CN1040722A

CN1040722A - 具有一个改进型运动估算器和具有减少的数据通量的高清晰度电视发送和接收系统

Info

Publication number: CN1040722A
Application number: CN89106350A
Authority: CN
Inventors: 谟罕默德·雷扎·哈吉里; 菲利普·盖伊沙德
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1990-03-21
Also published as: US5144429A; PT90895B; NO892537D0; US5031039A; PT90895A; AU3663189A; AU629141B2; DK169195B1; FI88987B; KR910002268A; NO175029B; NO175029C; DK298589D0; JPH0239789A; CN1018604B; EP0347984A1; FR2633137A1; NO892537L; DK298589A; FI88987C

Abstract

用于高清晰度电视发送的一个运动估算器包含一个装置，在图象(51)已进行运动估算后，当随后图象(53)的运动要估算时，它工作。该装置使图象(53)中被检验的一部分(R)和原图象(51)各部分的一组(5)相联系，该组包含的部分在该图象中占有与检验过的部分以及邻接部分相同的位置，这个装置调查是否被检测的9个运动中的一个对于所说组(5)的9个部分能够加到部分(R)。

Description

本发明涉及一个高清晰度电视发送系统，在系统中图象被分为多个部分，对于那些部分的每一个部分，使用了运动矢量数据的一个视频数据发送方式可以被使用，因此这个系统用具有为每一个图象的部分确定一个运动矢量的一个运动估算器和为在附加的数字发送通道上发送确定那些所说部分的所有的运动矢量的数据装置所装备，对于那些所说部分那样一个运动矢量被使用。

本发明还涉及一个高清晰电视发送方法，在该方法中图象被划分为多个部分，对于那些部分的每一个部分，使用运动矢量数据的一个视频发送方式可以被使用，所说的方法因而包括为对每一个那些图象的部分确定一个运动矢量的运动估算，和在附加的数字发送通道上发送确定那些所说的部分的所有的运动矢量，对于那些所说部分的那样一个运动矢量被使用。

它还涉及一个高清晰度电视接收机用以描绘被发送的图象，在这些图象中图象被划分为多个部分，对于那些所说的部分的每一个，利用运动矢量数据的一个视频再现的方式被使用，在这种方式中，对被处理的每一个图象部分，运动矢量数据被接收，所说的接收机用一个装置装备，该装置从那些运动矢量数据中产生两个相继接收的图象间的中间图象，这些装置包括，特别是为记录运动矢量数据的一个或多个存储器。

本发明特别可应用于用称之为BMA（块对照算法）的类型的一个运动估算器装备的系统中，那就是说包含第一装置用以在相继出现的一对图象的面前，检验这些图象中的一个的一部分，依次和另一个图象的一系列的部分相比较去寻求相同和类似，这些部分占据一系列这种位置，以至如果为了寻求一个相同或一个相似，它们每个都沿着一个可能的运动矢量位移，它们将和检验的部分重合。

这样一个系统被称之为DATV（数字辅助电视），在DATV中对视频数据的数据补充特别是运动矢量用数字装置发送，这些可以从题为“应用于HD，MAC图象编码和解码的运动补偿内插”（Motion Compesated interpolation applied to HD.MAC Pictures encoding and decoding）的著作中得知，作者是M·R，Haghiri和F·Fonsalas，发表在第二届（HDTV）高清晰度电视的信号处理国际讨论会上，1988年2月29日-3月3日。

在由本文件建议的系统中，发送的信号产生于一个50赫摄象机并具有每行有1440个象素，具有1152行的隔行扫描的图象，这个信号被认为是在54MHZ频率上取样，这个频率是（CCIR）国际无线电通讯咨询委员会的611号推荐的频率的4倍。一种使用的编码用来通过因数4减小该取样频率，它具有的附加数字数据能量是尽可能的小。为此，图象被划分为多个部分，在这个实例中有16×16象素的很多方块，对于每个方块，一种发送方式可以从多种中选择一个，这些方式中的一个利用了一个运动矢量。

这个文件也叙述了BMA型的一种运动估算器，在这种估算器中，17个相继的比较的发生是为了用最大值位移±3象素估算运动，这个比较的数目随位移的最大值幅度的方块增多或减小而且该方法因此对大的运动迅速变得不可能。

本发明使得迅速得到在每一个图象部分物体的运动的估算成为可能，是因为这样的现实，即运动估算器进一步包含装置，为的是在与一个检验过的部分相联系的，接着发生的新的一对图象出现的情况下，在这个新的对的第二个图象中，先前图象的多个部分组成的一组，所说的一组包含有与检验过的部分和邻接的部分，在先前图象中占有相同位置的部分，而且还基于这样的现实，那就是，对于新的一对仅有可能的运动矢量是由对应于被联系的一组的部分的先前的图象对所确定的那些。基于相同的理由，运动估算其特征在于运动估算进一步包括有相继的图象的新的一对的出现，在这个新的一对的第二个图象中，与先前的图象的多个部分的一组中一个检验的部分相联系，所说的小组包含这样的部分，它在先前的图象中，占据着与检验的部分也有邻近的部分相同的位置，其特征还在于对于这个新的对，唯一可能的运动矢量，是那些为先前图象对所确定的，对应着相联系的小组的部分。

那一种运动估算器的工作比现有技术的估算器要快。

这是很重要的，那就是注意为先前图象对的运动的确定，任何型的运动估算器都能使用，因此没有必要使用一种BMA型估算器。

在运动估算这样完成以后，证实是否这个估算允许获得最好的图象是重要的。为此，提供一些装置在接收时实现一解码模拟的解码和由解码图象和原图象间的比较来确定处理过程中图象的第二对的部分的质量等级，那种处理是用那种被确定的运动矢量所装备。

