CN102640495A - 运动向量编码/解码方法和装置及使用该方法和装置的图像编码/解码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及运动向量编码/解码方法和设备以及利用该方法和设备的图像编码/解码方法和设备。本发明提供了运动向量编码方法，该方法包括以下步骤：选择包括针对块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合；针对预测运动向量候选集合确定搜索范围；根据与图像解码设备预先约定的第一确定标准针对搜索范围内的各个搜索点，在一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为针对各个搜索点的预测运动向量；通过根据与图像解码设备未预先约定的第二确定标准针对各个搜索点在所述预测运动向量当中选择一个预测运动向量，来确定预测运动向量、差分运动向量和当前运动向量；以及将所述差分运动向量生成并编码为运动信息。根据本发明，通过使用更准确的预测运动向量，来对运动向量进行编码，并且不需要向经编码的数据添加用于标识预测运动向量的信息，由此提高了运动向量编码效率。

Description

运动向量编码/解码方法和装置及使用该方法和装置的图像编码/解码方法和装置

技术领域

本发明涉及对运动向量进行编码/解码的方法和设备以及利用该方法和设备对视频进行编码/解码的方法和设备。更具体地说，本发明涉及在不添加与用于对运动向量进行编码的预测运动向量相关的信息的情况下，通过使用更准确的预测运动向量对运动向量进行编码以在编码或解码视频的视频压缩领域实现更高的编码效率的方法和设备。

背景技术

在视频编码和解码领域中通常使用的运动向量编码和解码方法是通过使用空间定位周围块的运动向量作为预测运动向量来相对于对应的运动预测块对当前运动向量执行预测编码。换言之，由于当前块的运动向量（下文称为“当前运动向量”）与周围块的运动向量具有密切关系，首先通过预定方法从周围块的运动向量计算出当前运动向量的预测运动向量（PMV），并且仅对PMV的差分运动向量（DMV）进行编码，而不是对当前运动向量本身进行编码，以显著减少要编码的比特量，进而改进编码效率。此外，通过使用PMV充当初始搜索点的预定搜索范围执行运动估计，以使得在运动估计的处理中确定比该PMV更相似的运动向量。也就是说，估计了更准确的运动向量，同时增加了运动估计的处理中的收敛速率。

传统上，PMV与当前向量越相似，则越提高编码效率，实现运动向量的预测编码的更有效率的压缩。因此，通过生成多个预测运动向量候选（包括时间或空间-时间上相邻的块的运动向量或者通过将空间相邻块和时间相邻块的运动向量组合的方法计算出的其它运动向量，以及这些空间相邻块的运动向量）作为预测运动向量候选，以及估计并使用该多个预测运动向量当中最适于对当前运动向量进行编码的预测运动向量，可以进一步改进预测编码效率。此外，通过限定搜索范围（该搜索范围的中心是由各个预测运动向量所指示的位置）并在使用多个预测运动向量的同时执行运动估计所实现的更准确的运动向量估计可以进一步改进编码效率。

然而，为了在解码处理中从预测编码的差分运动向量正确地重建原始当前运动向量，需要从有限数量的预测运动向量候选当中识别出用作预测运动向量的PMV。为此，最简单的运动向量编码方法是针对当前运动向量在有限数量的预测运动向量候选当中选择最相似的预测运动向量并对所选择的预测运动向量以及关于预测运动向量的用于正常重建当前运动向量的信息一起进行编码的方法。前述方法可以通过使用在时间-空间可用的相邻块的运动向量当中与当前运动向量最相似的预测运动向量来改进编码效率，但是还需要对使用的预测运动向量的附加信息进行编码，从而使编码效率下降。

发明内容

技术问题

因此，本发明的主要方面是，当编码运动向量以对视频进行编码时，在不添加所使用的预测运动向量的信息的情况下，通过使用更加准确的预测运动向量来编码运动向量以实现更高的编码效率。

技术方案

本发明的一方面提供了一种对块的运动向量进行编码的运动向量编码方法，该方法包括以下步骤：选择包括针对所述块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合；针对所述预测运动向量候选集合确定搜索范围；根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准，针对搜索范围内的各个搜索点，在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为针对各个搜索点的预测运动向量；根据与视频解码设备未预先协定的第二确定标准针对各个搜索点在所述预测运动向量当中选择一个预测运动向量，确定预测运动向量、差分运动向量和当前运动向量；以及将所述差分运动向量生成并编码为运动信息。

本发明的另一方面提供了一种用于对块的运动向量进行编码的运动向量编码设备，该设备包括：预测运动向量候选选择器，其用于选择包括针对所述块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合；运动估计器，其用于针对所述预测运动向量候选集合确定搜索范围，根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准针对搜索范围内的各个搜索点，在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为针对各个搜索点的预测运动向量，根据与视频解码设备未预先协定的第二标准针对各个搜索点在所述预测运动向量当中选择一个预测运动向量，并且确定预测运动向量、差分运动向量和当前运动向量；以及运动信息编码器，其用于将所述差分运动向量生成并编码为运动信息。

本发明的另一方面提供了一种对块的运动向量进行解码的运动向量解码方法，该方法包括以下步骤：对经编码的运动信息进行解码并重建差分运动向量；选择包括针对所述块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合；针对根据所重建的差分运动向量的搜索点，根据与视频编码设备预先协定的第一确定标准在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量；以及通过使用所选择的预测运动向量和所重建的差分运动向量来重建当前运动向量。

本发明的另一方面提供了一种用于对块的运动向量进行解码的运动向量解码设备，该设备包括：运动信息解码器，其用于对经编码的运动信息进行解码，并重建差分运动向量；运动向量确定器，其用于选择包括针对所述块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合，针对根据所重建的差分运动向量的搜索点，根据与视频编码设备预先协定的第一确定标准在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量；以及运动向量重建器，其用于通过使用所选择的预测运动向量和所重建的差分运动向量来重建当前运动向量。

本发明的另一方面提供了一种以块为单位对视频进行编码的视频编码方法，该方法包括以下步骤：根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准以及与所述视频解码设备未预先协定的第二确定标准在一个或多个预测运动向量候选当中确定预测运动向量和差分运动向量；通过使用所确定的预测运动向量和差分运动向量来确定当前运动向量；将所述差分运动向量编码为针对当前块的运动信息；通过使用所确定的当前运动向量对所述当前块进行运动补偿，并生成预测块；从所述当前块中减去所述预测块并生成残留块；对所述残留块进行编码并生成经编码的残留数据；以及生成并输出包括所编码的残留数据和所编码的运动信息的经编码的数据。

本发明的另一方面提供了一种用于以块为单位对视频进行编码的视频编码设备，该设备包括：运动向量编码器，其用于根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准以及与所述视频解码设备未预先协定的第二确定标准在一个或多个预测运动向量候选当中确定预测运动向量和差分运动向量，通过使用所确定的预测运动向量和差分运动向量来确定当前运动向量，将所述差分运动向量编码为针对当前块的运动信息；运动补偿器，其用于通过使用所确定的当前运动向量来对所述当前块进行运动补偿，以生成预测块；减法器，其用于从所述当前块中减去所述预测块，以生成残留块；编码器，其用于对所述残留块进行编码以生成经编码的残留数据；以及编码数据生成器，其用于生成并输出包括所编码的残留数据和所编码的运动信息的经编码的数据。

本发明的另一个方面提供了一种以块为单位对视频进行解码的视频解码方法，该方法包括以下步骤：从经编码的数据中提取经编码的运动信息并对该经编码的运动信息进行解码，以重建差分运动向量；针对根据所重建的差分运动向量的搜索点，根据与视频编码设备预先协定的第一确定标准在一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量；通过使用所重建的差分运动向量和所选择的预测运动向量来重建当前运动向量；通过使用所重建的当前运动向量来对当前块进行运动补偿，以生成预测块；从所述经编码的数据中提取经编码的残留数据并对该经编码的残留数据进行解码，以重建残留块；以及将所重建的残留块与所述预测块相加，以重建所述当前块。

