CN1652609A

CN1652609A - 用于处理数字运动图象的方法和装置

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Publication number: CN1652609A
Application number: CNA2004100758684A
Authority: CN
Inventors: 李时和
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: KR20050053129A; CN100429946C; US20050135479A1; EP1553781A3; JP2005168030A; KR100601935B1; EP1553781A2

Abstract

提供了一种用于处理数字运动图象的方法和装置。该方法包括：当编码数字运动图象时，将运动补偿误差图象分割为水平或垂直块，其中运动补偿误差图象是消除数字运动图象时间冗余的结果，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的运动补偿误差，并在包括预测运动补偿误差的预测误差图象上执行正交变换；以及当编码的数字运动图象被解码时，通过执行反正交变换来恢复预测误差图象，并从恢复的预测误差图象中恢复运动补偿误差图象。在这里，当前块表示当前将被处理的块，以及在前块表示在前被处理的块。

Description

用于处理数字运动图象的方法和装置

技术领域

本发明涉及图象处理，尤其是涉及用于编码和解码数字运动图象的数字运动图象处理的方法和装置。

背景技术

图1是用于解释运动补偿(MC)误差的示例的视图。

一般地，在MC误差图象中的MC误差是消除数字运动图象中的时间冗余的结果，其大量分布在MC误差图象中运动对象边缘的周围。MC误差的大量分布归因于在编码运动图象期间，对每个宏模块(MB)执行运动估计和运动补偿，并且各个MB具有一个运动矢量。换句话说，由于运动分量，相对大量的MC误差可能出现在包括于MB中的运动分量之中，它并没有反映在一个运动矢量中。

在除图象边缘周围以外的图象部分上的误差具有接近于“0”的值，而图象边缘周围上的误差是相对较大的。因此，在边缘误差值的周围上执行离散余弦变换(DCT)可能离散数据而不是收敛数据。换句话说，在MC误差上执行DCT可能带来比在源图象上执行DCT更差的结果。

因此，传统的编码和解码数字运动图象的方法可能恶化DCT的效果。

发明内容

本发明提供了一种用于处理数字运动图象的方法和装置，其提高了数字运动图象的编码效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于处理运动图象的方法，包括：当编码数字运动图象时，将运动补偿误差图象分割成水平或垂直块，其中该运动补偿误差图象是消除数字运动图象时间冗余的结果，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的运动补偿误差，并在包括预测运动补偿误差的预测误差图象上执行正交变换；以及当编码的数字运动图象被解码时，通过执行反正交变换来恢复预测误差图象，并从恢复的预测误差图象中恢复运动补偿误差图象，其中当前块表示当前将被处理的块，以及在前块表示在前被处理的块。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于处理数字运动图象的装置，包括：编码器，其将运动补偿误差图象分割为水平或垂直块，其中运动补偿误差图象是消除数字运动图象的时间冗余的结果，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的运动补偿误差，并在包括预测的运动补偿误差的预测误差图象上执行正交变换；以及解码器，其通过执行反正交变换来恢复预测的误差图象，并从恢复的预测误差图象中恢复运动补偿误差图象，其中当前块表示当前将被处理的块，以及在前块表示在前被处理的块。