在这种情形，用前面叙述的装置确定了运动估算，通过利用发送运动的装置，使得接近附加数字通道的通量成为可能，那种装备对第二对指明，那一对是上述过的小组的元素，那一组提供最佳运动矢量。

利用一个运动矢量的方式能为相当大的最大值运动所使用。由于这个的结果，必须发送的局部运动的值的比特数是大的，然而这个发送可能耗费数字发送能力的显著的部分甚至超过它。在这种情形，不论任何什么理由，它都不希望使用如前所述的一个运动估算器，它尽管可能使用本发明去获得在附加数据通道上的数据能量的减少。

为此，一个系统，在该系统内一种视频数据发送方式从至少是两种方式间选择，这些方式在取样结构上彼此是不同的，第一种方式使用运动矢量数据，然而在第二方式，图象频率比在第一种方式中的要高，但具有较低的空间清晰度，用与在一个附加的数字通道上发送数据的装置装备起来的系统，数据与每一个部分和与被选中的第一方式的所有的部分的运动矢量确定被选择的方式，在一个图象部分的一个检验过程中，用装置有利地装备，为了它该第一种方式至今已经选择，把这一部分和先前图象的多个部分的一组联系起来，所说的组包含这样的部分，它在先前的图象中占据着与检验过的部分和邻接部分的相同的位置，并具有为了对所说的检验部分进行检验的装置，为包含在所说组中的先前图象的部分确定的每一个运动矢量，按次序，在没有检验是正的情形，启动按照第二种方式进行中的部分的处理，依次，在有一个检验是正的情形下，确认第一种方式的选择并发送对先前图象检验是正的的一组的那些元素进行识别标记的一条数据。

为相同的目的，一种高清晰度电视发送方法，在这种方法中，图象被划分为多个部分，对于每一个部分选择了一种视频数据发送方式，这种选择是在至少是两种彼此不同的取样结构间进行，第一种方式利用运动矢量数据，然而在第二种方式图象频率比第一方式高，但是具有一个较低的空间分解度，所说的方法因而包含，一个对于图象的每一个部分的运动矢量，在一个附加的数字通道上的发送，为每一个部分和该部分所有的运动矢量确定所选择的方式的数据，对于这些部分，第一种方式被选择，所说的方法在一个图象部分的一个检验的过程中有利地进一步包含，那种第一种方式目前已经选择，和这一部分联系的是前图象的多个部分的一组，所说的组包含这样部分，它在先前的图象中，占据与检验的部分和邻接部分相同位置，对所说检验的部分检验为先前图象的部分确定每一个运动矢量，先前的图象包含在所说的组，依次，在没有检验是正的情形下，启动按照第二种方式进行的这部分的处理，而且依次在一个检验是正的情形，确认第一种方式的选择并发送数据条，它为先前图象的一组的那些元素识别和标记检验是正的。

在第一改进的实施例中，如果被比较的运动矢量座标间是相同的，一个检验结果被断定为正。

在这个第二种改进的实施例中，对于被比较的运动矢量间的差是极小的元素的检验判定是正，或者另一方面，如果一些装置提供用来在接收时产生解码模拟的解码和靠解码图象和原图象间的比较，对于检验部分确定最满意的方式的选择，确认第一种方式可能被选中，检验的部分是靠比较来确定的运动矢量来装备。那么，这个差值比预先确定的阀值要求。

如果本发明的装置和被发送的运动矢量的数目的减少结合起来，更大的减化可以得到。发送运动矢量的减少是基于统计说法的，为此本发明的一个系统特别值得注意是在于它包含为在称之为先前图象的处理过程中做确定的装置，在这个运动矢量组中，一个副组中包含着在这个图象中最频繁遇到的矢量，和对于每一个图象一次地数字地发送这个副组的所有的矢量的特征的装置，在于，如果称之为先前的一个图象部分的运动矢量是该副组的一个元素，第一种方式用于这种图象部分，而且由标注副组来规定这个运动矢量，第二种方式被用于这种情形，而这种运动矢量没有一个是副组，其特征还在于在那样前面叙过的一个图象的检验的过程中第一种方式目前被选择，以前叙述的先前图象的部分的一组的内容被使用的第一种方式的那些部分所限制。

为了从本发明的优点中得到好处和可能再造发送的图象，接收机有利地用一些装置装备，这些装置为的是在一个第二个图象的一部分的检验过程中，基于一个接收到的数字数据条目，该条目识别一个第一图象的一部分的一个运动矢量，并施加它给第二个图象的部分。

参照附图下面将进行非限定的实施例的描绘，对于本发明的实施提供更好的理解。

图1是图解一个运动矢量的清晰度的一方式。

图2是发送系统的编码电路的装置的一个方块图。

图3是本发明说明书中叙过的不同图象的清晰度的图解。

图4表明在两个相继的不同图象中的图象部分。

图5是实施本发明的一部分的电路单元的一个详细方块图。

图6是实施本发明的另一部分的电路单元的一个详细方块图。

图7是图6的单元24的一个详细方块图。

图8为确定一个运动矢量图示一个算法。

用示例的方法所描述的系统的目的是发送从发生器来的图象，发生器具有1152个有效行，每行有1440个象素，而只使用唯一的等于一个标准的625行（其中576个有效行，每行有720个象素）制式的视频通带。