本发明的另一方面提供了一种用于以块为单位对视频进行解码的视频解码设备，该设备包括：信息提取器，其用于从经编码的数据中提取经编码的运动信息和经编码的残留数据；运动向量解码器，其用于对经编码的运动信息进行解码，以重建差分运动向量，针对根据所重建的差分运动向量的搜索点，根据与视频编码设备预先协定的第一确定标准在一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量，以及通过使用所重建的差分运动向量和所选择的预测运动向量来重建当前运动向量；运动补偿器，其用于通过使用所重建的当前运动向量来对当前块进行运动补偿，以生成预测块；解码器，其用于对所述经编码的残留数据进行解码，以重建残留块；以及加法器，其用于将所重建的残留块与所述预测块相加，以重建所述当前块。

有益效果

根据上述的本发明，本发明可以通过使用更准确的预测运动向量来对所述运动向量进行编码，并且无需对所编码的数据添加用于识别所述预测运动向量的信息，从而改进了运动向量编码的效率。

附图说明

图1是例示根据H.264/AVC标准对运动向量进行编码的处理的图示；

图2是例示用于熵编码的每符号比特数的表；

图3是示意性例示根据本发明的一方面的视频编码设备的框图；

图4是示意性例示根据本发明的一方面的运动向量编码设备的框图；

图5是示意性例示根据本发明的一方面的运动估计器的框图；

图6是例示根据本发明的一方面的搜索范围以及根据所述搜索范围确定的单个搜索范围的图示；

图7是例示相邻像素模板匹配方法的图示；

图8是例示根据本发明的一方面的对运动向量编码的方法的流程图；

图9是示意性例示根据本发明的一方面的视频解码设备的框图；

图10是示意性例示根据本发明的一方面的运动向量解码设备的框图；

图11是示意性例示根据本发明的一方面的运动向量确定器的框图；

图12是例示根据本发明的一方面的对运动向量进行解码的方法的流程图；以及

图13是例示根据本发明的一方面的对当前块的运动信息进行编码和解码的处理的表。

具体实施方式

下文将参照附图详细描述本发明的多个方面。在以下描述中，尽管在不同的附图中示出，但是用相同的附图标记来表示相同的元件。此外，在本发明的以下描述中，当对并入本文的已知功能和构造的详细描述使得本发明的主题不清晰时，将省略这些详细描述。

另外，在描述本发明的组件时，可以使用诸如第一、第二、A、B、（a）和（b）的词语。这些词语仅出于将一个组件与其它组件相区分的目的而不暗示或意指这些组件的实质、顺序或次序。如果将组件描述为“连接”、“耦接”或“链接”到其它组件，则这些组件不仅可以直接“连接”、“耦接”或“链接”到其它组件而且可以经由第三组件间接地“连接”、“耦接”或“链接”到其它组件。

下文描述的视频编码设备、视频解码设备、运动向量编码设备或运动向量解码设备可以是个人计算机（PC）、笔记本计算机、个人数字助理（PDA）、便携式多媒体播放器（PMP）、便携式游戏机（PSP）或移动通信终端，并且表示配备有例如通信装置的各种设备，这些通信装置例如为用于执行各种装置或有线/无线通信网络之间的通信的调制解调器、用于存储对运动向量进行编码和解码或者利用这些运动向量对视频进行编码或解码的各种程序和数据的存储器以及用于执行程序以实现操作和控制的微处理器。

此外，由视频编码设备编码为经编码的数据或比特流的视频可以实时或非实时地发送到用于对所编码的数据或比特流进行解码的视频解码设备，所编码的数据或比特流在经由有线/无线通信网络（包括互联网、短距离无线通信网络、无线LAN网络、还称为WiMax网络的WiBro（无线宽带）以及移动通信网络或诸如电缆或USB（通用串行总线）的通信接口）发送以后在该视频解码设备处被重建和再现为视频。

此外，尽管视频编码设备和视频解码设备可以配备有通过使用运动估计和运动补偿来执行帧间预测以及帧内预测的功能，但这与本发明的各个方面缺乏直接关联，为了避免任何混淆，将提供详细描述。

视频通常包括一系列的图片，各个图片被分为诸如块的预定区域。当每个图片被分成块时，各个块根据分类的方法被分类为帧内块（intra block）或帧间块（inter block）。帧内块是指通过当前图片内的帧内预测编码进行编码的块，在该当前图片中，执行当前编码，以通过利用经过先前编码和解码的重建块的像素来预测当前块并接着对预测块相对于当前块的像素的差值进行编码生成预测块。帧间块是指通过帧间预测编码进行编码的块，该帧间预测编码通过帧间预测编码进行编码的块，该帧间预测编码通过参照一个或多个过往图片或将来图片预测当前图片中的当前块并接着对预测块与当前块的差值进行编码来生成预测块。这里，将对当前图片进行编码和解码时参照的图片称为基准图片。

图1是例示根据H.264/AVC标准对运动向量进行编码的处理的图示。

在图1中，块D指要对运动向量进行编码的当前块，块A、块B和块C指块D的周围块。

和

分别被限定为块A、块B、块C和块D的运动向量，并分别具有水平分量

以及垂直分量

当前块的运动向量（本文称为“当前运动向量”）

是（2，0），周围块的运动向量

和

分别是(2，0)、(2，1)和(2，2)。此外，当前块的运动向量的预测运动向量（PMV）

由式1来计算，并且预测运动向量

具有水平分量PMV_x ^D和垂直分量PMV_y ^D。

$\stackrel{\→}{{\mathrm{PMV}}^D}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PMV}}_x^D\\ {\mathrm{PMV}}_y^D\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Median}({\mathrm{MV}}_x^A,{\mathrm{MV}}_x^B,{\mathrm{MV}}_x^C)\\ \mathrm{Median}({\mathrm{MV}}_y^A,{\mathrm{MV}}_y^B,{\mathrm{MV}}_y^C)\end{array}\right]$ 式1

参照式1，可以识别出当前运动向量的预测运动向量由Median(.)来计算，该Median(.)计算周围块（块A、块B和块C）的运动向量的中值。当利用式1得到当前运动向量

的预测运动向量

时，可以利用式2计算通过对预测运动向量与要进行编码的当前运动向量求差值得到的差分运动向量

并且通过诸如熵编码的预定义方法来对该差分运动向量进行编码，接着存储（或发送）该差分运动向量。

$\stackrel{\→}{{\mathrm{DMV}}^D}=\stackrel{\→}{{\mathrm{MV}}^D}-\stackrel{\→}{{\mathrm{PMV}}^D}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{MV}}_x^D-{\mathrm{PMV}}_x^D\\ {\mathrm{MV}}_y^D-{\mathrm{PMV}}_y^D\end{array}\right]$ 式2

如图1所示，当当前运动向量

是（2，0）时，利用式1的中值得到的预测运动向量是（2，1），通过式2得到的差分运动向量

是（0，-1）。

图2是例示用于熵编码的每符号比特数的表。

当利用图2所示的用于熵编码的表对参照图1所述的差分运动向量

进行编码时，需要四个比特（一个比特用于水平分量，三个比特用于垂直分量）。同时，当

（2，0）用作预测运动向量时，差分运动向量

变成（0，0），使得对差分运动向量

（0，0）进行编码所需的比特数是两个（一个比特用于水平分量，一个比特用于垂直分量）。因此，相比于采用利用中值的预测运动向量的方法，可以实现两个比特的减少。

然而，为了如上所述使用

作为预测运动向量，由于还需要发送

和

中哪个用作预测运动向量的信息，因而不能确保提高的压缩效率。因此，需要在不添加关于已经被使用的预测值的信息的情况下使用更准确的预测值来对运动向量进行编码的方法，以实现更高的编码效率。

图3是示意性例示根据本发明的一方面的视频编码设备的框图。

参照图3，根据本发明的一方面的视频编码设备300包括运动向量编码器310、运动补偿器320、减法器330、残留数据编码器340、熵编码器350、编码数据生成器360、残留数据解码器370、加法器380、基准图片存储器390和控制器392。

运动向量编码器310根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准来从一个或多个预测运动向量候选确定预测运动向量和差分运动向量，并且与视频解码设备未预先协定的第二确定标准通过使用所确定的差分运动向量来确定当前运动向量，并将该差分运动向量编码为关于当前块的运动信息。

与视频解码设备预先协定的第一确定标准中的“预先协定”的含义是视频编码设备和视频解码设备共同具有用于预设确定的基本信息，并且它们可以通过使用该基本信息来做出同一确定。也就是说，与视频解码设备预先协定的第一确定标准是指在视频编码设备与视频解码设备之间相同地设定用于做出某一确定的标准，并且视频编码设备和视频解码设备中共同包括用于做出该确定的基本信息。

