CN1977541B - 运动补偿预测方法和运动补偿预测装置 - Google Patents

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Abstract

对于具有参考图像帧并且由通过划分在连续的帧图像中的要处理的目标帧图像而构成的每个运动补偿块，指定使用哪个参考图像帧，并且通过分层搜索来搜寻运动向量。间除单元(12)通过间除使得图像在最高层的、具有运动补偿块的像素大小中的最大像素大小的运动补偿块的像素，来创建在较低层中的具有预定的收缩率的收缩图像。参考帧确定单元(15)确定在所述收缩图像上的收缩参考图像。运动补偿预测装置(1/N2分辨率)(14)通过使用所建立的收缩图像而搜索运动向量。运动收缩补偿单元(全分辨率)(17)通过使用由所述运动收缩补偿单元(1/N2分辨率)(14)搜寻的运动向量指定的预定搜索范围来搜索在收缩前的图像中的运动向量，因此执行运动收缩补偿。

Description

运动补偿预测方法和运动补偿预测装置
技术领域
本发明涉及运动补偿预测方法和运动补偿预测装置(使用运动补偿的预测方法和装置)，并且适合于应用到图像信息编码装置，所述图像信息编码装置用于通过网络媒体来接收通过诸如离散余弦变换或Karhunen-Loeve变换之类的正交变换和运动补偿等而被压缩的图像信息(比特流)，就像在例如MPEG、H.26x等中，所述网络媒体诸如广播卫星服务、有线电视、因特网和/或移动电话等，所述图像信息编码装置或者用于处理在诸如光盘/磁盘和/或快闪存储器的存储器或存储媒体上的这样压缩的图像信息。
本申请要求2004年6约29日提交的日本专利中请第2004-191937号的优先权，其整体内容通过参考被并入在此。
背景技术
例如，如在日本公开专利第2004-56827号公布等中所公开的那样，在近些年来，在广播台等和一般的家庭的传播正在普及符合MPEG等的装置，其中，图像信息被处理为数字信息，以通过诸如离散预先变换等的正交变换和运动补偿(通过利用图像信息的特定冗余)来压缩这样的图像信息，以在那种情况下实现信息的有效传输和/或存储。
特别是，MPEG2(ISO/IEC 13818-2)被定义为广泛使用的图像编码系统。并且以用于转换隔行扫描图像和逐行扫描图像的标准以及标准分辨率图像和高清晰度图像而被广泛地用于专业使用和消费者使用的宽泛应用。通过使用MPEG2压缩系统，例如，在具有720×480像素的标准分辨率的隔行扫描图像的情况下，分配4～8Mbps的代码数量(比特率)，在具有1920×1088像素的高分辨率的扫描图像的情况下，分配18～22Mbps的代码数量，以便可以执行高压缩率的实现和满意的画面质量。
MPEG2涉及主要适合于广播的高画面质量编码，但是不符合具有低于MPEG1的代码数量(比特率)、即较高压缩率(比率)的编码系统。据预测，通过普及移动终端，这种对编码系统的需要在未来被增加。与其对应，已经执行了MPEG4编码系统的标准化。与所述图像编码系统相关联，其标准在1998年12月在国际标准中被批准为ISO/IEC 14496-2。
而且，近些年来，为了在开始实现用于电视会议的图像编码，正在开发H.26L(ITU-T Q6/16VCEG)的标准(标准化)的实现。已知，虽然在通过H.26L的编码/解码中需要大的操作量，但是与诸如MPEG2或MPEG4之类的传统编码系统相比较，实现了更高的编码效率。而且，现在，作为MPEG4的活动的一部分，执行使得将上述的H.26L作为基础并引入不能被H.26L支持的功能以实现更高的编码效率的标准化，作为增强压缩视频编码的结合模型。作为标准化的时间表，上述的标准化在2003年3月被作为名称为H.264和MPEG-4第10部分高级视频编码(以下被称为AVC)的国际标准。
在图1中以方框图示出了被适配用来输出基于AVC标准的图像压缩信息DPC的图像信息编码装置100的配置的一个示例。