附图说明

通过参考附图来详细描述具体实施例，本发明的上述和其他的特点和优点将变得更加明显，其中：

图1是用于解释MC误差的示例的视图；

图2是根据本发明的优选实施例的处理数字运动图象的方法的流程图；

图3A到3C是用于解释相邻像素间的相关性的图示；

图4是根据本发明的优选实施例的图2方法中步骤10的流程图；

图5是根据本发明的优选实施例的图2方法中步骤12的流程图；

图6是根据本发明的优选实施例的图2方法中步骤10或图4中步骤32的流程图；

图7是MC误差图象的示例的图示；

图8是根据本发明的优选实施例的图6中步骤70的流程图；

图9示出MB的示例，以帮助理解图8中计算第一和数第二和数的过程；

图10是根据本发明的优选实施例的图6中步骤72的流程图；

图11A到11E示出水平块的示例，以帮助理解图6中步骤72；

图12A到12F图示根据本发明的优选实施例的图10中计算参考值的步骤172；

图13是根据本发明的优选实施例的图2中步骤12或图5中步骤56的流程图；

图14是根据本发明的优选实施例的用于处理数字运动图象的装置的方框图；

图15是根据本发明的优选实施例的图14的装置中编码器的方框图；

图16是根据本发明的优选实施例的图14的装置中解码器的方框图；

图17是根据本发明的优选实施例的图14的装置中编码器或图15中预测误差图象产生器的方框图；

图18是根据本发明的优选实施例的图17中块确定器的方框图；

图19是根据本发明的优选实施例的图17中误差预测器的方框图；和

图20是根据本发明的优选实施例的图14中解码器或图16中第一MC误差图象恢复单元的方框图。

具体实施方式

以下文中，参考图2将描述根据本发明的处理数字运动图象的方法。

图2是根据本发明的优选实施例的处理数字运动图象方法的流程图。该方法包括编码数字运动图象的步骤10，和解码编码的数字运动图象的步骤12。

参考图2，在步骤10中，数字运动图象被编码。换句话说，MC误差图象被分割成块，其中MC误差图象是消除在时间上相邻的数字运动图象间时间冗余的结果。在这里，块可以是水平或垂直块，这将在后面描述。使用一个距离处的在前被处理的相邻块(在下文中称做在前块)来预测当前被处理的块(下文中称做当前块)的MC误差。在包括预测MC误差的预测误差图象上执行正交变换(OT)。在这里，使用从数字运动图象中生成的运动矢量来获得从数字运动图象中消除时间冗余的结果。这在例如MPEG-1、-2和-4，视频，H.261，H.263，和H.264的标准中公开。

当在MC误差图象的MB单元中执行步骤10时，每个MB被分割成水平或垂直块。在这里，使用在前被处理的并与水平或垂直块相邻一个像素的水平或垂直块来预测当前被处理的每个水平或垂直块的MC误差。换句话说，用于MC误差图象包括的每一个MB的各个水平或垂直块的所有MC误差被预测，从而确定预测的误差图象，其包括用于MC误差图象的预测MC误差。

在步骤10之后，在步骤12中，当编码的数字运动图象被解码时，通过执行反正交变换(IOT)来恢复预测误差图象，并从恢复的预测误差图象中恢复MC误差图象。

现在将参考图3A到3C来解释根据本发明所述的数字运动图象处理方法的原理。

图3A到3C是用于解释相邻像素间相关性的图示。

图3A示出在所有方向上离参考像素一个单位像素距离处的相邻像素间的相关性，图3B示出在所有方向上离参考像素两倍的单位像素距离处的相邻像素间的相关性，图3C示出在所有方向上最靠近参考像素的像素间的相关性。在图3A和3C的每一个中，沿水平轴绘制离参考像素一个单位像素距离处的相邻像素的亮度级误差值ref_i，沿垂直轴绘制相邻像素的亮度级误差值i。在图3B中，沿水平轴绘制离参考像素两倍单位像素距离出处相邻像素的亮度级误差值ref_i(i-2)，沿垂直轴绘制相邻像素的亮度级误差值i。

在图3A中绘制的数据的相关性系数是相对大的：0.510。相关性系数的大值表示在一个单位像素距离处的相邻像素间的相关性是大的。然而，在图3B中绘制的数据的相关性系数是非常小的：0.032，其表示在两倍的单位像素距离处的相邻像素间的相关性是低的。在图3C中绘制的数据的相关性系数是非常高的：0.861，其表示离参考像素一个单位像素距离处的相邻像素中的类似于参考像素的像素间的相关性是非常高的。

因此，在图2的步骤10中，当数字运动图象被编码时，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的MC误差。

现在将参考附图描述根据本发明的处理数字运动图象的法的优选实施例。

图4是图2方法中步骤10的优选实施例10A的流程图。步骤10A包括消除数字运动图象时间冗余的步骤30，消除数字运动图象空间冗余的步骤32、34和36，执行可变长度编码(VLC)的步骤38。

参考图4，在步骤30中，消除数字运动图象的时间冗余，和确定作为MC误差图象的结果图象。

在步骤30之后，在步骤32中，MC误差图象被分割成水平或垂直块，并使用邻近当前水平块一个单位像素距离的在前的水平或垂直块来预测当前水平或垂直块的MC误差，以获得包括预测MC误差的预测误差图象。

在步骤32之后，在步骤34中，在预测误差图象上执行OT。在这里，OT可以是DCT或者类似的方法，并会有助于集中能量和减小像素间的相关性。

在步骤34之后，在步骤36中，OT的结果被量化。例如，通过执行量化能压缩OT结果，其中该量化对应于可从外部源输入的关于量化等级等的信息。

换句话说，执行步骤32、34和36以从数字运动图象的消除时间冗余的结果中消除空间冗余。

在步骤36之后，在步骤38中，为了适合预定比特率，在量化结果上执行VLC。在这里，执行步骤38以从消除空间冗余的结果中消除统计冗余。

图5是根据本发明的图2方法的步骤12的优选实施例12A的流程图。步骤12A包括执行可变长度解码(VLD)和反量化的步骤50和52，恢复预测误差图象、MC误差图象和数字运动图象的步骤54、56和58。

参考图5，在步骤50中，在VLC结果上执行VLD。

图2方法的步骤10，或图4所示的骤10A可以通过编码器(未示出)来执行，在图2方法的步骤12，或图5所示的骤12A可以通过解码器(未示出)来执行。在这里，由编码器最后编码的结果，也就是VLC的结果，可以传送给解码器或存储在附加的存储器中(未示出)。在这样的情况下，解码器读出并解码从编码器中传送来的或存储在附加存储器中的VLC结果。