此外，“未预先协定”的含义是视频编码设备独立地做出某一确定，并且用于做出该确定的基本信息被包括在视频编码设备中而不被包括在视频解码设备中，从而仅在视频编码设备中执行该确定处理。因此，没有与视频解码设备预先协定的第二确定标准是指专属于视频编码设备的确定标准，并且是指用于做出某一确定的标准以及用于做出该确定的基本信息仅设定在视频编码设备中，而不设定在视频解码设备中。

为此，运动向量编码器310从控制器392接收用于运动预测的多个块模式当中的一个块模式，并参照存储在基准图片存储器390中的至少一个基准图片来估计与输入块模式相对应的、当前要以像素为单位（例如，按照16×16像素单位、16×8像素单位、8×16像素单位、8×8像素单位、8×4像素单位、4×8像素单位和4×4像素单位）进行编码的块的运动向量。

这里，块模式是指当前块的编码模式。例如，该块模式可以是关于块模式是否为诸如帧间16×16和帧间8×4的帧间预测模式以及用于帧间预测模式的块的尺寸的信息。此外，该块是划分视频以便于对视频进行编码的像素单位，并且可以是诸如4×4像素单位和4×8像素单位的矩形或方形的像素单位。然而，视频并不总是以块为单位进行编码，并且可以以标准区域或非标准区域为单位进行编码。下文中，为便于描述，视频按照块为单位进行编码。

在这种情况下，运动向量编码器310可以从控制器392直接接收指示基准图片的信息，并且参照通过所接收到的信息识别的基准图片来估计当前块的运动向量。另选地，运动向量编码器310可以从控制器392仅接收块模式。当运动向量编码器310仅接收块模式时，运动向量编码器310可以计算包括当前块的图片（下文称为“当前图片”）和暂时位于周边区域的所有可用基准图片中的每一个之间的差值，并基于具有最小差值的基准图片来估计当前运动向量。运动向量编码器310可以通过对所估计的运动向量进行编码来提供关于基准图片的运动信息和索引信息。这里，运动信息是指在运动向量解码器或视频解码装置中用于当前块的运动补偿的运动信息，并且可以是当前运动向量或差分运动向量。

运动补偿器320通过使用由运动向量编码器310确定的当前运动向量来对当前块进行运动补偿并生成预测块。为此，运动补偿器320从运动向量编码器310接收关于基准图片的运动信息和索引信息，并通过使用所接收到的运动信息来对基准图片执行运动补偿，以生成预测块。

减法器330从当前块中减去预测块以生成残留块。也就是说，减法器330通过从当前块的原始像素值中减去预测块的预测像素值来生成包括残留信号的残留块。

残留数据编码器340对残留块进行变换和量化。具体地说，残留数据编码器340将残留块的残留信号变换至频域，以将残留块的各个残留信号变换为变换系数，并对具有变换系数的残留块进行量化，生成具有经量化的变换系数的残留块。这里，残留数据编码器340可以通过使用将空间轴中的视频信号变换到频率轴的各种变换技术（诸如哈达玛变换和基于离散余弦变换（DCT）的变换）将残留信号变换到频域中。这里，变换到频率域的残留信号可以是变换系数。此外，残留数据编码器340可以通过使用它们的各种改进选项当中的死区一致性阈值量化（DZUTQ）或量化加权矩阵来对残留块的变换系数进行量化。

此外，以上已经描述了残留数据编码器340对残留块进行变换和量化，但是残留数据编码器340可以不对残留块进行变换和量化。也就是说，残留数据编码器340可以不执行变换或量化，或者可以在不将残留块变换成变换系数的情况下仅执行残留块的量化，或者可以对残留块进行变换而后不对残留块进行量化。当残留数据编码器340不执行变换也不执行量化时，残留数据编码器340可以从根据本发明的该方面的视频编码设备300中省略。

熵编码器350对从残留数据编码器340输出的残留块进行熵编码并输出经编码的残留数据。也就是说，熵编码器350通过按照包括锯齿扫描的各种扫描方法对残留块的量化变换系数、变换系数或残留信号进行扫描来生成量化变换系数串、变换系数串或残留信号串，通过使用诸如熵编码技术的各种编码技术来对所生成的量化变换系数串、变换系数串或残留信号串进行编码。此外，残留数据编码器340和熵编码器350的功能可以实现为单个组合编码器。也就是说，当残留数据编码器340和熵编码器350实现为一个编码器时，其对残留块进行编码并生成经编码的残留数据。

编码数据生成器360生成并输出包括编码残留数据和编码运动信息的编码数据。也就是说，编码数据生成器360生成并输出包括从编码器或熵编码器350输出的编码残留数据以及从运动向量编码器310输出的编码运动信息的编码数据。此外，编码数据生成器360在输出编码数据时将从控制器392输出的或预设的关于当前块的块模式的信息添加到编码数据。编码数据生成器360可以利用复用器（MUX）来实现。

残留数据解码器370对由残留数据编码器340量化的残留块进行逆量化和逆变换。也就是说，残留数据解码器370对量化残留块的量化变换系数进行逆量化，以生成具有这些变换系数的残留块，并且对经逆量化的残留块进行逆变换，以生成具有残留信号的残留块（即，重建的残留块）。这里，残留数据解码器370可以通过逆应用在残留数据编码器340中使用的变换技术和量化技术来执行逆变换和逆量化。此外，当残留数据编码器340仅执行变换而不执行量化时，残留数据解码器370可以执行逆变换而不执行逆量化，并且当残留数据编码器340仅执行量化而不执行变换时，残留数据解码器370可以仅执行逆量化而不执行逆变换。如果残留数据编码器既不执行变换也不执行量化，或者没有被包括在视频编码设备300中，则残留数据解码器370可以既不执行逆变换也不执行逆量化，或者可以不被包括在视频编码设备300中。

加法器380将由运动补偿器320进行运动补偿并输出的预测块与由残留数据解码器370重建的残留块相加，以重建当前块。基准图片存储器390以图片为单位存储从加法器380输出的经重建的当前块作为基准图片，以使得当运动向量编码器310或运动向量补偿器320对运动进行估计或补偿以便在将来对当前块的下一块或者不同块进行编码时，所重建的当前块可以被用作基准图片。

控制器392将预定的优化标准（例如，率失真优化标准）应用于当前块中可选择的、视频中的要编码的块模式，并针对当前块确定块模式（例如，具有最小率失真损失的块模式）。如果块模式在视频编码设备300中被预设，则控制器392不必被包括在视频编码设备300中，并且可以可选地省略，但是在不被省略的情况下，其可以用来控制视频编码设备300内的各个组件的一般操作。

尽管图3中未示出，但是根据本发明的该方面的视频编码设备300可以附加地包括用于帧内预测的帧内预测器以及用于对所重建的当前块进行解块滤波（deblockingfiltering）的解块滤波器。残留数据编码器340和残留数据解码器370可以附加地针对特定图片（例如，帧内图片）执行变换和量化（或逆变换和逆量化）。这里，解块滤波是指用于减少在以块为单位对视频进行编码时生成的块失真的操作，其可以选择性地使用将解块滤波器应用于块边界和宏块边界的方法、将解块滤波器仅应用于宏块边界的方法或者不使用解块滤波器的方法中的一种。

下文将参照图4详细说明前述的运动向量编码器310。

图4是示意性例示根据本发明的一方面的运动向量编码设备的框图。

根据本发明的一方面的运动向量编码设备可以用参照图3所述的根据本发明的该方面的视频编码设备300中的运动向量编码器310来实现，并且因此运动向量编码器将被称为运动向量编码器310，以方便下文描述。

根据本发明的该方面的运动向量编码器310可以包括预测运动向量候选选择器410、运动估计器420以及运动信息编码器430。

预测运动向量候选选择器410选择包括用于块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合。也就是说，根据运动向量编码器310与运动向量解码器之间或者视频编码设备300与视频解码设备之间预先协定的方法，预测运动向量候选选择器410选择包括N个不同预测运动向量候选的预测运动向量候选集合（CS），该N个不同预测运动向量候选可用作当前运动向量的预测运动向量。如图1所示，预测运动向量候选集合CS的示例可包括当前块的周围块A、B和C的运动向量。在这种情况下， $\mathrm{CS}=\{\stackrel{\→}{{\mathrm{MV}}^A},\stackrel{\→}{{\mathrm{MV}}^B},\stackrel{\→}{{\mathrm{MV}}^C}\}.$

