CN1190082C - 用二维最小比特率预估技术编码移动矢量的方法 - Google Patents

用二维最小比特率预估技术编码移动矢量的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种使用二维最小比特率预估技术来对移动矢量编码的方法。用二维最小比特率预估技术来发送因子‘X’和‘Y’共用的模式信息(MODE)，以减少其传输负担，从而提高移动矢量的编码效率。另外，对低转移速率的很小的和具有很少量运动的移动图像提出了一维MVD信息编码方法，从而即使MVD信息的干扰特性根据最小比特率预估而改变，也可以提高主要移动矢量的编码效率。

Description

用二维最小比特率预估技术 编码移动矢量的方法
技术领域
本发明涉及移动矢量的编码方法，更具体地说，涉及用二维最小比特率预估技术编码移动矢量的方法。
背景技术
一般而言，移动矢量是通过在移动图像压缩中的无损编码来进行编码的。在这种情况下，微分脉码调制(DPCM)技术是使用最广泛的，它分为计算被当前编码的移动矢量的预估值部分和对所计算预估值和当前移动矢量之间的预估误差进行编码的部分。
因此，移动图像压缩性能取决于用已经被发送的相邻移动矢量对当前移动矢量预估的好坏情况。
常规的移动矢量编码方法一般包括中值预估技术和一维最小比特率预估技术。
中值预估技术最广泛地用于H.263和MPEG-4，其中计算先前发送的相邻移动矢量的中值作为当前编码的移动矢量的预估值，并且只对在计算的预估值和被编码的当前移动矢量之间的预估误差进行编码和发送。
详细地说，如图1所示，假定被当前编码的移动矢量是MV和相邻移动矢量是MV1、MV2和MV3，使用常规中值预估技术的移动矢量编码方法可以按如图2所示的形式实施。
首先，预估器10得到先前发送的相邻移动矢量MV1、MV2和MV3的中值，并计算被当前编码的移动矢量MV的预估值(PMV)。
PMVx＝Median(MV1x，MV2x，MV3x)
PMVY＝Median(MV1y，MV2y，MV3y)
在计算了预估值(PMV)之后，减法器12从被当前编码的移动矢量(MV)减去预估器10输出的预估值(PMV)，以便计算预估误差(MVD)。
MVDx＝MVx-PMVx
MVDy＝MVy-PMVy
预估值(PMV)和预估误差(MVD)由X和Y因子处理。
编码器14对减法器12输出的预估误差(MVD)执行可变长编码，并将其发送至目的地。
同时，一维最小比特率预估技术是这样一种方法，其检查哪个相邻移动矢量应当被用作预估值来产生最小(最小比特率)预估误差(MVD)，然后将所检测的最小比特率预估误差(MVDmbp)和表示相应移动矢量的MODE信息一起发送。
首先，最小比特率预估技术计算当相邻移动矢量(MV1、MV2和MV3)被分别用作预估值时对于因子‘X’产生的预估误差(MVD)。如图3A所示，假定MV＝1，MV1＝0，MV2＝3和MV3＝4.5，对于因子‘X’的移动矢量(MV1、MV2和MV3)的预估误差(MVDx)分别是+1.0、-2.0和-3.5。
一旦预估误差(MVDx)被计算，则编码器14选择一在所计算预估误差中产生最小比特率的MVD值(MVDmbp)，并先对该MVD值编码。
这样，假定比特率与预估误差(MVD)的绝对值成比例，因为移动矢量(MV1＝0)产生最小比特率，编码器14以可变长度代码对‘MVDxmbp＝+1.0’编码并发送。
如果最小比特率预估误差(MVDxmbp＝+1.0)被发送，则编码器14将发送模式信息(MODEx)，它表示MV1已经被用作预估值。为此目的，如图3B所示，编码器14定义了该编码器可以仅以最小比特率预估误差(MVDxmbp＝+1.0)以及相邻移动矢量(MV1、MV2和MV3)得到的候选移动矢量。
换言之，编码器14用最小比特率预估误差(MVDxmbp＝+1.0)和先前发送的相邻移动矢量(MV1、MV2和MV3)搜索出候选移动矢量(MVC1、MVC2和MVC3)。
