较图4和图5，当在图4中α和β都是0.5时，子像素440相应于在右下方向上距离像素520八分之一pel单元的子像素。
第二运动估计器220必须执行许多运算以计算α和β。然而在根据本发明当前示例性实施例的方法中，第二运动估计器220仅通过使用在8个方向上距离与第一参考块510相邻的像素520八分之一pel单元的子像素来估计第二运动矢量。由于通过使用与第一参考块510相邻的像素520和在8个方向上距离像素520八分之一pel单元的子像素来计算SAD，故可通过执行9个SAD计算来估计第二运动矢量。
参照回图2，运动补偿器230根据第二运动估计器220产生的第二运动矢量来确定第二参考块430。根据在比第一运动矢量的第一pel单元更小的像素单元中产生的第二运动矢量来确定将用于对当前块进行帧间预测的第二参考块430。通过对参考图像进行插值在第一参考块中包括的像素附近产生在比第一pel单元更小的像素单元中的子像素，并确定包括产生的子像素的第二参考块。
参照图4，当第二运动估计器220通过计算α和β确定相对于与当前块324相邻的像素322具有最小SAD的子像素440时，相应地产生第二运动矢量。运动补偿器230确定在比第一pel单元更小的像素单元中的第二参考块430，而不是确定第一参考块410。
根据精确像素单元中的第二运动矢量确定的第二参考块与第一参考块410相比相对更相似于当前块324。因此，在当前块324与第二参考块之间的残差值可被高效地压缩。
参考回图2，编码器240基于第一运动估计器210估计的第一运动矢量和运动补偿器230确定的第二参考块对当前块进行编码。
通过从当前块减去第二参考块来产生残差块，对产生的残差块和第一运动矢量进行编码。如上所述，可通过使用比用于对第二运动矢量进行编码的比特数量更少的比特数量来对第一运动矢量进行编码，通过使用与当前块相似的第二参考块来产生残差块。因此，可以提高对图像进行编码的压缩率。
图6是示出根据本发明示例性实施例的用于对图像进行编码的设备600的框图。
在图6中，设备600包括图2所示的设备200。因此，设备600包括第一运动估计器610、第二运动估计器620、运动补偿器630、编码器640、帧内预测器650、恢复器660、滤波器670、帧存储器680，然而，图2的第一运动估计器210、第二运动估计器220、运动补偿器230和编码器240分别对应于图6的第一运动估计器610、第二运动估计器620、运动补偿器630和编码器640。
第一运动估计器610通过使用当前块搜索帧存储器680中存储的参考图像来估计第一pel单元中的第一运动矢量。通过对参考图像进行插值来产生第一pel单元中的子像素，通过将当前块与子像素进行比较来确定第一参考块。因此，根据确定的第一参考块估计第一pel单元中的第一运动矢量。
第二运动估计器620通过使用相邻于第一参考块的像素和相邻于当前块的预编码的区域中包括的像素来估计第二运动矢量。
通过执行插值在与第一参考块相邻的像素附近产生子像素，通过将相邻于第一参考块的像素和产生的子像素与相邻于当前块的预编码的区域中包括的像素进行比较来搜索具有最小SAD的像素。根据确定的子像素来估计比第一pel单元更小的像素单元中的第二运动矢量，上面已经参照图4和图5进行了详细描述。
运动补偿器630基于第二运动估计器620估计的第二运动矢量对当前块进行运动补偿。在与第二运动矢量相同的像素单元中产生第一参考块附近的子像素，将包括该子像素的块确定为将在对当前块进行帧间预测中使用的第二参考块。因此，第二参考块是当前块的预测块。
帧内预测器650通过执行帧内预测来预测当前块。通过参照帧存储器680，使用与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素执行帧内预测来产生当前块的预测块。
编码器640基于运动补偿器630产生的预测块或帧内预测器650产生的预测块来对当前块进行编码。通过考虑率失真代价(R-D代价)来确定帧间预测和帧内预测中的最优预测方法，通过使用根据确定的最优预测方法产生的预测块来对当前块进行编码。
通过从当前块减去预测块来产生残差块，对产生的残差块的像素值进行离散余弦变换。作为离散余弦变换的结果产生的离散余弦系数被量化。接下来，对量化的离散余弦系数进行熵编码以产生比特流。当通过使用帧内预测对当前块进行编码时，运动矢量也被编码并随后被插入到比特流。根据本发明的帧间预测，由第一运动估计器610估计的第一运动矢量被编码并被插入到比特流。
在从编码器640接收到量化的离散余弦系数的情况下，恢复器660对接收的离散余弦系数进行反量化。对反量化的离散余弦系数进行离散余弦逆变换，将作为离散余弦逆变换的结果而产生的残差块与作为帧间预测或帧内预测的结果而产生的预测块相加，以恢复当前块。
滤波器670对在恢复器660中恢复的当前块进行去块滤波，将去块滤波的当前块存储在帧存储器680中。
图7是示出根据本发明示例性实施例的用于对图像进行帧间预测编码的方法的流程图。
参照图7，在操作710，用于对图像进行帧间预测编码的设备通过使用当前块在参考图像的第一pel单元中搜索与当前块相应的第一参考块。如果参考图像不在第一pel单元中，则对参考图像进行插值以在第一pel单元中产生图像，并随后在插值的参考图像中搜索第一参考块。作为结果，估计关于第一参考块的第一pel单元中的第一运动矢量。