然而，更一般地说，预测运动向量候选集合CS可包括根据实现方法或根据需要被选作预测运动向量候选的多个各种运动向量。例如，与基准图片中的当前块具有相同位置的块的运动向量或者空间轴中的周围块的运动向量可用作预测运动向量候选。在其它情况下，与不同层中当前块的位置相对应的块的运动向量或者不同层中当前块的位置的空间轴上的周围块的运动向量可被用作预测运动向量候选。此外，通过使用前述运动向量计算出的另一运动向量（例如，前述运动向量的平均值或中值，或者前述运动向量的标量倍数）可被包括在预测运动向量候选中。最后，当不存在周围块A、B和C的运动向量的中值或者可用的预测运动向量候选时，预定值（例如，（0，0））可用作预测运动向量候选。也就是说，在运动向量编码器310与运动向量解码器之间或者在视频编码设备300与视频解码设备之间预先协定CS的定义的前提下，可在各种方法中定义预测运动向量候选集合CS。

运动估计器420根据预测运动向量候选集合CS来确定搜索范围，根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准针对各个搜索点从一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量，针对包括在各个搜索范围中的各个搜索点，根据没有与视频解码设备预先协定的第二确定标准来针对搜索点选择预测运动向量当中的一个预测运动向量，并且确定预测运动向量、差分运动向量和当前运动向量。也就是说，运动估计器420针对包括在预测运动向量候选选择器410中限定的预测运动向量候选集合CS中的N个不同预测运动向量候选确定搜索范围，并按照根据本发明的一方面的预定运动估计处理来确定预测运动向量、差分运动向量和对应的当前运动向量。

运动信息编码器430生成并编码差分运动向量为运动信息。也就是说，运动信息编码器430通过诸如熵编码的预定义方法对由运动估计器420所确定的关于当前运动向量的运动信息（即，作为当前运动向量与预测运动向量之间的差值的差分运动向量）进行编码。

下文将参照图5更详细地说明前述的运动估计器420。

图5是示意性例示根据本发明的一方面的运动估计器的框图。

根据本发明的该方面的运动估计器420包括搜索范围确定器510、预测运动向量确定器520和运动信息确定器530。

搜索范围确定器510确定针对包括在预测运动向量候选选择器410中限定的预测运动向量候选集合CS中的N个不同预测运动向量候选的搜索范围。该搜索范围可以确定为预定范围，并且可以针对各个预测运动向量候选相同地或不同地确定。例如，如果存在三个预测运动向量候选并且搜索范围被设定为从中心点以±1个像素为单位延伸的范围（下文称为“±1个像素”），则针对该三个预测运动向量候选的搜索范围可以相同地确定为±1个像素的范围，但是针对两个预测运动向量候选的搜索范围可以相同地确定为±1个像素的范围，而针对剩余一个预测运动向量候选的搜索范围可以确定为±3个像素的范围。下文中，针对各个预测运动向量候选所确定的搜索范围被称为单个搜索范围。

下文将参照图6描述根据本发明的一方面的搜索范围以及根据该搜索范围确定的单个搜索范围。

图6A例示相同地确定的单个搜索范围，图6B例示不同地确定的单个搜索范围。假设在图6A和图6B中，在预测运动向量候选选择器410中限定的预测运动向量候选集合CS是包括图1所示的当前块的周围块A、B和C的运动向量的 $\mathrm{CS}=\{\stackrel{\→}{{\mathrm{MV}}^A},\stackrel{\→}{{\mathrm{MV}}^B},\stackrel{\→}{{\mathrm{MV}}^C}\},$ 搜索范围是±1个像素的范围。

在±1个像素的范围中搜索范围SR的搜索点i具有九个搜索点(-1，0)、(0，1)、(1，1)、(-1，1)、(0，0)、(1，0)、(-1，-1)、(0，-1)和(1，-1)，而图6A和图6B例示作为搜索范围的中心点的搜索点（0，0），以方便描述。这样，当搜索范围同样地应用于各个预测运动向量候选时，如图6A所示确定单个搜索范围SR₁、SR₂和SR₃。由于相同的搜索范围应用于各个预测运动向量候选，所以单个搜索范围SR₁、SR₂和SR₃具有相同大小的搜索范围。

然而，当搜索范围不同地应用于各个预测运动向量候选时，可以如图6B所示确定单个搜索范围SR₁、SR₂和SR₃。在图6B中，单个搜索范围SR₁被确定为小于该搜索范围，单个搜索范围SR₂被确定为大于该搜索范围，并且单个搜索范围SR₃被确定为具有与该搜索范围相同的大小。这样，当这些搜索范围不同地应用于各个预测运动向量候选时，最大的单个搜索范围可以被确定为最终的搜索范围。在图6B中，与最大的单个搜索范围SR₃具有相同大小的搜索范围被确定为最终搜索范围。

如上所述，例如，当针对各个预测运动向量候选不同地确定这些搜索范围时，这些预测运动向量候选当中的一些预测运动向量候选与其它预测运动向量候选具有非常低的相似度。也就是说，当一些预测运动向量候选与其它预测运动向量候选具有非常低的相似度时，可以确定，一些预测运动向量候选很可能与当前运动向量具有非常低的相似度。因此，在这种情况下，这些搜索范围可以不同地（例如，以大尺寸或小尺寸）应用于对应的预测运动向量候选。

此外，单个搜索范围的数量可以根据预测运动向量候选选择器410的结果来不同地限定。例如，当预测运动向量候选选择器410中限定的预测运动向量候选集合包括周围块A、B和C的运动向量的仅一个中值时，运动估计器420可以基于一个预测运动向量候选确定一个单个搜索范围。也就是说，在运动向量编码器310与运动向量解码器之间或者视频编码设备300与视频解码设备之间预先协定单个搜索范围的定义的前提下，可以利用各种方法来限定针对预测运动向量候选的单个搜索范围的数量和大小。

此外，当搜索范围应用于各个预测运动向量候选并且确定单个搜索范围时，搜索范围的各个搜索点i表示基于各个预测运动向量候选确定的各个单个搜索范围内的位置，以使得搜索范围的各个搜索点i与基于各个预测运动向量候选的差分运动向量候选相同。

针对搜索范围确定器510中确定的搜索范围的各个搜索点，预测运动向量确定器520从N个不同预测运动向量候选当中选择运动向量解码器或视频解码设备可根据预定的第一确定标准来自己确定的一个预测运动向量候选作为预测运动向量。在这种情况下，搜索范围内的各个搜索点是差分运动向量。也就是说，由于搜索范围内的一个搜索点是指N个预测运动向量候选的相同的差分运动向量，则搜索范围内的搜索点的变化与各个单个搜索范围中可搜索的所有运动向量的差分运动向量的变化相同。因此，执行确定针对搜索范围内的各个搜索点的预测运动向量的处理。这里，优选的是，相邻像素模板匹配（TM）方法被用作图7所示的预定第一确定标准f(.)，并且相邻像素TM方法可如图7所示通过式3来计算。

$\stackrel{\→}{{\mathrm{PMV}}_i^{\mathrm{opt}}}=\underset{\stackrel{\→}{\mathrm{PMVC}}\∈\mathrm{CS}}{\arg \min }f\left(\stackrel{\→}{\mathrm{PMVC}}\right|i)$

$f\left(\stackrel{\→}{\mathrm{PMVC}}\right|i)=\mathrm{TM}\left(\stackrel{\→}{\mathrm{PMVC}}\right|i)$

$=\underset{m\∈\mathrm{TMS}}{\mathrm{\Σ}}{\{\mathrm{REF}1(\stackrel{\→}{\mathrm{PMVC}}+i,m)-\mathrm{CUR}1\left(m\right)\}}^2$ 式3