在步骤50之后，在步骤52中，VLD结果被反量化。在步骤52之后，在步骤54中，在反量化结果上执行IOT以恢复预测误差图象。在步骤54之后，在步骤56中，从恢复的预测误差图象中恢复MC误差图象。在步骤56之后，在步骤58中，使用恢复的MC误差图象来恢复数字运动图象。

将参考附图更加详细地解释图2的法中编码数字运动图象的步骤10。

图6是根据本发明所述图2方法中步骤10或图4所示的骤32的优选实施例的流程图，包括确定方向的步骤70，其中MC误差图象沿该方向被分析，以及包括MC误差的步骤72。

在步骤70中，执行关于包括在MC误差图象内的每一个MB是否被分割成水平或垂直块的判定。

图7是包括MB 78的MC误差图象76被分割成垂直块MB 80和被分割成水平块MB 82的示例的图示。

参考图7，MC误差图象76包括多个MB 78，并具有预定的宽度和高度。在这里，每一个MB 78具有N×M(宽度×长度)的尺寸，其中N和M可以或可以不相等。根据最佳的标准，N和M每个都是“16”。如图7所示，可以确定每一个MB 78被分割成垂直或水平块。

在这里，MB 80包括关于亮度分量Y的垂直块96，关于色度分量U的垂直块98，和关于色度分量V的垂直块100。关于色度分量U或V的每一个垂直块98或100的长度M/2可以是关于亮度分量Y的每一个垂直块96的长度M的一半。

类似地，MB 82包括关于亮度分量Y的水平块116，关于色度分量U的水平块118，和关于色度分量V的水平块120。在这里，关于色度分量U或V的每一个水平块118或120的宽度N/2可以是关于亮度分量Y的每一个水平块116的宽度N的一半。

图8是根据本发明的图6的步骤70的优选实施例70A的流程图，其中包括计算第一和第二和数S1和S2的步骤140，和确定方向的步骤142、144、146、148和150，其中沿该方向根据第一和第二和数S1和S2的大小来分析MB。

图9是为了帮助理解图8的第一和第二和数S1和S2的计算过程的任意MB 78的例的图示。MB 78包括NxM亮度误差值Z₁₁，Z₁₂，...，Z_1N，Z₂₁，Z₂₂，...，Z_2N，...，Z_M1，Z_M2，...，和Z_MN。

执行图6中步骤70，在步骤140中，如等式1所示的在MB 78中的图9所示的水平相邻像素的亮度误差值间的差值的绝对值进行求和，以获得第一和数S1，并如等式2所示的对图9的垂直相邻像素的亮度误差值间的差值的绝对值进行求和，以获得第二和数S2。

S 1 = Σ_{i = 1}^{M} Σ_{j = 1}^{N - 1} | Z_{ij} - Z_{i (j + 1)} | . . . (1)

S 2 = Σ_{l = 1}^{N} Σ_{k = 1}^{M - 1} | Z_{kl} - Z_{(k + 1) l} |

在步骤140之后，在步骤142中，执行关于第一和数S1是否大于第二和数S2的判定。如果在步骤142中确定第一和数S1大于第二和数S2，那么在步骤146中确定将MB 78分割成如图7所示的水平块82。

如果在步骤142中确定第一和数S1不大于第二和数S2，那么在步骤144执行关于第一和数S1是否小于第二和数S2的判定。如果在步骤144中确定第一和数S1小于第二和数S2，那么在步骤148中确定将MB 78分割成如图7所示的垂直块80。如果确定第一和数S1等于第二和数，那么在步骤150中确定将MB 78分割成预定的水平或垂直块。当第一和数S1等于第二和数S2时，预定的水平或垂直块是预先确定是否将MB 78分割成水平块或垂直块的结果。

在图6的步骤70之后，在步骤72中，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的MC误差，以获得包括预测MC误差的预测误差图象。

图10是根据本发明的图6的步骤72的优选实施例72A的流程图，包括使用亮度误差值和参考像素来预测MC误差的步骤170、172和174。

根据本发明的一个方面，图6的步骤72可以仅仅包括图10中的步骤172和174。在这样的情况下，在步骤172中，使用包括在在前水平或垂直块内的像素的局部恢复亮度误差值来计算包括在当前水平或垂直块中的每个像素的参考值。编码器一般包括执行与解码器一样的操作的局部(local)解码单元(未示出)。在这里，局部解码单元恢复将由解码器恢复的同样的亮度误差值，其中当由局部解码单元恢复时，它被称作局部恢复亮度误差值。

在步骤172之后，在步骤174中，从包括在当前水平或垂直块里的每个像素的亮度误差值中减去参考值，其减法结果被确定为相应像素的预测MC误差。

图11A到11E是水平块示例的图示，以帮助理解图6中步骤72。

图11A示出水平块116、118或120的示例，其被分割以在水平方向上分析MB 78。参考图11A，附图标记190表示在前块，附图标记192表示当前块。图11B示出在当前水平块192A内的像素a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10、a11、a12、a13、a14和a15，它们被分类为组210。图11C示出当前水平块192B内的像素a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、b0、b1、b2、b3、b4、b5、b6和b7，它们被分类为组212和214。图11D示出当前水平块192C内的像素a0、a1、a2、a3、b0、b1、b2和b3，c0、c1、c2、c3、d0、d1、d2和d3，它们被分类为组216、218、220和222。图11E示出当前水平块192D内的像素a0、a1、b0、b1、c0、c1、d0、d1、e0、e1、f0、f1、g0、g1、h0和h1，它们被分类为组226、228、230、232、234、236、238和240。