为了允许恢复丢失的一部分视频信息，数字数据和视频数据相结合。

为了发送视频信号，使用了三种不同的方式。

在一种“80ms”方式中，借助于一种适当的数字滤波，进行如此发送，例如，首先在一个20毫秒（ms）的期间传奇数行的奇数象素，随后是偶数行的奇数象素的20毫秒期间，再随后是奇数行的偶数象素的20毫秒期间，最后是偶数行的偶数象素，整个发送一个图象因此占用了80毫秒的时间。然而在每个20毫秒的期间，整个图象的表面被描绘，这就允许和老的625行制式相兼容。通过适当地重新组合在4个顺序的20毫秒的周期的过程中所描绘的象素，可能再造出一个高清晰度图象。为此，必须使原图象在该80毫秒的过程中没有实质上的变化。这种方式因此适用于固定的或准固定图象。

在一种“40毫秒”方式中，在适当的数字滤波以后发送如此进行，例如，只有偶数行，它的所有的象素在两种时候发送。在20毫秒的期间发送奇数象素，然而在一个时期传送偶数象素（可以预期两个象素中仅有一个发送，但对所有的行），因此，有一半的清晰度损失了，但是图象在40毫秒内描绘，这就是说，比80毫秒的方式快一倍，这允许一定的运动。

在这种“40毫秒”方式中，一个运动矢量对每个图象部分是适用的。图1示出了一个运动矢量，这个运动矢量表示在该时间过程中图象中的一个物体的位移，在这种情形它有用象素/40ms表示的X＝+4，Y＝+3座标。如果在未处理的座标上放置的量大于±6象素，对应于矢量的起点的中心象素与图1中13×13个方格图形所表示的这些象素中的一个之间的距离是每个可能的运动矢量，这就表现出169个可能的矢量。

运动矢量允许在接收机中产生一个中间图象以及两个发送的图象间的暂时的插入量，为了产生一个中间图象，一个开端来自于发送的图象，可运动的部分延着适当的运动矢量位移，它是由发射机指明的。可以利用两个图象而且在它们之间有一个辅助的图象被插入。为了进一步详述再造这一图象的方法，可能要涉及到前序中所公开叙述的部分。依靠这个附加图象，进一步加倍图象的暂时的清晰度，这就允许使用这种方式，甚至大的运动出现在图象中，尽管如此，只有当运动是稳定的或是准稳定的，中间图象才是正确的。在相反的情形，当较高的加速度出现，应使用第三种“20毫秒”方式。

在“20毫秒”方式中，仅在20毫秒的期间发送，例如，奇数行的奇数象素，并且在随后的20毫秒的过程并以一种相同的方式发送一个新的图象。因此，暂时的清晰度是极好的，这是由于图象重复率为50的缘故，这允许所有的运动的发送没有模糊效应和加速运动效果。另一方面，空间分解度是低的，（只有四个象素中的一个象素被发送），并对应625行的制式。当被观察的物体运动迅速，由于人的眼睛对缺乏空间分解度的图象缺乏敏感性，所以上述空间低的分解度是不太令人讨厌的。

图象被划分为多个部分，例如，在16×16象素的小方块的情形，对于每一个这些部分或“块”可以使用不同的方式。进一步，在背景前面有运动物体的情形，后者可以用“80毫秒”方式来描绘所有它的细节，这时用多边形形成16×16象素的方块并且环绕可移动的物体是非常紧密的，“40毫秒”或“20毫秒”方式将局部使用。

而且，为了简化数据的处理过程，在80毫秒不可变时间间隙的时间体制内处理图象的序列，而且不划分这些80毫秒为多于两个以上的相位是适当的。每个被处理的80毫秒间隙是一个独立整体，也就是说，独立于相邻的间隙。

为了定义本发明的上下文，以及它的实际情况，图2表示在发送方面一个编码系统的一个方块图。

在连接处34，根据一行扫描，图象顺序地到达。分别由（9，26），（10，27）和（11，28）三个平行的通道同时处理图象。

“80毫秒”通道包括一个予处理单元9和一个执行“亚一取样”的取样电路的级连，这就是说，用对应于全部的象素清晰度的频率的1/4去取样，该部分描述了在80毫秒内一个完整的图象。

“20毫秒”通道包括一个予处理单元10和一个在20毫秒内取样一完整图象的一个“亚一取样”电路27的级连。这个通道在20毫秒内用低清晰度描述一个完整的图象。

“40毫秒”通道包括一个予处理单元11和一个亚一取样器28，每个40毫秒发送一个图象。

输入信号34也被送给电路25用来作运动矢量的估算，运动矢量计算对应于以前定义的每一个图象部分的运动，电路25在连接处21提供该运动矢量的值。

一个选择控制电路31同时接收由连接点34来的原图象的描绘，连接点21来的速度矢量并通过其输入端S₁、S₂、S₃接收三个通道中每一个产生的描绘。这个复杂电路，在三个通道中每一个的基础上，为16×16象素的每一个方块进行解码模拟，它能在接收时进行，特别是在“40毫秒”通道情况下，借助于运动矢量，而且在三个通道的每一个基础上将编码的图象和原图象34的比较。最接近原图象的编码图象的通道被选择，在对于每一个方块的三种方式中一种特殊的选择因此产生。这个控制电路31在连接线22、23同时分别地提供关于相继图象的决定。

符号35表示的一个方块，它具体包含一个装置，该装置在一个相关的数字通道上发送为每一个部分确定选择方式的数据，和选择了第一种方式的那些部分的所有的运动矢量，它也能够包含一些元件，这些元件用以校正来自选择控制电路31的决定。通过连接线21将运动矢量加给它，最初的决定是由连接线22、23提供的。校正了的决定提供给连接线16、17，而在连接线18上有被传送的数字成份。