式3中，i表示指定搜索范围内的搜索点的索引，

表示预测运动向量候选。也就是说，针对各个搜索点的预测运动向量

是从针对预定搜索点i的CS中包括的N个预测运动向量候选

选出的，并且对所有搜索点（或者所有差分运动向量）重复执行这种处理，其中该预测运动向量

是用于使第一确定标准f（.）最小化的一个预测运动向量。这里，

表示用于使针对搜索点i的第一确定标准f（.）最小的预测运动向量。

在这种情况下，根据相邻像素TM方法，针对包括模板匹配集合（TMS）中相邻块的有限数量的像素（该模板匹配集合是其相对位置由索引m进行限定的像素的集合，m指定用于相邻像素TM的像素的位置），针对在相同位置包括在搜索点中的N个不同预测运动向量候选中的每一个的基准图片的对应像素

与当前图片的对应像素CUR1(m)之间的差的预定函数值被计算为预测误差值。当前图片的对应像素CUR1(m)是完整的编码和解码之后的重建视频，使得运动向量编码器310和运动向量解码器或者视频编码设备300和视频解码设备可以知晓关于当前图片的对应像素CUR1(m)的信息。

式3中，平方差的和（SSD）被用作用于计算预测误差的预定函数，但是可以根据本发明的该方面的应用和目的使用包括绝对差的和（SAD）的其它函数。此外，如果预测运动向量还可以由运动向量解码器或视频解码设备自动地基于第一确定标准（该标准以与运动向量编码器310或视频编码设备300预先协定第一确定标准的定义为前提）通过使用重建数据（例如，与基准图片和当前图片中的当前块对应的重建的周围像素的值）以及图3所示的相邻像素TM方法来确定，则预定第一确定标准可以是任意标准。也就是说，在第一确定标准预先在运动向量编码器310和运动向量解码器之间或者视频编码设备300与视频解码设备之间共享的前提下，根据本发明的该方面的应用和目的，第一确定标准可以利用包括边界匹配方法的各种方法来限定。

运动信息确定器530根据预定的第二确定标准在由预测运动向量确定器520所确定的搜索范围内确定所有预测运动向量中的差分运动向量。这里，第二确定标准优选地是式4所示的率失真优化，但是可以是其它方法。

$\stackrel{\→}{{\mathrm{DMV}}^{\mathrm{opt}}}=\underset{i\∈\mathrm{SR}}{\arg \min }g\left(i\right|\stackrel{\→}{{\mathrm{PMV}}_i^{\mathrm{opt}}})$

$g\left(i\right|\stackrel{\→}{{\mathrm{PMV}}_i^{\mathrm{opt}}})=J\left(i\right|\stackrel{\→}{{\mathrm{PMV}}_i^{\mathrm{opt}}})$

$=D(i+\stackrel{\→}{{\mathrm{PMV}}_i^{\mathrm{opt}}})+\mathrm{\λR}\left(i\right)$ 式4

式4可以通过使用式3最终表示为式5。

$\stackrel{\→}{{\mathrm{DMV}}^{\mathrm{opt}}}=\underset{i\∈\mathrm{SR}}{\arg \min }g\left\{i\right|\underset{\stackrel{\→}{\mathrm{PMVC}}\∈\mathrm{CS}}{\arg \min }f\left(\stackrel{\→}{\mathrm{PMVC}}\right|i)\}$ 式5

在式4中，

是针对由搜索范围确定器510确定的搜索范围内的各个搜索点的预测运动向量，其由预测运动向量确定器520确定或者由运动向量解码器或视频解码设备自己确定。因此，最终确定的

是指通过使用由运动向量解码器或视频解码设备本身确定的预测运动向量在差分运动向量当中用于使第二确定标准f（.）最小化的差分运动向量，并且通过前述处理确定的预测运动向量和差分运动向量被代入式6，从而计算当前运动向量

$\stackrel{\→}{\mathrm{MV}}=\stackrel{\→}{{\mathrm{PMV}}_i^{\mathrm{opt}}}+\stackrel{\→}{{\mathrm{DMV}}^{\mathrm{opt}}}$ 式6

由式6计算的当前运动向量可以利用根据本发明的该方面的应用和目的的各种方法来限定。

如上所述，第二确定标准g(.)优选地是率失真优化函数J(.)，但是可以利用根据本发明的该方面的应用和目的的各种方法来限定。例如，第二确定标准g(.)可以使用省略了率函数R(.)以减小运动向量编码器310或视频编码设备300的复杂度的率失真优化函数，或者在率函数R(.)中使用的

采用诸如中值的预定缺省值而不是采用由预测运动向量确定器520得到的预测运动向量的率失真优化函数。

图8是例示根据本发明的一方面的对运动向量编码的方法的流程图。

根据本发明的该方面的编码运动向量的方法，运动向量编码器310选择包括用于块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合，确定针对预测运动向量候选集合的搜索范围，针对搜索范围内的各个搜索点根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准从一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量，针对各个搜索点从预测运动向量当中根据没有与视频解码设备预先协定的第二确定标准选择一个预测运动向量来确定预测运动向量、差分运动向量和当前运动向量，并且生成并编码差分运动向量作为运动信息。

为了参照图8具体地描述根据本发明的该方面的对运动向量进行编码的方法，视频编码设备300的运动向量编码器310根据与视频解码设备或运动向量解码设备预先约定的预定方法选择包括N个不同预测运动向量候选（该N个不同预测运动向量候选可用作当前运动向量的预测运动向量）的预测运动向量候选集合CS（S810），针对包括在预测运动向量候选集合CS中的N个不同的预测运动向量候选确定搜索范围（S820），从针对所确定的搜索范围内各个搜索点的N个不同预测运动向量候选当中选择由视频解码设备或运动向量解码器自身根据第一确定标准确定的一个预测运动向量候选作为针对各个搜索点的预测运动向量（S830），根据第二确定标准从使用各个搜索点的预测运动向量的差分运动向量当中确定一个运动向量作为针对当前运动向量的差分运动向量（S840），以及将所确定的差分运动向量编码为运动信息（S850）。

在步骤S810中，运动向量编码器310可以通过执行与参照图4所述的由预测运动向量候选选择器410选择预测运动向量候选集合相同的处理，来选择可用作当前运动向量的预测运动向量的包括N个不同的预测运动向量候选的预测运动向量候选集合。

在步骤S820中，运动向量编码器310通过执行与参照图5所述的由搜索范围确定器510确定搜索范围相同的处理，来确定针对包括在预测运动向量候选集合CS中的N个不同预测运动向量候选的搜索范围。

在步骤S830中，通过执行与参照图5所述的由预测运动向量确定器520确定预测运动向量相同的处理，运动向量编码器310根据第一确定标准从针对各个搜索点的N个预测运动向量候选当中确定可由运动向量解码器或视频解码设备自身确定的一个预测运动向量作为针对各个搜索点的预测运动向量，其中该各个搜索点被指定为在针对N个不同预测运动向量候选的搜索范围内的差分运动向量。

在步骤S840中，运动向量编码器310根据第二确定标准针对由搜索范围确定器510确定的搜索范围内的各个搜索点在预测运动向量当中选择一个运动向量，并将所选择的运动向量确定为差分运动向量，接着通过执行与参照图5所述的由运动信息确定器530确定当前运动向量以及当前运动向量的差分运动向量相同的处理，根据所确定的差分运动向量来确定当前运动向量。

在步骤S850中，运动向量编码器310通过执行与参照图5所述的由运动信息编码器430对运动信息进行编码的相同的处理，来对在运动估计器420中确定的运动信息（例如，差分运动向量）进行编码。

此外，图8例示了根据本发明的一方面对运动向量编码的方法，并且该方法可以在不脱离本发明的实质特性的范围的情况下进行各种修改和实现。例如，不一定需要执行图8所述的各个步骤，根据需要一些或全部步骤可以选择性地省略或者以其它步骤代替，并且一些或者全部步骤的顺序也可以选择性地改变或者并行执行。

图9是示意性例示根据本发明的一方面的视频解码设备的框图。

参照图9，根据本发明的该方面的视频解码设备900包括信息提取器910、熵解码器920、残留数据解码器930、运动向量解码器940、运动补偿器950、加法器960和基准图片存储器970。