MVC1是当MV1已经被用作预估值时通过使用MVDxmbp得到的移动矢量候选值，而MVC2是当MV2已经被用作预估值时通过使用MVDxmbp得到的移动矢量候选值，另外，MVC3是当MV3已经被用作预估值时通过使用MVDxmbp得到的移动矢量候选值。
但是，在它们当中，MVC2不是真实的候选值。其原因是如果MVC2是被实际发送的移动矢量，通过使MV2为预估值，应当已经发送了-0.5而不是+1.0作为最小比特率预估误差(MVDxmbp)。这样，因为MVC1和MVC3是实际上有效的候选移动矢量，编码器产生模式信息(MODEx)作为1比特(‘0’或‘1’)的信息并发送它。
在用于因子‘X’的最小比特率预估误差(MVDxmbp)和模式信息(MODEx)被完全发送之后，编码器14执行相同的过程以得到对因子‘Y’的最小比特率预估误差(MVDymbp)和模式信息(MODEy)，并发送它们。图4说明了在此时发送的比特流的结构。
但是，使用中值预估技术和一维最小比特率预估技术的常规移动矢量编码方法具有这样的问题，即因为移动矢量的因子‘X’和‘Y’被独立地处理，造成对实时压缩编码的干扰，并增加了发送数据的量。
特别是，在使用一维最小比特率预估技术的移动矢量编码方法中，因为因子‘X’和‘Y’也存在于模式信息中以及预估误差信息中，模式信息的发送负担大大增加。
此外，根据最小比特率预估技术产生的预估误差(MVD)与由中值预估技术得到的预估误差(MVD)相比更集中于(0，0)。但是常规移动矢量编码方法难以提供很好的方案，以允许有效地使用由于预估技术产生的预估误差(MVD)的分布特性变化。
在此引用上面介绍的内容，以对本发明的背景技术的细节、特征作适当的说明。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种通过使用二维最小比特率预估技术来发送预估误差(MVD)和模式信息(MODE)，来改进移动矢量编码效率的方法。
本发明的另一目的是提供一种通过由最小比特率预估技术产生的二维预估误差信息来提高编码效率的方法。
本发明还有一个目的是提供一种用于使用二维最小比特率预估技术有效地编码模式信息(MODE)的方法，该模式信息由因子‘X’和‘Y’共用。
本发明还有一个目的是提供一种用于为较小尺寸和小运动的低传输速率的移动图像进行二维预估误差信息编码的方法。
为了整体或部分地实现上述目的，提供了一种用于编码移动矢量的方法，包括如下步骤：
通过使用被编码的移动矢量以及n(n≥1)个相邻的移动矢量，计算二维预估误差信息；从计算的预估误差信息中选择具有最小比特率的预估误差信息；得到表示发生最小比特率的预估误差信息的相邻移动矢量的模式信息，该模式信息表明相应的有效移动矢量中哪一个是实际的移动矢量；和对所得到的最小比特率的预估误差信息以及模式信息进行编码。
为了整体或部分地实现至少这些优点，还提供了一种对移动矢量编码的方法，包括如下步骤：计算被编码的移动矢量与n(n≥1)个相邻移动矢量之间的预估误差信息；从所计算的预估误差信息中选择最小比特率的预估误差信息；检查所得到的最小比特率的预估误差信息的因子‘X’和‘Y’是否为‘0’，并对最小比特率的预估误差信息编码；并对表示产生最小比特率的预估误差信息的相邻移动矢量的模式信息进行编码，该模式信息表明相应的有效移动矢量中哪一个是实际的移动矢量。
本发明的其它优点、目的和特征将通过下面的说明和对本发明的实践而为本领域的技术人员所理解。本发明的目的和优点可以如在所附权利要求中所说明的那样来实现和达到。
附图说明
下面将参考附图详细说明本发明，图中类似的数字表示类似的单元，其中：
图1是说明被编码的移动矢量和参考相邻移动矢量的图；
图2是显示根据常规中值预估技术执行移动矢量编码的编码器的示意图；
图3A和图3B是说明根据常规的一维最小比特率预估技术的移动矢量编码原理的图；
图4是说明根据现有技术的编码移动矢量的比特流的图；
图5是说明根据本发明优选实施例的对二维最小比特率编码的比特流结构的图；