依赖于决定16和17以及在由三个通道提供信号41、42、43的基础上，多路合成器32在具有压缩通带的模拟输出33上传送被选择的通道。

除去数字辅助电视（DATV）编码器35，其余所有的单元形成了现有技术部分，特别是关于予处理和取样的方法的更详细的叙述在前序提及的文件所提供，以及Vreeswijk等人1988年2月29日-3月3日出席Aguila会议发表的题为“一种HD-MAC编码系统”的文件和较早申请的号为88-05010（PHF88-522）的法国专利，这些在此结合起来供参考。

本发明适用于运动估算器25。它的工作是基于分块比较算法（“BMA”）。

图3表示了每个具有36个方块的5个方格图形，每一个表征暂时地顺序的5个原图象50-54的相同的36个象素。这些象征地描绘的图象在展望中一个在另一个的前面。但是实际上仅有一个单一的视觉显示支撑;图示50在一个给定的瞬间获得，图象54在80毫秒后获得。这些描绘的图象是在前面叙述过的80毫秒的间隔范围内全都呈现的。

图象50和54在相同的时间是一个间隔的最后一个图象和另一个间隔的第一个图象。他们出现在每一个间隔，这些间隔他们彼此接界。对第一个40毫秒间隔，其具有3个图象50、51、52产生运动估算，然后对具有52、53、54一个图象的第二个40毫秒间隔进行运动估算。这些偶数的图象因此得到两次机会。

这些图象的实际有效的传送由箭头44所指示。在摄象机输出可得到的原图象51和53不被发送而将在接收时再造出来，这是在一个运动矢量的基础上产生的。例如，具有每40毫秒2个象素的水平幅度和每40毫秒4个象素的垂直幅度，对应由箭头45或46表示的位移的运动矢量。

对于图象对50-52，任何类型的运动估算器都能使用，对于随后的对52-54，运动估算器必须是BMA型，为了简便的缘故，在此假定一种BMA型的估算器用于所有的情形。

运动矢量的寻求在于，包括有第1和第2相继出现的图象50-52，检查一个图象的一部分，例如52，依次和另一图象的一系列部分进行比较，例如50，这些部分占据着一系列位置以致于如果他们每一个沿着可能运动矢量位移，他们将和被检查的部分重合。经一系列的比较后选择出的运动矢量自然是对应研究中的一系列部分中的一个，它给予图象52的被检查过的部分最大的相似性，一个表示这种相似性的一个函数的例子以后将给出。

先验地提出一个±6象素/40毫秒的一个运动限制，可能的矢量由图1所说明，在这里矢量的数是169。实际上，根据图8所表明的三阶法没有169个比较可以实现。图8是首先测定由图中用圆圈表示的仅有的系列位置。然后，假设由黑色圆圈所表示的位置给出了最好的结果，由星表示的位置被测定，最后由三角表示的位置，围绕着绘出最好结果的。因此，在±6象素/40毫微的最大运动量的情形下被实现的比较的数目将是25。

实际上，不但考虑图象50和52，而且考虑图象51的极小化函数，这个函数一方面代表依赖于图象51和50间的象素毫度差的半和的两个方块间的相似性，而且另一方面也代表了图象51和图象52间的这种相似性。因此一对图象50和52的单一运动矢量被确定，而且一对图象52和54的另一个运动矢量也将被确定，在第二个运动矢量确定中对于对52和54，运行的本发明是适当的。

在对50、52其后，对于出现的新图象对52、54，所进行的方式是不同的。在这一对中，这第一个图象52也是先前一对图象的第2个，其运动部分相对于第一图象50已经确定了。

图4表示在图象53中检验过程中的一部分R。由先前图象51的多个部分组成的一组5和上面部分R相联系。这个组包括部分E，它与被检验的部分R在图象中占有相同的位置。同样8个邻接的部分围绕着部分E。

现在，不考虑对于元素R幅度小于或等于±6象素的所有运动矢量的可能，那也就是说曾经是169个运动矢量，仅仅考虑对应小组5的9个部分的9个矢量，这些矢量在图象51的检测过程中得到确定。图象51和先前的50、52图象对相关联。

这9个运动矢量导致部分R和占据如此位置的9个部分（未表现）间的比较，这些位置如果他们每一个沿着上述9个运动矢量位移，他们将和部分R重合。在这些比较的过程中利用了图象52、53、54间的差的半和，正象在图象50、51、52情形一样：仅仅比较的数不同，在很大程度上可以使用相同的硬件或软件装置。这呈现出图5所示的装置，该装置允许本发明的运动估算而且包含两套类似的单元。

第一套29、57、58、49、61和在前序中叙及过的文件论述的现有技术的装置是相同的。在输入端，空间滤波器29确保一个适当的予先一一滤波，两个延迟元件57和58，每一个起延迟20毫秒的作用，这就是说，等于两个原图象间的时间。50、51、52这三个连接线在相同的时刻传送关于对应相继图象部分的信息（这些连接线的参考符号和图3中分别对应的图象是相同的）。对于帧间相关的单元49实现函数C的计算。C表示图象部分间的差。

C ( V ) = \sqrt{ε 〔I ( P j , E i ) - \frac{I ( P j - V, F i - 1 ) + I ( P j + V , F i + 1 )}{2} 〕^{2}}

j＝1，……N

此处-V是假定的可能的矢量的序数;

-N是一个图象部分的象素数目;

-I（Pj，Fi）是场（field）Fi的象素Pj的亮度;