信息提取器910从经编码的数据中提取经编码的运动信息和经编码的残留数据。为此，信息提取器910接收经编码的数据并提取关于块模式的信息（例如标识），并且输出所提取的关于块模式的信息。此外，当块模式是运动向量省略模式（例如，当块模式是帧内16×16模式或帧内4×4模式时），信息提取器910可以在不从经编码的数据中提取运动信息的情况下提取并输出经编码的残留数据。同时，当块模式不是运动向量省略模式（例如，当块模式是帧间16×16模式、帧间4×4模式或P8×8模式时）时，信息提取器910从经编码的数据中提取经编码的运动信息和经编码的残留数据，并输出所提取的运动信息和残留数据。在这种情况下，信息提取器910可以附加地从经编码的数据中提取关于基准图片的索引信息，并输出所提取的索引信息。信息提取器910传统上可以利用解复用器来实现，但是根据实现方案或者根据需要可以附加地具有熵解码功能。

熵解码器920对从信息提取器910输出的经编码的残留数据进行解码。也就是说，熵解码器920通过利用熵编码方法解码经编码的残留数据的二进制数据来生成量化的变换系数串，并生成具有量化变换系数的残留块，该量化变换系数是按照逆锯齿扫描或其它各种扫描方法对所生成的量化变换系数串进行逆扫描所得到的。如果经编码的残留数据的二进制数据是对变换系数进行了编码的二进制数据，则由熵解码器920解码的残留块可以是具有变换系数的残留块。如果经编码的残留数据的二进制数据是对没有进行变换和量化的残留信号进行了编码的二进制数据，则由熵解码器920解码的残留块可以是具有残留信号的残留块。

残留数据解码器930对由熵解码器920解码的残留块进行逆量化和逆变换，以重建残留块。也就是说，残留数据解码器930对从熵解码器920输出的经解码的残留块的量化变换系数进行逆量化，并对经逆量化的变换系数进行逆变换，以重建具有残留信号的残留块。如果由熵解码器920解码的残留块具有经量化的变换系数，则残留数据解码器930执行逆量化和逆变换这两者，而由熵解码器920解码的残留块具有变换系数，则残留数据解码器930不执行逆量化，而仅执行逆变换。此外，如果由熵解码器920解码的残留块仅具有残留信号，则残留数据解码器930不执行逆量化也不执行逆变换，或者可以在视频解码设备900中省略残留数据解码器930。此外，尽管图9例示了视频解码设备独立地包括熵解码器920和残留数据解码器930，但是视频解码设备可以包括具有包括熵解码器920的功能和残留数据解码器930的功能的组合功能的一个解码器（未示出）。因此，当视频解码设备包括一个解码器时，该解码器对经编码的残留数据进行解码，并重建残留块。

运动向量解码器940对经编码的运动信息进行解码，以重建差分运动向量，根据与视频编码设备300预先协定的第一确定标准选择一个或多个预测运动向量候选当中的一个预测运动向量候选作为预测运动向量，并通过使用所重建的差分运动向量和所选择的预测运动向量来重建当前运动向量。为此，运动向量解码器940按照第一确定标准在存储于基准图片存储器970中的基准图片中根据从信息提取器910输出的关于块模式的信息，确定与块模式对应的以块为单位的预测运动向量，对从信息提取器910输出的经编码的运动信息（例如，经编码的差分运动向量）进行解码以重建运动信息，并且通过使用所重建的运动信息和所确定的预测运动向量来重建当前运动向量，该当前运动向量是当前块的运动向量。

运动补偿器950通过使用所重建的当前运动向量来生成当前块的运动补偿预测块。也就是说，运动补偿器950估计由在存储于基准图片存储器970中的基准图片中重建的当前运动向量所指示的基准块（即，当前块的运动向量）作为当前块的预测块，以生成预测块。这里，在使用基准图片时，当从信息提取器910输出关于基准图片的索引信息时，运动补偿器950可以使用存储在基准图片存储器970中的多个基准图片中由关于基准图片的索引信息所标识的基准图片。

加法器960将所重建的残留块与预测块相加，并重建当前块。加法器960将从解码器或残留数据解码器930输出的所重建的残留块与由运动补偿器950预测并输出的预测块相加，以重建当前块。所重建的当前块可以以图片为单位进行累积，以作为重建的视频输出，或者作为基准图片存储在基准图片存储器970中，并且可用于下一块的估计。

尽管图9未示出，但是根据本发明的该方面的视频解码设备900还可包括用于帧内预测的帧内估计器和用于对所重建的当前块进行解块滤波的解块滤波器。此外，残留数据解码器930可以附加地针对特定图片（例如，帧内图片）执行逆变换和逆量化。

控制器980提取解码处理所需的各种信息（诸如关于所提取的块模式的信息和关于基准图片的索引信息），并将所提取的信息传送给运动向量解码器940和运动补偿器950，并对视频解码设备900的所有元件执行总体控制。

下文将参照图10更详细地描述运动向量解码器940。

图10是示意性例示根据本发明的一方面的运动向量解码设备的框图。

根据本发明的该方面的运动向量解码设备可以利用图9所述的根据本发明的该方面的视频解码设备900中的运动向量解码器940来实现，从而根据本发明的该方面的运动向量解码设备被称为运动向量解码器940，以方便以下描述。

根据本发明的该方面的运动向量解码器940包括运动向量确定器1010、运动信息解码器1020和运动向量重建器1030。

运动向量确定器1010选择包括用于块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合，并根据与视频编码设备300预先协定的第一确定标准来选择该预测运动向量候选集合的一个或多个预测运动向量候选中的一个预测运动向量候选作为预测运动向量。也就是说，运动向量确定器1010按照第一确定标准在存储于基准图片存储器970中的基准图片中，根据从信息提取器910输出的关于块模式的信息确定与块模式对应的以块为单位的预测运动向量。

这里，运动向量确定器1010可以针对预测运动向量候选集合的预测运动向量候选确定搜索范围，并根据所述搜索范围内重建的差分运动向量来选择针对搜索点的预测运动向量。

运动向量确定器1010可包括预测运动向量候选选择器1110、搜索范围确定器1120和预测运动向量确定器1130，如图11所示。这里，不是必须包括搜索范围确定器1120，可以基于实现方案或者根据需要将其可选地省略。

参照图11，通过执行与参照图3所述的视频编码设备300的运动向量编码器310的预测运动向量候选选择器410的功能相同或相似的功能，预测运动向量候选选择器1110选择与由视频编码设备300或运动向量编码器310选择的预测运动向量候选集合相同的预测运动向量候选集合。

通过执行与参照图3和图4上文所述的视频编码设备300的运动向量编码器310的运动估计器420的功能相同和相似的功能，搜索范围确定器1120确定与由视频编码设备300或运动向量编码器310确定的搜索范围相同的搜索范围。在这种情况下，如果针对各个预测运动向量候选的单个搜索范围的大小和形状相同，则搜索范围确定器1120可以不确定搜索范围，并且可以省略搜索范围的确定，但是如果针对预测运动向量候选的单个搜索范围的一个或多个大小和形状不同，则搜索范围确定器1120可以确定搜索范围，如上文通过图6所述。

根据与视频编码设备300预先协定的第一确定标准，预测运动向量确定器1130针对由所重建的差分运动向量指定的搜索点选择所述一个或多个预测运动向量候选当中的一个预测运动向量。这里，基于在视频编码设备300与视频解码设备900之间或者在运动向量编码器310与运动向量解码器940之间预先协定第一确定标准的前提，可以以各种方式实现第一确定标准。

再次参照图10，运动信息解码器1020对经编码的运动信息进行解码，并重建差分运动向量。也就是说，运动信息解码器1020利用诸如熵解码的预定方法对由上文通过图3和图4所述的视频编码设备300的运动向量编码器430编码的运动信息（即，差分运动信息）进行解码。

运动向量重建器1030通过使用一个选择的预测运动向量和所重建的差分运动向量来重建当前运动向量。也就是说，运动向量重建器1030通过使用由运动向量确定器1010确定的预测运动向量和由运动信息解码器1020重建的运动信息（即，差分运动向量），来重建作为当前块的运动向量的当前运动向量。

图12是例示根据本发明的一方面的对运动向量进行解码的方法的流程图。

在根据本发明的该方面的对运动向量进行解码的方法中，运动向量解码器940解码经编码的运动信息并重建差分运动向量，选择包括用于块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合，并根据与视频编码设备预先协定的第一确定标准根据所重建的差分运动向量针对搜索点选择一个或多个预测运动向量候选当中的一个预测运动向量候选，并通过使用选择的一个预测运动向量和所重建的差分运动向量来重建当前运动向量。