图6是说明根据本发明优选实施例的对基于二维最小比特率编码技术的移动矢量进行编码的方法的图；
图7是说明根据本发明优选实施例的在对移动矢量进行编码中对模式信息(MODE)进行编码的方法的图；
图8是说明根据本发明优选实施例的在对移动矢量进行编码中对预估误差信息(MVD)进行二维编码的方法的图；
图9是说明对基于一维最小比特率预估技术的比特流结构进行二维编码的比特流结构的图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于通过二维最小比特率编码预估技术来发送共用于因子‘X’和‘Y’的预估误差信息(MVD)和模式信息(MODE)的方法。
一般地说，在相邻的移动矢量中最靠近被编码的移动矢量的向量在因子‘X’和‘Y’面上与被编码的移动矢量距离最短的几率高。
这样，本发明建议了一种方法，用于通过二维访问方法，通过减少模式信息(MODE)的负荷并同时略微增加预估误差信息(MVD)来提高移动矢量编码效率。
此外，本发明提出了一种方法，通过利用由最小比特率预估技术产生的预估误差与由中值技术得到的预估误差相比更集中于(0，0)的特性，来对MVD信息进行二维编码。
图5是说明根据本发明优选实施例的对基于二维最小比特率编码技术的移动矢量进行编码的比特流结构的图。
如图5所示，本发明的比特流结构包括最小比特预估误差(MVDxymbp)，其表示在因子‘X’和‘Y’上的最小比特率预估误差，以及模式信息(MODExy)，其表示在产生最小比特预估误差(MVDxymbp)时使用的相邻移动矢量。
最小比特预估误差(MVDxymbp)是二维可变长码(VLC)，但也不限于此，可以具有二维VLC和一维VLC混合的形式。
图6是说明根据本发明优选实施例的基于二维最小比特率预估的预估误差信息(MVD)和模式信息(MODE)的图。
首先，假定MV＝(6，2)，MV1＝(3，1)，MV2＝(2，3)，MV3＝(4，5)，为了对移动矢量(MV)编码，编码器计算当各相邻移动矢量(MV1，MV2和MV3)用作预估向量时产生的预估误差(MVDxy)。
此时，当MV1用作预估值时，MVDxy是(+3，+1)。当MV2用作预估值时MVDxy是(+4，-1)。当MV3用作预估值时，MVDxy是(+2，-3)。
在计算了预估误差(MVDxy)后，编码器在计算的预估误差(MVDxy)中选择产生最小比特率的预估误差值，即，最小比特率预估误差(MVDxymbp)，并先对其编码。
这样，在假定比特率与预估误差(MVDxy)成比例的情况下，因为最小比特率(‘4’)是在移动矢量MV1用作预估值时产生的，编码器以可变长码对MVDxymbp＝(+3，+1)进行编码，一旦发送了最小比特率预估误差(MVDxymbp)，编码器就应当发送模式信息(MODExy)，表示MV1已经被用作预估值。
一旦最小比特预估误差(MVDxymbp＝+3，+1)被完全发送，编码器就通过使用‘MVDxymbp＝(+3，+1)’和先前发送的相邻的移动矢量(MV1，MV2和MV3)得到三个候选的移动矢量(MVC1、MVC2和MVC3)，如图6所示。并检查在所得到的三个移动矢量(MVC1、MVC2和MVC3)中的有效的候选移动矢量。
此时，MVC1(6，2)是当MV1(3，1)已经被用作预估值时通过使用MVDxymbp＝(+3，+1)所得到的候选移动矢量。MVC2(5，4)是当MV2(2，3)已经被用作预估值时通过使用MVDxymbp＝(+3，+1)所得到的候选移动矢量。MVC3(7，6)是当MV3(4，5)已经被用作预估值时通过使用MVDxymbp＝(+3，+1)所得到的候选移动矢量。
但是，MVC2(5，4)不能作为真实的候选移动矢量。其原因是，如果MVC2已经是被实际发送的移动矢量(MV)，则应当发送最小比特率预估误差(MVDxymbp＝+1，-1)，即当MV3被用作预估值时的值，而不是发送(+3，+1)。这样，MVC1和MVC3保留作为实际的有效候选移动矢量。