-Pj±V是按照对应的矢量的量相对于Pj的象素编置。

单元61记录所有的C（V）的值，该值是由单元49所确定的，而且表示他是最小的。

按照本发明，该装置补充了另外部件，这个部件包含两个延迟单元55、56，以使用于同时处理图3中的5个图象，分别对应单元49、61的第2套单元48、60。当48、60这套处理图象52、53、54的一些部分时，49、61这一套处理图象50、51、52的一些部分。图象50-52，图象52-54两组结果被分别加到输出连线62、63。

单元59由一些延迟元件所组成，单元59的原理将在此后参照图7更详细地解释。它允许同时表现图4的组5的成分的9个矢量，并且能够由此供给单元48。单元48与单元49的区别在于，它考虑仅仅9个矢量，单元59提供这些矢量给它而没有考虑所有的可能的矢量（见图2）。

两单元49、48一个在另一个后面工作，是因为为了工作一个需要另外一个的结果。

对于两个相继的图象对，对于第一个图象对的每个图象部分有25个运动矢量要比较，而对于第二个图象对，有9个运动矢量要比较，总共是34个比较，而在现有技术中，有2×25＝50个比较。这增益是显著的而且允许用给定性能的一个设备，例如处理较大的最大值幅度的运动矢量。当最大值幅度增加，由本发明贡献的增益恰恰趋于2。

这个装置能很好地工作是由于下列的原因：

让我们考虑图4中包含有方块E和邻接方块的9个方块的小组。如果这个图象包含一个物体4，该物体比这个小组大而且还覆盖着它这个物体在一个单一的块内移动，对应该9个部分的所有运动是相同的，如果在以后的图象中物体4继续覆盖方块R而且运动没有变化，对应于方块R的运动也是相同的。对应图53的部分R的运动与对应于图51的9个方块的任何一个，例如，中心方块，是相等的。这种情形是很经常的。

它也可以是这样的，在一个不动的背景前一个小物体移动，例如一个物体7，它包围方块H，它具有座标X、Y的运动VH。让我们假设，首先是X＝0，Y＝16。这仅仅是一种教学示例，但它的分析是很简单的。在40毫秒的一个周期后，这个物体维持相同的运动，已经升高了16个象素，它覆盖着图53的方块R，方块R的运动绘出了一清晰度，由相当于图象51的方块N所表示（术语“方块的运动”必须理解为“占据该方块的物体的运动”）。

如果，用一更加一般的方法，这个运动例如是，X＝0，Y＝4，必须有4倍的40毫秒以便物体5将升高一个方格，当它仅占有方块R的一个很小的表面时，这里的背景例如是不动的，方块R的运动是零，它就是图象51的方块E。当这个物体占据图象53的方块R的中等比例面积时，这可能是没有适当的运动矢量，那么对这一方块做一变化，改为“20毫秒”方式，从这个物体占据方块R的一个很主要表面的时刻开始，对这一方块的运动变成物体7，即该图象的方块N（假设物体是够大同时包围两个方块）。

因此已经发现了一种方法，它能够在大多数情况下，确定相应于与先前图象部分相关的一个图象部分的运动，其数据是已经确定了的。当同意在“40毫秒”方式中考虑的最大的矢量比16象素/40毫秒小时，一个物体，在40毫秒内，不能来自于比邻接方块要更远的方块。因此在图象51中考虑多于9个方块是不必要的。

在图象52-54中运动矢量的确定产生于一求极小值过程。因此从那些可能的运动中找出概率最大的运动。证实由此出现的解码图象是最好的一个是更加必要的。

为了这一目的，提供了一个装置用以在接收时完成解码模拟的解码并通过比较解码的图象和原图象，来确定在处理过程具有以前叙述过的确定的运动矢量的第二对图象的这部分质量等级。这些装置简单地包括选择控制电路31，31处理52-54图象的这些部分根据本发明确定的它们的运动矢量，完全是用我们公知的处理50-52图象的这些部分的相同的方法。

然而，本发明也允许具有减少数字能量的诸如第二对图象52、54的速度矢量的传输性能，而且独立地发生在这样的情况，就是使用或者不使用本发明运动估算器。

所需求的数字能量的计算现在将解释，为了去填80毫秒的每一个间隔，80毫秒作为一个整体来处理，在此仅有5个可能的情形。

1.具有一个单一的80毫秒图象;

2.两个“20毫秒”图象跟在一个“40毫秒”图象的后面;

3.一个“40毫秒”图象跟在两个“20毫秒”图象的后面;

4.具有两个“40毫秒”的图象;

5.或者具有4个“20毫秒”的图象。

对于80毫秒的每个间隔，以前曾叙述过的五种情形中所用情形的清晰度以及与每个模式相关的必须发送给接收机。所需要的比特数依赖于可能状况的数目，第一种情况，对应着一单一的状况，他和情形5是相同的。另一方面在2和3的情形，它包含一个“40毫秒”方式，它还必须传输运动矢量的值。

首先，让我们假设，本发明未实施，让我们考虑具有一个最大值幅度±6象素的一个运动矢量（在每个垂直/水平方向上）。这对应着13²＝169个可能矢量，也就是169个可能的状况（见图1）。

在情形4，它必须确定两个矢量（每一个对应两个40毫秒周期的一个）这对应169个第1矢量×169个第2矢量，也就是169²个状况。

对应五种情形的状况总数是把每种情形的状况数求和。也就是

情形1：1

情形2：169

情形3：169

情形4：169²＝28561

情形5：1

总数：28901

28901个状况中的一种状况可由15比特的方法来确定。

这些15比特必须为图象中的每一个部分重新确定。如果这些部分是16×16个方块，在每个图象有1440×1152个象素，这里有6480个部分。然而，每秒钟有12.5个80毫秒的间隔。总的，15比特×6480方块×12.5间隔的通量＝1215000比特/秒将是必要的。这个通量比起例如在D₂MAC数据包制式中打算指定的这类信息要高。D₂MAC（复用模拟分量）Packed包（在场返回期间大约1兆比特/秒）。