根据本发明的另外一个方面，图6的步骤72可以包括图10中的步骤170、172和174。在这样的情况下，步骤170中，在当前块内的像素被分类为至少一个组，例如，预定数目的组。在这里，预定数目可以由用户来确定。例如当前水平块的当前块(CURRENT BLOCK)192中像素a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10、a11、a12、a13、a14和a15可以被分类为如图11B、11C、11D或11E所示的一个、两个、四个或八个组。

在步骤170之后，在步骤172中，在预定方向上分析包括在在前块内的像素的局部恢复亮度误差值，这同样被应用到每一个像素组中，以获得参考值。在这里，预定方向可以由用户来确定。

例如，当图11B的组210中的每一个像素a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10、a11、a12、a13、a14和a15的参考值被计算时，在相同方向上分析包括在在前水平块的参考块190A中的像素的局部恢复亮度误差值。换句话说，假设当前水平块192A中的像素a2的参考值被计算时，在直线方向上分析水平块190A内的像素的局部恢复亮度误差值。即使当像素a6的参考值被计算的时候，其中像素a6与包括在当前水平块192A内的像素a2属于同样的组，在直线方向上分析在水平块190A内的像素的局部恢复亮度误差值。类似地，当图11C到11E的组212、214、216、218、220、222、226、228、230、232、234、236、238和240中的每个像素的参考值被计算时，在同一个方向上分析包括在在前水平块190B、190C或190D内的像素的局部恢复亮度误差值。

因为没有在前块，所以图7的MB 80或82中的首先被处理的块90、92、94、110、112或114中的每个像素的参考值可以被设置为“0”。

图12A到12F示出在计算参考值r(x)的图10中所示的步骤172的优选实施例。这里，在图12A到12F的每一个中的水平方向表示一个位置。

使用等式3、4、5、6、7或8可以计算当前块192的随机位置x处的像素260的参考值r(x)：

r(x)＝0 ...(3)

其中r(x)＝0表示不考虑图12A所示的在前块190中的像素262、264和266的局部恢复亮度误差值而计算在随机位置x处的像素260的参考值r(x)。

r(x)＝p(x) ...(4)

其中p(x)表示在前块190的位置x处的像素264的局部恢复亮度误差值。这里，r(x)＝p(x)表示仅仅使用如图12B所示的在前块190的位置x处的像素264的局部恢复亮度误差值p(x)来计算像素260的参考值r(x)。在这样的情况下，分析在前块190所沿的预定方向是直线方向。

r(x)＝p(x-1) ...(5)

其中r(x)＝p(x-1)表示仅仅使用图12C所示在前块190的位置x-1处的像素262的局部恢复亮度误差值p(x-1)来计算像素260的参考值r(x)。在这样的情况下，分析在前块190所沿的预定方向是向左倾斜的方向。

r(x)＝p(x+1) ...(6)

其中r(x)＝p(x+1)表示仅仅使用图12D所示的参考块190的位置x+1处的像素266的局部恢复亮度误差值p(x+1)来计算像素260的参考值r(x)。在这样的情况下，分析在前块190所沿的预定方向是向右倾斜的方向。

r (x) = \frac{p (x - 1) + P (x) + 1}{2} . . . (7)

其中r(x)＝(p(x-1)+p(x)+1)/2表示使用图12E所示的在前块190的位置x-1和x处的像素262和264的局部恢复亮度误差值p(x-1)和p(x)的中值来计算像素260的参考值r(x)。在这样的情况下，分析在前块190所沿的预定方向是向左倾斜的方向。

r (x) = \frac{p (x) + p (x + 1) + 1}{2} . . . (8)

其中r(x)＝(p(x)+p(x+1)+1)/2表示使用图12F所示在前块190的位置x和x+1处的像素264和266的局部恢复亮度误差值p(x)和p(x+1)的中值来计算像素260的参考值r(x)。在这样的情况下，分析在前块190所沿的预定方向是向右倾斜的方向。

当将当前块精确地分割成像素组时，MC误差减小而开销增加。因此，在开销和分组程度(group extent)之间的折中可以被设置。

现在将参考附图更加详细地描述图2方法中解码数字运动图象的步骤12。

图13是用于解释根据本发明的图2方法的步骤12或图5的步骤56的优选实施例的流程图，包括解释第一和第二方向信息的步骤280，以及恢复参考值和MC误差图象的步骤282和284。

参考图13，在步骤280中，解释第一和第二方向信息。在这里，第一方向信息表示编码器是将MC误差图象的每一个MB分割成水平还是垂直块。同样，第二方向信息表示当编码器计算参考值时，分析包括在前块中的像素的局部恢复亮度误差值所沿的预定方向。第一和第二方向信息可以在数字运动图象的编码步骤10中被编码，并在图5所示步骤50中解码。