在有效候选移动矢量(MVC1和MVC3)被识别时，编码器应当发送模式信息(MODExy)，表明相应的有效候选移动矢量(MVC1和MVC3)中哪一个是实际的移动矢量(MV)。
因此，因为MVC1表示被当前实际编码的移动矢量(MV)，编码器分配1比特的表示MVC1的代码信息(‘0’或‘1’)作为模式信息(MODExy)。
图7说明了根据有效MVC的数量的模式比特语法。
如图7所示，如果只有一个有效移动矢量(MVC)，则编码器不执行编码分配。如果有两个有效移动矢量MVC，则编码器分配1比特编码信息(‘0’或‘1’)并对其编码。如果有三个有效移动矢量MVC，则编码器分配1比特编码信息(‘0’)给一个MVC和分配2比特信息(‘10’或‘11’)给另两个MVC。
基于二维最小比特率编码预估技术的移动矢量编码方法可以扩展至多维处理，特别是可以用于任何采用一般无损编码方法以及移动矢量编码的领域。显然，所使用的相邻移动矢量的数量和位置可以任意地改变。
如上所述，在本发明的基于二维最小比特率预估技术的移动矢量编码方法中，尽管预估误差的信息量由于考虑到因子而比常规的基于一维最小比特率预估技术的移动矢量编码方法中的有一定数量的增加，模式信息(MODExy)的数量可以大大减小。
图8显示了在图5的比特流结构中用于对预估误差信息(MVD)进行二维编码的方法的另一个例子。
在具有很少量运动的很小的移动图像中，移动矢量通过转换而主要地分布在二维坐标上的原点(0，0)。
这样，在这种方法中，预估误差信息(MVD)将集中分布在原点(0，0)，特别是在基于最小比特率预估的情况下，集中在原点的现象变得更为明显。
图8所示的MVD信息编码方法是二维可变长编码(VLC)和一维可变长编码(VLC)的混合形式，其在原点(0，0)处具有权重。也就是说，预估误差信息(MVD)的标题信息具有二维形式，而其余的信息具有二维或一维的形式。
首先，编码器通过使用二维最小比特率预估方法计算关于因子‘X’和‘Y’的最小比特预估误差(MVDxmbp，MVDymbp)，并检查MVDxmbp和MVDymbp是否为‘0’。
如果MVDxmbp和MVDymbp都为‘0’，则编码器仅编码1比特信息并发送出去。但是，如果MVDxmbp和MVDymbp都不为‘0’，则编码器一起编码2比特标题信息(‘00’)和相应的MVDsmbp和MVDxmbp并发送它们。
如果MVDxmbp和MVDymbp之一为‘0’，则编码器在3比特标题信息之后编码除‘0’以外的MVD值(MVDxmbp或MVDymbp)并发送它们。该3比特标题信息包含表示哪个因子(‘X’或‘Y’)为‘0’的信息。
上述的二维编码方法可以根据相邻移动矢量(MV1，MV2，MV3)的状态来适当地执行。
此外，图8所示的二维MVD信息编码方法可以不仅用于二维最小比特率预估技术，而且用于对基于一维最小比特率预估方法所产生的MVD信息进行编码。因此，图3所示的常规的比特流结构要变为图9所示的比特流结构。MVD信息(MVDxmbp，MVDymbp)以及模式信息(MODE)顺序地为因子‘X’和‘Y’连接。
如至此所说明的，采用本发明的2维最小比特率预估技术对移动矢量编码的方法具有很多优点。
例如，通过采用二维最小比特率预估技术来发送因子‘X’和‘Y’共同采用的模式信息(MODE)，以由此减少其传输负担，从而可以提高移动矢量的编码效率。
此外，对于低转移速率的很小的和具有很少量运动的移动图像提出了该二维MVD信息的编码方法，从而即使MVD信息的干扰特性根据最小比特率预估而改变，也可以提高主要移动矢量的编码效率。
上述的实施例和优点仅是示范说明本发明，不是限制本发明。本发明的教导能够应用到其他类型的装置。本发明的这个说明是解释本发明，不是限制权利要求的范围。很多其他的方案对本领域的技术人员是显而易见的。在权利要求中，装置加功能的语言是为了涵盖在此说明的执行所述功能的结构，而且不仅包括结构上的等同物，还包括等同的结构。

Claims (20)

1.一种对移动矢量编码的方法，包括如下步骤：