在此有一个约定，在现有技术中限制矢量为+3象素。实际上，对每个方块有7²＝49可能的矢量，而且在总的叙及的五种情形：1+49+49+49²+1＝2501状况，这些状态可由12比特描述。这个通量因而是12×6480×12.5＝972000比特/秒，这是可以接受的。然而很遗憾地限制了运动矢量的幅值，它可用来确定图象的质量。曾经偿试过发明一种方法传输±6象素甚至更大些的运动矢量，使用一种可行的大约1兆比特/秒的最大值数字通量。

让我们假设，对所有的图象已经估算了运动矢量，有或者没有根据本发明的运动估算器，而且选择控制电路31已经对一个80毫秒间隔的40毫秒的第二个周期的一个图象部分选择了40毫秒方式。参照图4，象用前面叙及的类似的设备装备起来的本系统，这些装置使得80毫秒的间隔的第一周期的一个图象的9个部分5和这个间隔的第二个图象的部分R相联系。提供的一些装置用以比较部分R的运动矢量与9个部分5的运动矢量的每一个。有了这个比较就可选择和寻找完全相同的运动矢量或者其差值仅小于一个予选确定的阈值。

如果在一组5的一个部分的一个运动矢量和部分R的运动矢量间存在完全的相同，这就可能为80毫秒间隔的第二个周期的部分R确认40毫秒方式的选择，而且传输对应的运动矢量的值，不涉及160组可能的座标（图1），然而相当简单地表明组5的那一个元素的比较是正的。因此这里仅仅有9个可能性，而不是169，这样数字通量可以相当地减少。

如果已经做出决择同意寻求仅有的最小差值或小于一个予先确定的阀值的差值，基于这个差，然而在方块R的“真实”（“true”）和组5（它希望用于它的地方）的方块的矢量间的可能，对于部分R，“40毫秒”方式可能不再是最好的方式了。因此，有必要提供这样的装置，通过解码的图象与原图象之间的比较，为每个检验的部分确定最理想的模式，该部分有组5中最接近单元R的那个单元的运动矢量。

声明“40毫秒”方式已为80毫秒的一个间隔的第二相位所采用就意味着前面叙及的第3或第4种情形是可利用的，第3种情形也是可能的，是由于，甚至如果在间隔的第一相位期间对于元素E已选择了“20毫秒”方式，和邻接组5中的E的其他部分的比较仍然可以完成，对于它的一些部分在第一相位时已选择了“40毫秒”方式。

这些装置再来一遍，当然还有图2中控制电路31的那些（装置），为了部分R，在它们确认选择“40毫秒”方式的情形，象以前一样发送运动矢量的值，表明对于组5的那些元素的比较是正的。

在没有比较是正的情况，它将可能发送方块R的运动矢量靠的是它的座标，但是这种方法表现出不可予见的和需要较大的数字通量的缺点。再次改变到“20毫秒”方式因此既简单又满意。

在已经使用了本发明使用的BMA运动估算器的情形下，运动矢量的发送当然是基于该相同的原理，这就是说发送装置指示第二个周期，第二周期是已经提供了最佳运动矢量的组5的元素中的一个。

对于5种情形的状况总数前文已公布过现在列出：

情形1：1

情形2：169

情形3：169（或9）

情形4：169×9

情形5：1

（总数）：1861

1861个状况中的一个状况可由11比特的装置确定;现在这个对应891000比特/秒的一个通量，这个通量和由D₂MAC数据包制式提供的容量完全兼容。

打算使用附加的数字数据允许对一个图象处理的电视接收机装备象素存储器，在这种情形下提供了运动矢量，这种接收机也用记录这些矢量的存储器装备。这就导致，在接收机，使用通常提供的存储器装置可能测定先前图象的运动矢量。为了实行本发明，唯一的一个增添的单元是一个很简单的处理器单元，这个单元是基于在处理过程中图象部分的知识和接收来自从发射机的数目，指定先前图象中的9个部分中的一个（根据本说明书前文出现过的），计算存储地址，被指定的部分的运动矢量位于那个存储地址，开始读它并写上作为现在部分的运动矢量。实际上，用一个处理器系统装备的接收机完成适合于图象的部分的数字运算，前文涉及的另外一个单元由软件装置提供，作为本领域熟练的人来说构成这个单元是很容易的。

为了进一步增加数据的通量，传输系统进一步包括这样一个装置，用于在处理涉及到先前图象与图象50、52相关联的图象51的过程中，在这组运动矢量中确定一个包含运动矢量的副组，它出现的机会最频繁，该装置并对每个图象发送一次该副组所有运动矢量的特征，因此每个图象部分的运动矢量参照该副组确定之。如果被传输的一个图象的部分的变化矢量不是该副组中的一个成分，这个图象部分使用第二种方式。

用这种安排，确定第一个图象51所必要的数字通量进一步减少。另一方面，它可能是那样的，组5的一些方块中的一个或多个用图51（由于它的速度矢量不形成所说的副组的部分）中的“20毫秒”方式处理，然而图53的方块R本身用“40毫秒”方式处理。虽然，并没有放弃本发明的应用，但是寻找组5的那些方块的一致性是有限制的，组5是用“40毫秒”方式处理的。