在步骤280之后，在步骤282中，使用解释的第二方向信息和在在前块内的像素的恢复亮度误差值来恢复参考值。在这里，不同于局部恢复亮度误差值，“恢复亮度误差值”指的是由解码器恢复的亮度误差值。

例如，当编码器生成参考值时，第二方向信息被解释以推断分析在前块被分析时所沿的预定方向，并使用推断的预定方向和恢复的亮度误差值来恢复参考值。

在步骤282之后，在步骤284中，使用恢复的参考值、解释的第一方向信息和恢复的预测误差图象来恢复MC误差图象。例如，恢复的参考值和恢复的预测误差图象被加入以恢复MC误差图象内每个块的亮度误差值，然后如从解释的第一方向信息中推断的，在水平或垂直方向上将在所有块中被恢复的亮度误差值加在一起，以恢复MC误差图象。

现在将参考附图来解释根据本发明所述的用于处理数字运动图象的装置的结构和操作。

图14是根据本发明所述的用于处理数字运动图象的装置的方框图。参考图14，装置包括编码器300和解码器302。

图14中装置执行图2的方法。

例如，执行步骤10，编码器300通过输入节点IN1接收MC误差图象，其是消除数字运动图象时间冗余的结果，将MC误差图象分割成水平或垂直块，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的MC误差，在包括预测MC误差的预测误差图象上执行OT，并输出编码结果至解码器302。

执行步骤12，解码器302通过执行IOT来恢复预测误差图象，从恢复的预测误差图象中恢复MC误差图象，并通过输出节点OUT1输出恢复的数字运动图象。

图15是图14的编码器300的优选实施例300A的方框图，包括运动估值器和补偿器320、预测误差图象生成器322、OT单元324、量化器326、和VLC单元328。

图15的编码器300A执行图4所示的步骤10A。

执行步骤30，运动估值器和补偿器320消除数字运动图象的时间冗余，其通过输入节点IN2被输入，并输出作为MC误差图象该结果至预测误差图象生成器322。

执行步骤32，预测误差图象生成器322从运动估计器和补偿器320中接收MC误差图象，将MC误差图象分割成水平或垂直块，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的MC误差，和输出包括预测MC误差的预测误差图象至OT单元324。在这里，预测误差图象生成器322可以输出像在前描述的第一和第二方向信息332至VLC单元328。为了输出第一和第二方向信息332，预测误差图象生成器322可以通过输入节点IN3来接收关于预定方向和当前块被分割的分组的预定数目的信息。

执行步骤34，OT单元324在从预测误差图象生成器322中输入的预测误差图象上执行OT，并输出OT的结果至量化器326。

执行步骤36，量化器326量化OT的结果，并输出量化的结果至VLC单元328。

在这里，预测误差图象生成器322、OT单元324、和量化器326用来从消除数字运动图象时间冗余的结果中消除空间冗余。

执行步骤38，VLC单元328在量化的结果上执行VLC，并通过输出节点OUT2输出VLC的结果至解码器302。在这里，通过输出节点OUT2输出的VLC的结果可以不传输给解码器302，而是替代地存储在上述描述过的附加存储器中。

图16是图14的解码器302的优选实施例302A的方框图，包括VLD单元350、反量化器352、IOT单元354、第一MC误差图象恢复单元356、和运动图象恢复单元358。

图16的解码器302A执行图5的步骤12A。

执行步骤50，VLD单元350通过输入节点IN4来接收VLC的结果，并在VLC的结果上执行VLD。在这里，VLD单元350输出结果360至第一MC误差图象恢复单元356，其中该结果360通过解码VLD结果中的第一和第二方向信息获得。

执行步骤52，反量化器352反量化从VLD单元350中输入的VLD结果，并输出反量化结果至IOT单元354。

执行步骤54，IOT单元354在从反量化器352中输入的反量化结果上执行IOT，并输出作为恢复预测误差图象的IOT结果至第一MC误差图象恢复单元356。

执行步骤56，第一MC误差图象恢复单元356从IOT单元354输入的恢复预测误差图象中恢复MC误差图象，并输出恢复MC误差图象至运动图象恢复单元358。

执行步骤58，运动图象恢复单元358从第一MC误差图象恢复单元356输入的恢复MC误差图象中恢复数字运动图象，并通过输出节点OUT3输出恢复结果。

图17是根据本发明的优选实施例的图14的编码器300或图15的预测误差图象生成器322的方框图，包括块确定器380和误差预测器382。

图17的块确定器380和误差预测器382各自地执行图6的步骤70和72。

执行步骤70，块确定器380确定通过输入节点IN5输入的MC误差图象的每一个MB是否被分割成水平或垂直块，并输出确定结果至误差预测器382。

执行步骤72，误差预测器382响应块确定器380的确定结果，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的MC误差，并通过输出节点OUT4输出包括块预测MC误差的预测误差图象。