在操作720，设备通过使用与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素和与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量。通过执行插值在与第一参考块相邻的像素附近产生比第一pel单元更小的像素单元中的子像素，通过将相邻于第一参考块的像素和产生的子像素与相邻于当前块的预编码的区域中包括的像素进行比较来估计第二运动矢量。以上已经参照图4和图5对估计第二运动矢量的方法进行描述。当估计第二运动矢量时，根据估计的第二运动矢量来确定将在对当前块进行帧间预测中使用的第二参考块。第二参考块在比根据第二运动矢量确定的第一pel单元更小的像素单元中，从而当前块可被准确地帧间预测。
在操作730，设备基于在操作710中估计的第一运动矢量和在操作720中确定的第二参考块对当前块进行编码。通过从当前块减去第二参考块来产生残差块，产生的残差块和第一运动矢量在编码之后被插入到比特流中。
通过使用与第一运动矢量相邻的像素和与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素来估计第二运动矢量。因此，即使在仅第一运动矢量被编码的情况下，也可恢复第二运动矢量，作为结果，可以使用较少数量的比特对高精确运动矢量进行编码。
对产生的残差块进行离散余弦变换，对作为离散余弦变换的结果产生的离散余弦系数进行量化。对量化的离散余弦系数进行熵编码并随后插入到比特流。
图8是根据本发明示例性实施例的用于对图像进行帧间预测解码的设备800的框图。
参照图8，设备800包括解码器810、运动补偿器820和恢复器830，运动补偿器820包括第一补偿器822、运动矢量估计器824和第二补偿器826。
解码器810接收包括关于当前块的数据的比特流，从接收的比特流提取第一pel单元中的关于第一运动矢量的数据和关于残差块的数据。
通过从当前块减去在比第一pel单元更小的像素单元中的第二参考块来产生残差块。包括在比特流中的关于残差块的数据被熵编码、反量化，并随后被离散余弦逆变换，以恢复残差块。通过对关于第一运动矢量的数据进行熵解码来恢复第一pel单元中的第一运动矢量。
运动补偿器820根据解码器810恢复的第一运动矢量确定第一pel单元中的第一参考块。随后，通过将相邻于第一参考块的像素与相邻于当前块的预解码的区域中包括的像素进行比较来确定将在对当前块进行帧间预测中使用的第二参考块。第二参考块在比第一pel单元更小的像素单元中，并根据基于与第一参考块相邻的像素和与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素产生的第二运动矢量来确定第二参考块。
第一补偿器822根据解码器810中解码的第一运动矢量来确定第一参考块。通过根据第一pel单元执行运动补偿来确定第一参考块。因此，如果参考图像不在第一pel单元中，则对参考图像进行插值，以在第一pel单元中产生参考图像，并对插值的参考图像执行运动补偿。
运动矢量估计器824通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量。
在与第一参考块相邻的像素附近产生在比第一pel单元更小的像素单元中的子像素。可以如图4所述产生位于x轴正方向上距离像素420α×(1/4)像素、在y轴负方向上距离像素420β×(1/4)像素的位置的子像素440，或可以如图5所述产生位于与像素520的距离为第二pel单元(即，八分之一像素单元)的位置的像素。
当产生子像素时，通过将相邻于第一参考块的像素和产生的子像素与相邻于当前块的预解码的区域中包括的像素进行比较来产生在比第一pel单元更小的像素单元中的第二运动矢量。
第二补偿器826基于运动矢量估计器824估计的第二运动矢量对当前块进行运动补偿。根据第二运动矢量的像素单元对参考图像进行插值，根据第二运动矢量来确定将在对当前块进行帧间预测中使用的第二参考块。确定的第二参考块是当前块的预测块。
恢复器830基于第二补偿器826的结果来恢复当前块。由第二补偿器826产生当前块的预测块，通过将产生的预测块与解码器810解码的残差块相加来恢复当前块。
图9是根据本发明示例性实施例的用于对图像进行解码的设备900的框图。
参照图9，设备900包括解码器910、运动补偿器920、恢复器930、帧内预测器940、滤波器950和帧存储器960。运动补偿器920包括第一补偿器922、运动估计器924和第二补偿器926。图8的解码器810、运动补偿器820和恢复器830分别与图9的解码器910、运动补偿器920和恢复器930对应。
解码器910接收包括关于当前块的数据的比特流，从接收的比特流提取关于当前块的编码模式的数据和关于残差块的数据。如果使用帧间预测对当前块进行编码，则第一pel单元中的关于第一运动矢量的数据也被提取。