这些装置借助于图6的电路来实施，图6是图2DATV编码器35的一部分。

标志0和-1在这个图中用来分别指一个图象和前面的图象。

决定（三种方式的选择）D（-1）和D（0），发自图2的选择控制电路，通向连接线22、23。运动矢量提供到连接线21。

运动矢量信号通过有40毫秒延迟的一个电路2是为了把同相位的图象0的每个矢量和图象-1的每一个矢量装入。一个电路12接收这个延迟过的运动矢量和一个来自三个通道间的选择的决定（D-1），这三个通道被认为是图象-1。电路12是一个处理器单元。该单元随着一个图象的完整的描绘，依靠出现的频率的等级建立运动矢量的分类，给一个单元20提供最频繁的矢量的副组的描绘。该运动矢量信号出现在电路12的输入端，并且通过一个延迟电路14将其传输给单元20，电路14对应于完成分类的处理器12所占用的时间。单元20决定由电路14发送的运动矢量是否形成由处理器12传递给的副组的一部分。如果不是这种情形，决定D（-1）被可能地改变，为的是利用“20毫秒”通道的选择。这改变了的最终选择信号表示为MD（-1）。如果选择了“40毫秒”方式（运动矢量形成了副组的部分）就提供一些对应的运动矢量V（-1）。由单元12、14、20实现的选择是关于80毫秒的一个间隔的第一个“40毫秒”图象。

通过电路19，它是为了按照在单元12、20实行的不同处理的持续时间的延迟进行补偿，运动矢量传导给单元24。正象决定MD（-1）和矢量V（-1）一样，关于图象O的决定D（0），在连接线23，被传导给单元24。

在图7更加详细地叙述了单元24。它最终将决定MD（0）也可能有矢量V（0）供给脉冲形成电路15，电路15在一方面接收每80毫秒周期传送一次的运动矢量的副组的描绘，然后对每一图象部分决定MD（-1）和MD（0）也可能是两个对应的运动矢量V（0）和V（-1）。单元36是一个延迟单元，它补偿由单元24引入的延迟。

单元15编辑数据和提供数据给输出18，根据在数字传输通道上予定的格式传输。

在图7详细描述的电路24接收决定以及-那里适当的-在分别与图象-1和0对应的连接线38，39上的相应矢量。标注为1BD、2BD和1LBD的单元是贡献一个延迟的延迟单元，分别是一个图象部分（“块延迟”）（“block delay”）2个图象部分和一行的图象部分（“块的行延迟”）（“line of block delay”）。用其他的话，“1BD”是通过的时间，例如，从一部分A至一部分B，“2BD”是从一部分A到一部分C的通过（时间），和“1LBD”是从一部分A到一部分D的通过（时间）。借助于图描述，它的工作，基于适当的延迟，是明显的，关于块5的部分A到I的数据是流通的，所有的在相同时刻，对连接线它们本身也标注A至I。

相同型号的一个电路用于图5的单元59，同时传导组5的9个部分的数据给计算电路48。

在图7的电路24，每个标注“CP”的单元执行比较功能，它是在图的侧面，在它的两个输入端的运动矢量的座标间的比较。比较的结果通过所有的“CP”块的一个公共总线到一个决定单元37，37把修正了的决定MD（0）送到连接线3上。修正的决定MD（0）是为了检验的图象（它是，例如图3中的图象53）。如果没有比较结果是正的，决定MD（0）是“20毫秒”方式的选择，否则，确定“40毫秒”方式，运动矢量用一个数字装置发送，这个数字指定那样一个“CP”单元，该单元对应着连线A至I中提供一个正的比较值的那一连线。

如果被比较的运动矢量的座标间是绝对的相同，一个比较可能判定为正。在这种情形，不需要有新的“40毫秒”方式的适应的证实。

比较的判据可能是被比较的运动矢量间的差小于一个预定的阀值。在这种情形，它仍然必要执行一在接收时解码模拟的解码并确定，该决定依靠比较编码图象和原图象，对检验过的部分，选择最满意的方式，检验过的部分，具有用参照图7叙述的方法检验的运动矢量。这个决定是有利地借助于单元31作出的，对于最初的决定D（0）和D（-1）的31已经完成编码图象和原图象间的比较。

如果不用前文叙述的统计方法，来减少被传输的矢量的数目，该矢量是用于传送“80毫秒”的一个周期的图象的第一对，那么图6中单元12、14和20消失，决定D（-1）就未经校正地传导给单元24。

假如，此外参照图5叙及的装置被使用，图6和图7的电路变得无益，由于靠选择控制电路31所做的第一决定对于选自9个的一个运动矢量联系是立即的，就图象的第二对而言，图2的DATV编码器简化为一个数据编辑电路。

Claims

1、高清晰电视发送系统，在该系统中，图象被划分为多个部分，对于这些部分的每一个，利用运动矢量数据的一个视频数据发送方式能够被使用，因此，这个系统用一个为每一个图象部分确定一个运动矢量的一个运动估算器，和在一个附加的数据通道上发送数据的装置所装备，该数据确定了所有的运动矢量，运动矢量属于每一个图象部分都有一个矢量被使用的图象，其特征在于运动估算器进一步包括一些装置，在有一个按着发生的新的图象对参加的情况下，和一个检验的部分相联系的，在这个新对的第二个图象中，先前图象的多个部分的一组，所说的组包含着在先前图象中占据着与检验的部分，以及这些邻接部分相同位置的部分，而且还在于，对于这些新对的唯一可能的运动矢量是那些，为对应联系的小组的那些部分的先前图象部分所确定的。