图18是图17的块确定器380的380A的优选实施例的方框图，包括和值计算器400、比较器402和信息输出单元404。

图18中块确定器380A执行图8的步骤70A。

和值计算器400执行图8的步骤140。换句话说，如上述等式1那样，和值计算器400对通过输入节点IN7输入的MB中水平邻近像素的亮度误差值之间的差值的绝对值进行求和，以计算第一和值S1。如上述等式2那样，和值计算器400对通过输入节点IN7输入的MB中垂直邻近像素的亮度误差值之间的差值的绝对值进行求和，以计算第二和值S2。

执行步骤142和144，比较器402比较从和值计算器400中输入的第一和第二和值S1和S2，并输出比较结果至信息输出单元404。

执行步骤146、148和150，信息输出单元404响应比较器402的比较结果，确定MB是否被分割成水平或垂直块，并通过输出节点OUT5输出表示确定结果的信息至误差预测器382。

图19是根据本发明的优选实施例的图17的误差预测器382的优选实施例382A的方框图，包括参考值生成器410和误差操作器412。

图19中误差预测器382A执行图10的步骤72A。

根据本发明的一个方面，如上所述，当步骤72包括图10中步骤172和174时，参考值生成器410可以仅仅包括分析器424。根据本发明的另一个方面，当步骤72包括图10中步骤170、172和174时，参考值生成器410可以包括分组单元420和分析器424。

执行步骤170和172，参考值生成器410从通过输入节点IN9输入的在前块内像素的局部恢复亮度误差值中，生成通过输入节点IN8输入的当前块内每个像素的参考值，并输出生成的参考值至误差操作器412。例如，执行步骤170，分组单元420将通过输入节点IN8输入的当前块内的像素分类为如图11B到11E所示的预定的组的数目，并输出关于得到的组的信息至分析器422。

当参考值生成器410仅仅包括分析器424时，执行步骤172，分析器424在预定方向上分析通过输入节点IN9输入的在前块内像素的局部恢复亮度误差值，以生成参考值，并输出生成的参考值至误差操作器412。

如果参考值生成器410包括分组单元420和分析器424，执行步骤172，分析器424在预定的方向上分析通过输入节点IN9输入的在前块中像素的局部恢复亮度误差值，相同地被应用到像素的每一个组，以生成参考值，并输出生成的参考值至误差操作器412。例如，分析器424从分组单元420输入的最后得到的组中确定将要计算参考值的像素是否属于同一组，并如前面描述的那样在同一的预定方向上计算属于同一组内的像素的参考值。

执行步骤174，误差操作器412从通过输入节点IN8输入的当前块内的每个像素的亮度误差值中减去从分析器424中输入的参考值，确定减法结果为每个块的每个像素的预测MC误差，并通过输出节点OUT6输出预测MC误差。

图20是根据本发明的优选实施例所述的图14的解码器302或图16中第一MC误差图象恢复单元356的方框图，包括方向解释器440、参考值恢复单元442、和图象恢复单元444。

图20的方向解释器440、参考值恢复单元442、和图象恢复单元444各自执行图13的步骤280、282和284。

执行步骤280，方向解释器440解释通过输入节点IN10输入的第一和第二方向信息，输出解释的第一方向信息至图象恢复单元444，输出解释的第二方向信息至参考值恢复单元442。在这里，当图20的方框图与图16的第一MC误差图象恢复单元356的优选实施例相对应时，通过输入节点IN10输入到方向解释器440中的第一和第二方向信息可以从图16的VLD单元350中输出。

执行步骤282，参考值恢复单元442从由方向解释器440解释的第二方向信息中恢复参考值，并恢复在前块内像素的亮度误差值，并输出恢复参考值至图象恢复单元444。

执行步骤284，图象恢复单元444从参考值恢复单元442输入的恢复参考值、方向解释器440输入的解释的第一方向信息和通过输入节点IN11输入的恢复预测误差图象中恢复MC误差图象，并通过输出节点OUT7输出恢复结果。在这里，当图20的方框图与图16的第一MC误差图象恢复单元356的优选实施例相对应时，通过输入节点IN11输入到图象恢复单元444中的恢复预测误差图象可以从图16的IOT单元354中输出。

在下文中，将按照功率将根据本发明所述的用于处理数字运动图象的方法和装置与传统的用于处理数字运动图象的方法和装置进行比较。在这里，功率指的是当MC误差图象具有P×Q(宽度×长度)尺寸时，P×Q像素的预测MC误差的平方求和的结果。

下面的表1列出了功率比较数据，该功率比较数据是通过使用根据本发明所述的数字运动图象处理方法和装置与传统数字运动图象处理方法和装置来处理五个数字运动图象所获得，当像素组的预定数目是“1”时，如上述等式3或4中的那样确定预定方向，量化等级是“5”，并且M＝N＝16。

[表1]