所述图像信息编码装置100包括：模/数转换单元101，它被提供图像信号Sin来作为输入；画面分类缓冲器102，它被提供由模/数转换单元101数字化的图像数据；加法器103，它被提供已经从画面分类缓冲器102读出的图像数据；内部预测单元112；运动补偿预测单元113；正交变换单元104，它被提供加法器103的输出；量化单元105，它被提供正交变换单元104的输出；可逆编码单元106和逆量化单元108，它们被提供量化单元105的输出；存储缓冲器107，它被提供可逆编码单元106的输出；逆正交变换单元109，它被提供逆量化单元108的输出；解块滤波器110，它被提供逆正交变换单元109的输出；帧存储器111，它被提供解块滤波器110的输出；速率控制单元114，它被提供存储缓冲器107的输出，等等。
在图像信息编码装置100中，作为输入的图像信号在模/数转换单元101被首先转换为数字信号。然后，按照作为输出的图像压缩信息DPC的GOP(画面组)结构而在画面分类缓冲器102执行帧的分类。与要经历内部编码的图像相关联，在输入图像和由内部预测单元112产生的像素值之间的不同信息被输入到正交变换单元104，在此，实施诸如离散余弦变换或Karhunen-Loeve变换等的正交变换。使得作为正交变换单元104的输出而获得的变换系数在量化单元105进行量化处理。作为量化单元105的输出而获得的量化的变换系数被输入到可逆编码单元106，在此，实施诸如可变长度编码或算术编码等的可逆编码。其后，它们被存储到存储缓冲器107中，并且被输出作为图像压缩信息DPC。通过速率控制单元114来控制量化单元105的行为。同时，作为量化单元105的输出而获得的量化的变换系数被输入到逆量化单元108。而且，在逆正交变换单元109实施逆正交变换处理，以便提供解码的图像信息。在解块滤波器110实施了块失真的去除后，其信息被存储在帧存储器111中。在内部预测单元112，与应用到对应的块/宏块的内部预测模式相关联的信息被发送到可逆编码单元106，以便将如此发送的信息编码为在图像压缩信息DPC中的首标信息的一部分。
与经历相互编码的图像相关联，图像信息被首先输入到运动补偿预测单元113。同时。从帧存储器111获得作为参考的图像信息。使得如此获得的图像信息经历补偿预测处理。因此，产生参考图像信息。如此产生的参考图像信息被发送到加法器103。在加法器103，如此发送的参考图像信息被转换为在参考图像信息和对应的图像信息之间的差信号。运动补偿预测单元113同时向可逆编码单元106输出运动向量信息。使得如此获得的运动向量信息经历诸如可变长度编码或算术编码之类的可逆编码处理，以形成要被插入到图像压缩信息DPC的首标部分中的信息。其他的处理类似于图像压缩信息DPC的那些处理。
图2示出了被适配用来通过诸如离散余弦变换或Karhunen-Loeve变换等的逆正交变换和运动补偿而实现图像解压缩的图像信息解码装置150的配置的示例的方框图。
图像信息解码装置150包括：存储缓冲器115，它被提供图像压缩信息DPC；可逆解码单元116，它被提供已经从存储缓冲器115读取的图像压缩信息DPC；可逆量化单元117，它被提供可逆解码单元116的输出；逆正交变换单元118，它被提供可逆量化单元117的输出；加法器119，它被提供逆正交变换单元118的输出；画面分类缓冲器120和帧存储器122，它们通过解块滤波器125被提供加法器119的输出；数/模转换单元121，它被提供画面分类缓冲器120的输出；运动补偿预测单元123，它被提供帧存储器122的输出；以及，内部预测单元124等。