为了参照图12具体说明根据本发明的该方面的对运动向量进行解码的方法，运动向量解码器940根据与视频编码设备300或运动向量编码器310预先协定的方法，来选择包括可用作当前运动向量的预测运动向量的N个不同预测运动向量候选的预测运动向量候选集合CS（S1210），针对包括在预测运动向量候选集合CS中的N个不同预测运动向量候选确定搜索范围（S1220），根据第一确定标准在N个确定的预测运动向量候选中的每一个的搜索范围内针对被指定为差分运动向量的一个搜索点，确定可由其本身确定的一个预测运动向量（S1230），利用诸如熵解码的预定方法对所编码的运动信息（例如，差分运动向量）进行解码（S1240），并通过使用在步骤S1230中确定的预测运动向量和在步骤S1240中重建的运动信息（例如，差分运动向量）来重建当前运动向量（S1250）。

在步骤S1210中，通过执行与由上文通过图10和图11所述的运动向量确定器1010的预测运动向量候选选择器1110选择预测运动向量候选集合的处理相同的处理，运动向量解码器940选择包括可用作当前运动向量的预测运动向量的N个不同预测运动向量候选的、与由视频编码设备300或运动向量编码器310选择的预测运动向量候选集合相同的预测运动向量候选集合。

在步骤S1220中，通过执行与上文通过图10和图11所述的由运动向量确定器1010的搜索范围确定器1120确定搜索范围的处理相同的处理，运动向量解码器940针对包括在预测运动向量候选集合CS中的N个不同预测运动向量候选选择与由视频编码设备300或运动向量编码器310确定的搜索范围相同的搜索范围。

在步骤S1230中，运动向量解码器940根据第一确定标准选择针对一个搜索点可由其本身确定的一个预测运动向量作为由视频编码设备300或运动向量编码器310确定的预测运动向量，其中该搜索点被指定为在N个不同预测运动向量候选的搜索范围内重建的差分运动向量。

在步骤S1240中，通过执行与上文通过图10所述的运动信息解码器1020解码运动信息的处理相同的处理，运动向量解码器940利用诸如熵解码的预定方法对经编码的运动信息（即，差分运动向量）进行解码。

在步骤S1250中，运动向量解码器940通过执行与上文通过图10所述的由运动向量重建器1030重建当前运动向量的处理相同的处理，来重建当前运动向量。

同时，图12例示根据本发明的该方面的对运动向量进行解码的方法，并且可以在不脱离本发明的实质特性的范围的情况下对该方法进行各种修改和实现。例如，可以不必需要执行图12所述的各个步骤，一些或者全部步骤可以根据需要选择性地省略或者以其它步骤来代替，并且一些或者全部步骤的顺序也可以选择性地改变以及并行执行。例如，步骤S1220不必需要执行，可以被省略。

图13是例示根据本发明的一方面的对当前块的运动信息进行编码和解码的处理的表。

图13表示通过应用上文通过图6和图7所述的示例用于确定当前块的运动信息而确定和计算的搜索点i、由搜索点指定的差分运动向量候选

预测运动向量候选集合第一确定标准的函数值、根据第一确定标准确定的针对各个搜索点的预测运动向量

第二确定标准的函数值以及根据第二确定标准确定的差分运动向量

可由视频编码设备300和视频解码设备900这两者或者运动向量编码器310和运动向量解码器940这两者相同选择的可用预测运动向量候选集合可被选择为所选择的周围块的一组运动向量，如图13所示。在图13中，为便于描述，示例出将搜索范围确定为从中心点沿上、下、左、右方向扩展一个像素的范围。该搜索点与针对各个预测运动向量候选的差分运动向量相同，使得当改变搜索范围内的搜索点时，可以针对搜索范围内的所有运动向量候选获得差分运动向量。在图13的示例中，搜索范围内的搜索点的数量可以是九个，并且搜索点与差分运动向量候选

相同。

视频编码设备300或运动向量编码器310首先根据第一确定标准计算针对各个搜索点的函数值以及与搜索点对应的各个预测运动向量候选，并且在针对这些搜索点的预测运动向量候选当中确定使第一确定标准的函数值最小化的预测运动向量候选作为针对各个搜索点的预测运动向量，该预测运动向量可由视频解码设备900或运动向量解码器940本身确定。例如，参照图13，在根据差分运动向量候选确定的搜索点是（-1，-1）的情况下，当通过使用相邻像素TM方法，针对预测运动向量候选集合的预测运动向量候选（2，0）、（2，1）和（2，2）中的每一个所计算的相邻像素TM误差值作为第一确定标准时，针对各个预测运动向量候选的30、10和70被计算为第一确定标准的函数值，并且由10（其中10是根据第一确定标准的函数值的最小值）计算的预测运动向量候选（2，1）可被选择为针对各个搜索点的预测运动向量，该预测运动向量可由视频解码设备900或运动向量解码器940本身针对搜索点（-1，-1）确定。

当通过执行由视频编码设备300或运动向量编码器310针对各个搜索点进行的前述处理，来确定针对各个搜索点的预测运动向量（该预测运动向量可由视频解码设备900或运动向量解码器940本身针对各个搜索点确定）时，视频编码设备300或运动向量编码器310针对为各个搜索点所确定的预测运动向量来计算根据第二确定标准的函数值，并且最终在针对各个搜索点的预测运动向量当中确定使得所计算出的函数值具有最小值的预测运动向量和搜索点（或差分运动向量）作为具有最佳率失真性能的预测运动向量和搜索点（或差分运动向量）。例如，参照图13，针对各个搜索点(-1，-1)、(-1，0)、(-1，1)、(0，-1)、(0，0)、(0，1)、(1，-1)、(1，0)和(1，1)，针对这些搜索点根据第一确定标准具有最小函数值的预测运动向量分别被确定为(2，1)、(2，0)、(2，1)、(2，1)、(2，1)、(2，0)、(2，2)、(2，1)和(2，2)，并且当通过使用率失真优化方法将率失真损失计算为针对各个预测运动向量的第二确定标准时，其中根据第二确定标准的函数值被计算为最小值20的预测运动向量候选（2，1）、搜索点和差分运动向量（0，0）可被确定为最终运动信息。在这种情况下，所估计的当前运动向量成为（2，1），（2，1）是将预测运动向量（2，1）与差分运动向量（0，0）相加。在这种情况下，仅仅将具有值（0，0）的差分运动向量编码和包括在经编码的数据中。

视频解码设备900或运动向量解码器940选择预测运动向量候选集合，并针对预测运动向量候选集合确定搜索范围，如上所述。此外，由于根据从经编码的数据中提取、编码并重建的差分运动向量（0，0）可被定义为搜索点（0，0），所以视频解码设备900或运动向量解码器940如上所述针对与搜索点（0，0）对应的各个预测运动向量候选计算根据第一确定标准的函数值，并将具有最小函数值的预测运动向量（2，1）确定为当前块的预测运动向量。接着，视频解码设备900或运动向量解码器940通过使用差分运动向量（0，0）和预测运动向量（2，1）来重建当前运动向量（2，1）（预测运动向量（2，1）+差分运动向量（0，0））。

如上所述，根据本发明的该方面，本发明能够在不传送与所使用的预测值相关的信息的情况下，通过使用最佳预测值来执行运动估计和运动向量编码，能够改进运动向量编码的效率。此外，根据本发明的该方面，视频编码设备不对用于标识多个预测运动向量候选当中在运动估计和运动向量编码的处理中被用作预测运动向量的预测运动向量的标识信息进行编码，但是视频解码设备900可以确定多个预测运动向量候选当中已由该视频解码设备900本身用作预测运动向量的预测运动向量，使得标识信息或从该标识信息编码的数据可以添加到经编码的数据中，从而总能确保改进的编码效率。

在上面的描述中，尽管本发明多个实施方式的全部组件已经被解释为装配为或可操作地连接为一个单元，但本发明并非旨在将本身限制于这些实施方式。而相反，在本发明的目标范围内，相应组件可以选择性且可操作地按任何数量组合。每个组件本身还可以按硬件来实现，同时可以将相应组件部分地或者作为整体选择性地组合并且采用具有用于执行硬件等同物的功能的程序模块的计算机程序来实现。本领域技术人员可以容易地推断用于构成这种程序的代码或代码段。该计算机程序可以存储在计算机可读介质中，其在操作时可以实现本发明的方面。作为计算机可读介质，候选物包括磁记录介质、光记录介质，以及载波介质。