数字运动图象序号	传统技术	本发明
数字运动图象序号	传统技术	本发明	1	7249151	4635764
2	778857	642534	1	7249151	4635764
2	778857	642534	3	2723095	1854314
4	2274103	1824485	3	2723095	1854314
4	2274103	1824485	5	16290092	8592750

如表1所示，根据本发明的数字运动图象处理方法和装置比传统数字运动图象处理方法和装置消耗较少的功率。功率的减少表示被编码的数据量减少，因此本发明显著地提高了编码效率。

当量化等级被从“5”改变为“15”时，在上述的假设情况下，表2列出了用于根据本发明所述的数字运动图象处理方法和装置与传统数字运动图象处理方法和装置的功率比较数据。

[表2]

数字运动图象序号	传统技术	本发明
数字运动图象序号	传统技术	本发明	1	7249151	6683817
2	778857	770559	1	7249151	6683817
2	778857	770559	3	2723095	2473157
4	2274103	2188026	3	2723095	2473157
4	2274103	2188026	5	16290092	11899225

在表2中能够看到，即使当量化等级被改变为“15”，根据本发明所述的数字运动图象处理方法和装置比传统数字运动图象处理方法和装置消耗较少的功率。总之，不考虑量化等级，根据本发明所述的数字运动图象处理方法和装置比传统数字运动图象处理方法和装置消耗较少的功率。

如上所述，根据本发明的用于处理数字运动图象的方法和装置能够很容易地应用到根据现有技术的用于处理数字运动图象的方法和装置中。同样，因为能够从MC误差图象中有效地预测出MC误差，所以能够减少被编码的MC误差脉冲分量，以减少MC误差本身。因此，OT的数据压缩效率能够被提高，以及像素间的相关性能够降的比较低。此外，即使当MB包括多个不同的运动分量，与现有技术相比，MC误差边缘周围的误差也能相对地被减少。

虽然参考本发明具体实施例来特别地示出和描述了本发明，但是所属领域技术人员能够明白，在不背离下面权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行在形式和细节上的各种变化。

Claims

1、一种处理数字运动图象的方法，包括：

当编码数字运动图象时，将运动补偿误差图象分割成水平或垂直块，其中该运动补偿误差图象是消除数字运动图象时间冗余的结果，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的运动补偿误差，并在包括预测运动补偿误差的预测误差图象上执行正交变换；以及

当编码的数字运动图象被解码时，通过执行反正交变换来恢复预测误差图象，并从恢复的预测误差图象中恢复运动补偿误差图象，

其中当前块表示当前将被处理的块，以及在前块表示在前被处理的块。

2、如权利要求1所述的方法，其中数据运动图象编码包括：

通过消除数字运动图象的时间冗余获得运动补偿误差图象；

将运动补偿误差图象分割为水平或垂直块，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的运动补偿误差，以及获得包括预测的运动补偿误差的预测误差图象；

在预测的误差图象上执行正交变换；

量化正交变换的结果；以及

在量化结果上执行可变长度编码。

3、如权利要求2所述的方法，其中数字运动图象的解码包括：

在可变长度编码的结果上执行可变长度解码；

反量化可变长度解码的结果；

通过在反量化结果上执行反正交变换来恢复预测的误差图象；

从恢复的预测误差图象中恢复运动补偿误差图象；以及

使用恢复运动补偿误差图象来恢复数字运动图象。

4、如权利要求1所述的方法，其中从运动补偿误差图象中获得预测的误差图象包括：

确定在运动补偿误差图象中的每个宏模块是否被分割成水平或垂直块；以及

通过使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的运动补偿误差以获得预测的误差图象。

5、如权利要求4所述的方法，其中确定在运动补偿误差图象中每个宏模块是否被分割为水平或垂直块包括：

对水平相邻的像素的亮度误差值间的差值的绝对值进行求和，以计算第一和值S1，以及对垂直相邻的像素的亮度误差值间的差值的绝对值进行求和，以计算第二和值S2，使用如下等式：