通过使用要被编码的移动矢量以及n个相邻的移动矢量计算二维预估误差信息，n≥1；
从计算的预估误差信息中选择具有最小比特率的预估误差信息；
得到表示发生最小比特率的预估误差信息的相邻移动矢量的模式信息，该模式信息表明相应的有效移动矢量中哪一个是实际的移动矢量；和
对所得到的最小比特率的预估误差信息以及模式信息编码。
2.根据权利要求1的方法，其中所述最小比特率的预估误差信息被共同应用到因子‘X’和‘Y’。
3.根据权利要求1的方法，其中所述最小比特率的预估误差信息包括用于因子‘X’的最小比特率的预估误差信息和用于因子‘Y’的最小比特率的预估误差信息。
4.根据权利要求3的方法，其中因子‘X’和‘Y’的最小比特率的预估误差信息被顺序链接。
5.根据权利要求1的方法，其中所述模式信息被共同应用到因子‘X’和‘Y’。
6.根据权利要求1的方法，其中所述模式信息包括因子‘X’的模式信息和因子‘Y’的模式信息。
7.根据权利要求1的方法，其中因子‘X’和‘Y’的所述模式信息被顺序链接。
8.根据权利要求1的方法，其中所述得到模式信息的步骤包括：
用最小比特的预估误差信息和‘n’个相邻移动矢量定义‘n’个候选移动矢量，n≥1；
从所定义的候选移动矢量中选择实际有效的候选移动矢量；和
分配表示候选移动矢量的代码信息，该代码信息实际用于预估所选择的候选移动矢量的最小比特率，得到表示发生最小比特率的预估误差信息的相邻移动矢量的模式信息。
9.根据权利要求8的方法，其中当‘n’是3时，如果有一个有效移动矢量，则不分配所述代码信息，而如果有两个有效移动矢量时，则分配1比特的代码信息。
10.根据权利要求9的方法，其中这样来分配所述代码信息：如果有三个有效移动矢量，则给一个候选移动矢量分配1比特的代码，并分配2比特信息给另两个候选移动矢量。
11.一种对移动矢量编码的方法，包括如下步骤：
计算被编码的移动矢量与n个相邻移动矢量之间的预估误差信息，n≥1；
从所计算的预估误差信息中选择最小比特率的预估误差信息；
检查所得到的最小比特率的预估误差信息的因子‘X’和‘Y’是否为‘0’，并对最小比特率的预估误差信息编码；和
对表示产生最小比特率预估误差信息的相邻移动矢量的模式信息进行编码，该模式信息表明相应的有效移动矢量中哪一个是实际的移动矢量。
12.根据权利要求11的方法，其中最小比特率的预估误差信息是一维的或二维的。
13.根据权利要求11的方法，其中当因子‘X’和因子‘Y’都为‘0’时最小比特率的预估误差信息被编码为1比特信息。
14.根据权利要求11的方法，其中因子‘X’和‘Y’都不为‘0’时，将最小比特率的预估误差信息编码为2比特标题信息和相应的最小比特率的预估误差信息。
15.根据权利要求11的方法，其中当因子‘X’和‘Y’之一不为‘0’时，则最小比特率的预估误差信息编码为3比特标题信息和除‘0’以外的最小比特率的预估误差信息。
16.根据权利要求15的方法，其中所述3比特标题信息表示最小比特率的预估误差信息为‘0’。
17.根据权利要求11的方法，其中最小比特率的预估误差信息是因子‘X’和‘Y’共用的最小比特率的预估误差信息。
18.根据权利要求11的方法，其中所述最小比特率的预估误差信息包括用于因子‘X’的最小比特率的预估误差信息和用于因子‘Y’的最小比特率的预估误差信息。
19.根据权利要求18的方法，其中因子‘X’和‘Y’的最小比特率的预估误差信息被顺序链接。
20.根据权利要求11的方法，其中所述得到模式信息的步骤包括：
用最小比特的预估误差信息和‘n’个相邻移动矢量定义‘n’个候选移动矢量，n≥1；
从所定义的候选移动矢量中选择实际有效的候选移动矢量；和
分配表示候选移动矢量的代码信息，该代码信息实际用于预估所选择的候选移动矢量中的最小比特率，得到表示发生最小比特率的预估误差信息的相邻移动矢量的模式信息。
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