运动补偿器920在帧存储器960中存储的参考图像中搜索与当前块相应的第一pel单元中的第一参考块。如果参考图像不在第一pel单元中，则对参考图像进行插值以在第一pel单元中产生图像，并在插值的参考图像中搜索第一参考块。
第一补偿器922根据解码器910解码的第一pel单元中的第一运动矢量来确定第一参考块。根据第一运动矢量通过执行运动补偿来确定第一参考块。
运动估计器924通过使用第一补偿器922确定的与第一参考块相邻的像素和与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素来估计将在对当前块进行帧间预测中使用的第二运动矢量。
在与第一参考块相邻的像素附近产生在比第一pel单元更小的像素单元中的子像素。通过将相邻于第一参考块的像素和产生的子像素与相邻于当前块的预解码的区域中包括的像素进行比较来估计第二运动矢量。
第二补偿器926基于由运动估计器924估计的第二运动矢量来确定将在对当前块进行帧间预测中使用的第二参考块。通过在与第二运动矢量相同的像素单元中对参考图像进行插值并在插值的参考图像中搜索第二运动矢量来确定第二参考块。因此，确定的第二参考块是当前块的预测块。
帧内预测器940通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素执行帧内预测来产生当前块的预测块。
恢复器930基于运动补偿器920或帧内预测器940产生的预测块来恢复当前块。通过将解码器910产生的残差块与预测块相加来恢复当前块。由滤波器对恢复的当前块进行去块滤波，并随后存储在帧存储器960中，以用于对另一块或另一图像的预测。
图10是示出根据本发明示例性实施例的用于对图像进行帧间预测解码的方法的流程图。
参照图10，在操作1010，用于对图像进行帧间预测编码的设备接收包括关于当前块的数据的比特流，从接收的比特流提取关于第一pel单元中的第一运动矢量的数据和关于残差块的数据。对关于第一运动矢量的数据进行解码以恢复第一运动矢量，对关于残差块的数据进行熵解码、反量化，并随后进行离散余弦逆变换，以恢复残差块。
在操作1020，设备通过使用第一pel单元中的第一运动矢量来确定第一pel单元中的第一参考块。也就是说，根据第一运动矢量通过搜索参考图像来确定第一参考块。这里，如果参考图像不在第一pel单元中，则对参考图像进行插值，并随后通过搜索插值的参考图像来确定第一参考块。
当确定第一参考块时，通过使用与第一参考块相邻的像素和与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素来确定第二参考块。
通过执行插值来产生与第一参考块相邻的像素附近的子像素，通过将相邻于第一参考块的像素和产生的子像素与相邻于当前块的预解码的区域中包括的像素进行比较来估计第二运动矢量。
当估计了第二运动矢量时，根据第二运动矢量来确定第二参考块。在与第二运动矢量相同的像素单元中对参考图像进行插值，从插值的参考图像确定第二参考块。确定的第二参考块是当前块的预测块。
在操作1030，设备基于在操作1020确定的第二参考块来恢复当前块。也就是说，通过将第二参考块与在操作1010中产生的残差块相加来恢复当前块。
本发明也可被实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是存储其后可被计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如，通过互联网的数据传输)。计算机可读记录介质还可分布于联网的计算机系统，从而以分布方式存储和执行计算机可读代码。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (26)

1.一种对图像进行帧间预测编码的方法，所述方法包括：
通过使用当前块来搜索参考图像中的第一参考块，估计第一pel单元中的关于第一参考块的第一运动矢量；
通过使用与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量，基于第二运动矢量确定第二参考块；以及
基于第一运动矢量和第二参考块对当前块编码。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定第二运动矢量的步骤包括：
通过执行插值在与第一参考块相邻的像素附近产生子像素；
将相邻于第一参考块的像素和产生的子像素与相邻于当前块的预编码的区域中包括的像素进行比较；以及
基于比较的结果估计第二运动矢量。
3.如权利要求2所述的方法，其中，子像素在第二pel单元中，第二运动矢量在第二pel单元中。
4.如权利要求3所述的方法，其中，第一pel单元是四分之一pel单元，第二pel单元是八分之一pel单元。
5.如权利要求4所述的方法，其中，第二pel单元中的子像素是在上、下、左、右、左上、左下、右上和右下方向上距离与第一参考块相邻的像素八分之一pel单元的子像素。
6.如权利要求3所述的方法，其中，第一pel单元是四分之一pel单元，第二pel单元是小于八分之一pel单元的任意pel单元。
7.如权利要求1所述的方法，其中，编码的步骤还包括：
通过将当前块减去第二参考块来产生当前块的残差块；以及
对第一运动矢量和残差块编码。