S 1 = Σ_{i = 1}^{M} Σ_{j = 1}^{N - 1} | Z_{ij} - Z_{i (j + 1)} |

S 2 = Σ_{l = 1}^{N} Σ_{k = 1}^{M - 1} | Z_{kl} - Z_{(k + 1) l} |

其中M和N各自表示每个宏模块的长度和宽度，Z表示亮度误差值；

确定第一和值S1是否大于第二和值S2；

如果确定第一和值S1大于第二和值S2，那么确定将每个宏模块分割为水平块；以及

如果确定第一和值S1小于第二和值S2，那么确定将每个宏模块分割为垂直块。

6、如权利要求5所述的方法，其中关于在运动补偿误差图象中每个宏模块是否被分割为水平或垂直块的判定进一步包括：

如果确定第一和值S1等于第二和值S2，那么确定将每个宏模块分割为预定的水平或垂直块。

7、如权利要求4所述的方法，其中使用在前块来预测当前块的运动补偿误差包括：

使用在前块内像素的局部恢复亮度误差值来计算当前块内每个像素的参考值；以及

从当前块内的每个像素的亮度误差值中减去参考值，并确定减法结果为预测的运动补偿误差。

8、如权利要求7所述的方法，其中计算当前块内每个像素的参考值包括：

将当前块内的像素分类为预定的分组数目的至少一组；以及

在预定方向上分析在前块内像素的局部恢复亮度误差值，同样地应用到至少一组中的每一个，以计算参考值。

9、如权利要求8所述的方法，其中使用以下等式中的一个来计算当前块的随机位置x处的像素的参考值r(x)：

r(x)＝0，r(x)＝p(x)，r(x)＝p(x-1)，r(x)＝p(x+1)，

r (x) = \frac{p (x - 1) + P (x) + 1}{2},

和

r (x) = \frac{p (x) + p (x + 1) + 1}{2}

其中p(x)表示在前块的位置x处的像素的局部恢复亮度误差值。

10、如权利要求8所述的方法，其中解码数字运动图象包括：

解释第一和第二方向信息；

使用解释的第二方向信息和在前块内像素的恢复的亮度误差值来恢复参考值；以及

使用恢复的参考值、解释的第一方向信息和预测的误差图象来恢复运动补偿误差图象，

其中第一方向信息表示在运动补偿误差图象内的每个宏模块是否分割为水平或垂直块，以及第二方向信息表示预定方向。

11、一种用于处理数字运动图象的装置，包括：

编码器，其将运动补偿误差图象分割为水平或垂直块，其中运动补偿误差图象是消除数字运动图象的时间冗余的结果，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的运动补偿误差，并在包括预测的运动补偿误差的预测误差图象上执行正交变换；以及

解码器，其通过执行反正交变换来恢复预测的误差图象，并从恢复的预测误差图象中恢复运动补偿误差图象，

12、如权利要求11所述的装置，其中编码器包括：

运动估值器和补偿器，其消除数字运动图象的时间冗余，并输出作为运动补偿误差图象的结果；

预测误差图象生成器，其接收运动补偿误差图象，将运动补偿误差图象分割为水平或垂直块，使用邻近当前块一个单位像素距离的在前块来预测当前块的运动补偿误差，并输出包括预测运动补偿误差的预测误差图象；

正交变换单元，其在预测误差图象上执行正交变换；

量化器，其量化正交变换的结果；以及

可变长度编码单元，其在量化结果上执行可变长度编码，并输出可变长度编码的结果。

13、如权利要求11所述的装置，其中所述解码器包括：

可变长度解码单元，其在可变长度编码的结果上执行可变长度解码；

反量化器，其反量化可变长度解码的结果；

反正交变换单元，其在反量化结果上执行反正交变换，并作为恢复的预测误差图象输出反正交变换的结果；

第一运动补偿误差图象恢复单元，其从恢复的预测误差图象中恢复运动补偿误差图象；以及

运动图象恢复单元，其从恢复的运动补偿误差图象中恢复数字运动图象。

14、如权利要求11所述的装置，其中所述编码器包括：

块确定器，其确定运动补偿误差图象内的每个宏模块是否被分割为水平或垂直块，并输出确定结果；以及

误差预测器，其响应确定结果从邻近当前块一个单位像素距离的在前块中预测当前块的运动补偿误差，并作为预测误差图象输出块的预测运动补偿误差。

15、如权利要求14所述的装置，其中所述块确定器包括：

和值计算器，其对每个宏模块内的水平相邻像素的亮度误差值间的差值的绝对值进行求和，以计算第一和值S1，以及对每个宏模块内的垂直相邻像素的亮度误差值间的差值的绝对值进行求和，以计算第二和值S2，使用如下等式：

S 1 = Σ_{i = 1}^{M} Σ_{j = 1}^{N - 1} | Z_{ij} - Z_{i (j + 1)} |

S 2 = Σ_{l = 1}^{N} Σ_{k = 1}^{M - 1} | Z_{kl} - Z_{(k + 1) l} |

比较器，其比较第一和第二和值S1和S2，并输出比较结果；和

信息输出单元，其响应比较结果确定每个宏模块是否被分割为水平或垂直块，并输出表示确定结果的信息。

16、如权利要求14所述的装置，其中所述误差预测器包括：

参考值生成器，其从在前块内像素的局部恢复亮度误差值中产生当前块内每个像素的参考值；以及

误差操作器，其从当前块内每个像素的亮度误差值中减去参考值，并确定减法结果为预测运动补偿误差。

17、如权利要求16所述的装置，其中所述参考值生成器包括：

分组单元，其将当前块内的像素分类为预定的分组数目的至少一组；以及

分析器，其在预定方向上分析在前块内像素的局部恢复亮度误差值，同样地应用到至少一组的每一个，以生成参考值。

18、如权利要求17所述的装置，其中所述解码器包括：

方向解释器，其解释第一和第二方向信息；

参考值恢复单元，其从解释的第二方向信息和在前块内像素的恢复的亮度误差值中恢复参考值；以及

第二运动补偿误差图象恢复单元，其从恢复的参考值、解释的第一方向信息和恢复的预测误差图象中恢复运动补偿误差图象，