2、按照权利要求1所述的发送系统，其特征在于提供了一些装置，这些装置在接收时执行一解码模拟的解码并通过解码图象和原图象间的比较确定在具有检验的运动矢量的处理过程中第二个图象对的部分的质量等级。

3、按照权利要求1或2所述的发送系统，其特征在于，它用一些装置所装备，该装置发送这样的运动，它为第二对指示，第二对是已经提供了最佳运动矢量的前面叙述的小组的元素。

4、高清晰度电视发送系统，在该系统中，图象被划分为多个部分，对于每一个上面所说的部分，从彼此在取样结构上不同的至少是两种的视频数据发送方式中选择一种，第一种方式使用运动矢量数据，然而第二种方式，图象的频率比第一种方式的高，但是具有较低的空间清晰度，这个系统因而用与每一个图象部分确定一个运动矢量的装置装备，而且还有装置为在附加的数字通道上发送数据，该数据为每一个部分和已经选择了第一种方式的部分的所有运动矢量确定被选择的方式，其特征在于，它用一些装置所装备，为了在目前已经选择的第一种方式的一个图象部分的一检验过程中，将这一部分与先前图象的多个部分的一组相联系。所说的小组包含有在先前的图象中占据着与检验的部分以相邻的部分相同位置的部分，而且还用这样的装置装备，为所说的检验部分检验为包含在所说小组内的先前图象的部分所确定的每一个运动矢量，依次（接着），在没有检验是正值的情形，去启动按照第二种方式进行中的部分的处理，接着，在有一个检验是正值的情形，去确认第一种方式的选择和发送一个数据条目，它识别标注先前图象的小组的那一个元素的检验是正的。

5、按照权利要求4所述的发送系统，其特征在于如果被比较的运动矢量的座标间是相同的，一个检验被判定为正。

6、按照权利要求4所述的发送系统，其特征在于，对于被比较的速度矢量间获得差值的元素，检验被判定为正，那些矢量是最小的，或换言之一个差值低于预先一一确定的阀值，如果提供的装置在接收时去完成一解码模拟的解码和通过解码图象和原图象间的比较为检验部分确定最满意的方式，检验部分具有运动矢量。而这些运动矢量通过比较，确认第一种方式可能被选择。

7、按照权利要求4至6任何一个所述的发送系统，其特征在于它包含这样的装置，它在称之为先前图象的图象处理过程中，在运动矢量的组中，确定包含在这个图象中最频繁遇到的矢量的一个副组，还包括这样的装置，每个图象一次地数字式地发送这个副组的所有矢量的特征，还在于如果称之为先前的一个图象的运动矢量是副组的一个元素，第一种方式被用于这个图象部分而运动矢量被确定，参注这个副组，然而，如果这个运动矢量不是这个副组的一个元素，于是使用第二种方式，在这种情形，在为目前已选择了第一种方式的前面已叙过的一个图象部分的检验的过程中，前面已叙过的先前图象的部分的组的内容被限定为第一种方式使用的部分。

8、为描绘被发送的图象的高清晰度电视接收机，其中发送的图象被划分为多个部分，对于每一个部分，利用运动矢量数据的一种视频数据再现的方式可以使用，对于用这种方式处理的每一个图象部分，这些速度矢量数据被接收，这个接收机用一些装置装备，用以在运动矢量数据的基础上产生两个相继接收的两个图象间的一个中间图象，特别是，一个或多个存储器用以记录运动矢量数据，其特征在于进一步用一些装置装备，用以在一个第二图象的一个部分的产生的过程中，在一个接收的数字数据条目的基础上，该数据条识别第一图象的一个部分的一个运动矢量，施加它到第二个图象的部分。

9、高清晰度电视发送的方法，在该方法中图象被划分为多个部分，对于每一部分，利用运动矢量数据的一个视频数据发送方式可能使用，所说的方法包括为每一个图象部分确定一个运动矢量的一个运动估算，和在一个附加的数据发送通道上发送数据，该数据为一个运动矢量被使用的部分确定所有的运动矢量，其特征在于，运动估算进一步包括在相继的新图象对参加的情况下，在这些新对的第二个图象里，与先前图象的每个部分的一个小组的一个检验部分的联系，所说的组包含这样的部分，它在先前的图象里占据着象检验部分一样的相同位置，而且邻接部分也是这样，其特征还在于对于这些新对，仅仅可能的运动矢量是那些为对应着与小组联系的部分的先前图象的对所确定的。

10、高清晰度电视发送方法，该方法中图象被划分为多个部分，对于每一个部分一种视频数据发送方式从彼此在取样结构上不同的至少是两种方式中选择出来，第一种方式利用了运动矢量数据，然而在第二种方式中，图象的频率比在第一种方式中的高，但是具有一个低的空间清晰度，所说的方法随后包括对于每一个图象部分的一个运动矢量，和在一个附加的数字通道上发送数据，该数据为每一个部分和已经选择了第一种方式的部分的所有运动矢量确定被选择的方式，其特征在于所说的方法进一步包括，对于目前已经选择了的第一种方式的一个图象部分的一个检验的过程中，将这个部分与先前图象的多个部分的一个小组联系，该所说的小组在先前的图象中，占据着与检验的部分而且还有相邻接的部分相同的位置，以及为所说检验部分，检验为包含在所说组中的先前图象的部分而确定的每一个运动矢量，接下去，在没有检验是正的情形，启动根据第二种方式进行中的部分的处理，并且依次，在只有一个检验的结果是正的情形，确认第一种方式的选择并发送识别和标注在先前图象的小组中的检验是正的元素的一个数据条目。