8.一种对图像进行帧间预测解码的方法，所述方法包括：
接收包括关于当前块的数据的比特流，从接收的比特流提取第一pel单元中的关于第一运动矢量的数据和关于当前块的残差块的数据；
根据第一运动矢量确定第一参考块，通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来确定第二参考块；以及
基于第二参考块和残差块来恢复当前块。
9.如权利要求8所述的方法，其中，产生第二参考块的步骤包括：
通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量；以及
基于第二运动矢量确定第二参考块。
10.如权利要求9所述的方法，其中，估计第二运动矢量的步骤包括：
通过执行插值在与第一参考块相邻的像素附近产生子像素；
将与第一参考块相邻的像素和产生的子像素，以及与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素进行比较；以及
基于比较的结果估计第二运动矢量。
11.如权利要求10所述的方法，其中，子像素在第二pel单元中，第二运动矢量在第二pel单元中。
12.如权利要求11所述的方法，其中，第一pel单元是四分之一pel单元，第二pel单元是八分之一pel单元。
13.如权利要求12所述的方法，其中，第二pel单元中的子像素是在上、下、左、右、左上、左下、右上和右下方向上距离与第一参考块相邻的像素八分之一pel单元的子像素。
14.如权利要求11所述的方法，其中，第一pel单元是四分之一pel单元，第二pel单元是小于八分之一pel单元的任意pel单元。
15.如权利要求8所述的方法，其中，恢复的步骤包括：通过将当前块的残差块与第二参考块相加来恢复当前块。
16.一种对图像进行帧间预测编码的设备，所述设备包括：
第一运动估计器，通过使用当前块来搜索参考图像中的第一参考块，估计第一pel单元中的关于第一参考块的第一运动矢量；
第二运动估计器，通过使用与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量；
运动补偿器，基于第二运动矢量确定第二参考块；和
编码器，基于第一运动矢量和第二参考块对当前块编码。
17.如权利要求16所述的设备，其中，第二运动估计器通过执行插值在与第一参考块相邻的像素附近产生子像素；通过将相邻于第一参考块的像素和产生的子像素与相邻于当前块的预解码的区域中包括的像素进行比较来估计第二运动矢量。
18.如权利要求17所述的设备，其中，子像素在第二pel单元中，第二运动矢量在第二pel单元中。
19.如权利要求18所述的设备，其中，第一pel单元是四分之一pel单元，第二pel单元是八分之一pel单元。
20.一种对图像进行帧间预测解码的设备，所述设备包括：
解码器，接收包括关于当前块的数据的比特流，从接收的比特流提取第一pel单元中的关于第一运动矢量的数据和关于当前块的残差块的数据；
运动补偿器，根据第一运动矢量确定第一参考块，通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来确定第二参考块；以及
恢复器，基于确定的第二参考块和残差块来恢复当前块。
21.如权利要求20所述的设备，其中，运动补偿器包括：
第一补偿器，根据第一运动矢量确定第一参考块；
运动矢量估计器，通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量；以及
第二补偿器，根据第二运动矢量确定将在当前块的帧间预测中使用的第二参考块。
22.如权利要求21所述的设备，其中，运动矢量估计器通过执行插值在与第一参考块相邻的像素附近产生子像素，通过将相邻于第一参考块的像素和产生的子像素与相邻于当前块的预解码的区域中包括的像素进行比较来估计第二运动矢量。
23.如权利要求22所述的设备，其中，子像素在第二pel单元中，第二运动矢量在第二pel单元中。
24.如权利要求23所述的设备，其中，第一pel单元是四分之一pel单元，第二pel单元是八分之一pel单元。
25.一种记录有用于使计算机能够实现以下方法的一组指令的计算机可读记录介质：
通过使用当前块来搜索参考图像中的第一参考块，估计第一pel单元中的关于第一参考块的第一运动矢量；
通过使用与当前块相邻的预编码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来估计第二运动矢量，基于第二运动矢量确定第二参考块；以及
基于第一运动矢量和第二参考块对当前块编码。
26.一种记录有用于使计算机能够实现以下方法的一组指令的计算机可读记录介质：
接收包括关于当前块的数据的比特流，从接收的比特流提取第一pel单元中的关于第一运动矢量的数据和关于当前块的残差块的数据；
根据第一运动矢量确定第一参考块，通过使用与当前块相邻的预解码的区域中包括的像素以及与第一参考块相邻的像素来确定第二参考块；以及
基于第二参考块和残差块来恢复当前块。
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