另外，例如“包括”以及“具有”的词语应当默认地解释为包含或者开放的，而非排它或封闭的，除非另有指明。所有技术的、科学的等术语都与本领域技术人员所理解的含义一致，除非另有说明。在词典中找到的普通术语应当在相关技术内容背景下被解释为不是太理想化或非实用，除非本发明直接将他们限定为如此。

尽管出于例示性目的已经描述了本发明的示例性方面，但本领域技术人员应当清楚，在不脱离本发明的基本特征的情况下，可以进行各种修改、添加以及替换。因此，本发明的示例性方面并非出于限制性目的而进行了描述。因此，本发明的范围并非通过上述方面而是通过权利要求书及其等同物来限制。

工业应用

如上所述，本发明对于视频编码或解码的视频压缩领域中的应用非常有用，使得可以通过使用更准确的预测运动向量来对运动向量进行编码，并且无需对所编码的数据添加用于标识预测运动向量的信息，从而改进了运动向量编码的效率。

相关申请的交叉引用

如果适合，则本申请要求2009年9月10日在韩国提交的专利申请No.10-2009-0085586在35U.S.C§119(a)下的优先权，将其全部内容通过引用并入本文。另外，该非临时申请基于该韩国专利申请，以相同理由要求除美国以外的其它国家的优先权，将其全部内容通过引用并入本文。

Claims (16)

1.一种对块的运动向量进行编码的运动向量编码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

选择包括针对所述块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合；

针对所述预测运动向量候选集合确定搜索范围；

根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准，针对搜索范围内的各个搜索点，在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为针对各个搜索点的预测运动向量；

根据与所述视频解码设备未预先协定的第二确定标准针对各个搜索点在所述预测运动向量当中选择一个预测运动向量，确定预测运动向量、差分运动向量和当前运动向量；以及

将所述差分运动向量生成并编码为运动信息。

2.根据权利要求1所述的运动向量编码方法，其特征在于，在确定所述搜索范围的步骤中，针对所述一个或多个预测运动向量候选将具有预定相同大小的范围确定为单个搜索范围。

3.根据权利要求1所述的运动向量编码方法，其特征在于，在确定所述搜索范围的步骤中，基于所述一个或多个预测运动向量候选之间的相似度来互不相同地确定单个搜索范围。

4.根据权利要求1所述的运动向量编码方法，其特征在于，所述各个搜索点被包括在所述一个或多个搜索范围中，并根据所述差分运动向量而变化。

5.根据权利要求1所述的运动向量编码方法，其特征在于，所述第一确定标准是相邻像素匹配方法或边界像素匹配方法。

6.根据权利要求1所述的运动向量编码方法，其特征在于，所述第二确定标准是率失真优化方法。

7.一种用于对块的运动向量进行编码的运动向量编码设备，其特征在于，该设备包括：

预测运动向量候选选择器，其用于选择包括针对所述块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合；

运动估计器，其用于针对所述预测运动向量候选集合确定搜索范围，根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准针对所述搜索范围内的各个搜索点，在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为针对各个搜索点的预测运动向量，根据与所述视频解码设备未预先协定的第二确定标准针对各个搜索点在所述预测运动向量当中选择一个预测运动向量，确定预测运动向量、差分运动向量和当前运动向量；以及

运动信息编码器，其用于将所述差分运动向量生成并编码为运动信息。

8.一种对块的运动向量进行解码的运动向量解码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

对经编码的运动信息进行解码并重建差分运动向量；

选择包括针对所述块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合；

针对根据所重建的差分运动向量的搜索点，根据与视频编码设备预先协定的第一确定标准，在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量；以及

通过使用所选择的预测运动向量和所重建的差分运动向量重建当前运动向量。

9.根据权利要求8所述的运动向量解码方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：针对所述预测运动向量候选集合确定搜索范围。

10.一种用于对块的运动向量进行解码的运动向量解码设备，其特征在于，该设备包括：

运动信息解码器，其用于对经编码的运动信息进行解码，并重建差分运动向量；

运动向量确定器，其用于选择包括针对所述块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合，针对根据所重建的差分运动向量的搜索点，根据与视频编码设备预先协定的第一确定标准在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量；以及

运动向量重建器，其用于通过使用所选择的预测运动向量和所重建的差分运动向量来重建当前运动向量。

11.一种以块为单位对视频进行编码的视频编码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准以及与所述视频解码设备未预先协定的第二确定标准，在一个或多个预测运动向量候选当中确定预测运动向量和差分运动向量；

通过使用所确定的预测运动向量和差分运动向量来确定当前运动向量；

将所述差分运动向量编码为针对当前块的运动信息；

通过使用所确定的当前运动向量对所述当前块进行运动补偿，并生成预测块；

从所述当前块中减去所述预测块并生成残留块；

对所述残留块进行编码并生成经编码的残留数据；以及

生成并输出包括所编码的残留数据和所编码的运动信息的经编码的数据。

12.根据权利要求11所述的视频编码方法，其特征在于，所述确定所述预测运动向量和所述差分运动向量的步骤包括以下步骤：

选择包括针对所述当前块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合；

针对所述预测运动向量候选集合确定搜索范围；

根据所述第一确定标准，针对所述搜索范围内的各个搜索点，在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为针对各个搜索点的预测运动向量；以及

根据所述第二确定标准针对各个搜索点在所述预测运动向量当中选择一个预测运动向量候选，并确定所述预测运动向量和所述差分运动向量。

13.一种用于以块为单位对视频进行编码的视频编码设备，其特征在于，该设备包括：

运动向量编码器，其用于根据与视频解码设备预先协定的第一确定标准以及与所述视频解码设备未预先协定的第二确定标准在一个或多个预测运动向量候选当中确定预测运动向量和差分运动向量，通过使用所确定的预测运动向量和差分运动向量来确定当前运动向量，将所述差分运动向量编码为针对当前块的运动信息；

运动补偿器，其用于通过使用所确定的当前运动向量对所述当前块进行运动补偿，以生成预测块；

减法器，其用于从所述当前块中减去所述预测块，以生成残留块；

编码器，其用于对所述残留块进行编码以生成经编码的残留数据；以及

编码数据生成器，其用于生成并输出包括所编码的残留数据和所编码的运动信息的经编码的数据。

14.一种以块为单位对视频进行解码的视频解码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

从经编码的数据中提取经编码的运动信息并对该经编码的运动信息进行解码，以重建差分运动向量；

针对根据所重建的差分运动向量的搜索点，根据与视频编码设备预先协定的第一确定标准，在一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量；

通过使用所重建的差分运动向量和所选择的预测运动向量来重建当前运动向量；

通过使用所重建的当前运动向量来对当前块进行运动补偿，以生成预测块；

从所述经编码的数据中提取经编码的残留数据并对该经编码的残留数据进行解码，以重建残留块；以及

将所重建的残留块与所述预测块相加，以重建所述当前块。

15.根据权利要求14所述的视频解码方法，其特征在于，所述在一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为所述预测运动向量的步骤包括以下步骤：

选择包括针对所述当前块的一个或多个预测运动向量候选的预测运动向量候选集合；以及

针对根据所重建的差分运动向量的搜索点，根据所述第一确定标准，在所述一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量。

16.一种用于以块为单位对视频进行解码的视频解码设备，其特征在于，该设备包括：

信息提取器，其用于从经编码的数据中提取经编码的运动信息和经编码的残留数据；

运动向量解码器，其用于对经编码的运动信息进行解码，以重建差分运动向量，针对根据所重建的差分运动向量的搜索点，根据与视频编码设备预先协定的第一确定标准在一个或多个预测运动向量候选当中选择一个预测运动向量候选作为预测运动向量，以及通过使用所重建的差分运动向量和所选择的预测运动向量来重建当前运动向量；

运动补偿器，其用于通过使用所重建的当前运动向量来对当前块进行运动补偿，以生成预测块；

解码器，其用于对所述经编码的残留数据进行解码，以重建残留块；以及

加法器，其用于将所重建的残留块与所述预测块相加，以重建所述当前块。

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