在图像信息解码装置150中，作为输入的图像压缩信息DPC首先被存储到存储缓冲器115中。其后，如此存储的图像压缩信息DPC被传送到可逆解码单元116。在此，根据所确定的图像压缩信息DPC的格式来执行诸如可变长度解码或算术解码等的处理。在对应的帧是内部编码帧的情况下，可逆解码单元116也在此时解码在图像压缩信息DPC的首标部分中存储的内部预测模式信息以向内部预测单元124发送如此获得的信息。在对应的帧是相互编码的帧的情况下，可逆解码单元116也解码在图像压缩信息DPC的首标部分存储的运动向量信息，以向运动补偿预测单元123传送如此获得的信息。
作为可逆解码单元116的输出而获得的量化变换系数被输入到可逆量化单元117。如此获得的量化变换系数作为变换系数从中输出。使得所述变换系数在逆正交变换单元118根据预定系统而进行第四级逆正交变换。在对应的帧是内部编码帧的情况下，在光源29执行已经实现了逆正交变换处理的图像信息和在内部预测单元124产生的预测图像的合成。而且，在解块滤波器125实现去除块失真后，如此获得的合成图像被存储在画面分类缓冲器120中，并且使得由数/模转换单元121进行数/模转换，以便提供输出信号Sout。
在对应的帧是相互编码的帧的情况下，根据已经实现了可逆解码处理的运动向量信息和在帧存储器122中存储的图像信息来产生参考图像。所述参考图像和逆正交变换单元118的输出在加法器120被合成。其他的处理类似于内部编码的帧的处理。
同时，在图1中所示的图像信息编码装置中，为了实现高压缩率，运动补偿预测单元113执行重要的角色。在AVC编码系统中，下述的三个系统被引入，以由此实现与诸如MPEG 2·4等的传统图像编码系统相比较更高的压缩率。即，第一系统是多参考帧运动补偿，第二系统是使用可变块大小的运动补偿(预测)，第三系统是使用FIR滤波器的1/4像素精度的运动补偿。
首先，描述由AVC编码系统规定的多参考帧运动补偿。
在AVC中，如图3中所示，相对于特定帧的图像Forg存在多个帧的参考图像Fref，因此能够对于每个相应的运动补偿块分别地指定多个帧的参考图像Fref。
因此，例如在紧前的帧中，即使在由于阻塞(occlusion)而不存在要参考的块的情况下，也以追溯方式来执行参考，由此使得有可能防止编码效率的变低。即，在期望通过参考画面而主要搜索的区域不被前景隐藏的情况下，当与其对应的图像被不同的参考图像隐藏时，参考那个图像，以便可以进行运动补偿预测。
而且，在作为参考的图像中存在快闪的情况下，与其对应的帧被参考，从而显著地降低了编码效率。而且，在这种情况下，以追溯的方式来进行参考，由此使得有可能防止编码效率的变低。
然后，将说明使用由AVC编码系统规定的可变块大小的运动补偿。
在AVC编码系统中，当在图4A、4B、4C和4D中示出宏块划分时，一个宏块被划分为16×16、16×8、8×16或8×8的运动补偿块的任何一个，以便能够在相应的运动补偿块独立地具有运动向量和参考帧。而且，当在图5A、5B、5C和5D中示出子宏块时，与8×8运动补偿块相关联，有可能将相应的部分划分为8×8、8×4、4×8和4×4的子划分的任何一个。在相应的宏块MB中，相应的运动补偿块可以具有独立的运动向量信息。
然后，将说明由AVC编码系统规定的1/4像素精度的运动补偿处理。
将通过使用图6而在下面说明1/4像素精度的运动补偿处理。
在所述AVC编码系统中，为了产生1/2像素精度的像素值，定义了具有在下面的公式(1)中所示的滤波系数的6抽头的FIR(有限脉冲响应)滤波器。
{1，-5，20，20，-5，1}                [公式1]
与相对于在图6中所示的像素值b、h的运动补偿(内插)相关联，使用公式(1)的滤波系数来首先执行在下面的公式(2)中所示的逻辑和运算。
b＝(E-5F+20G+20H-5H+J)
h＝(A-5C+20G+20M-5R+T)                [公式2]
其后，执行在公式(2)中示出的处理。
b＝Clip1((b+16)＞＞5)                 [公式(3)]
在此，Clip1指示在(0，255)之间的剪辑(clip)处理。而且，＞＞5指示5位的移位，即除以25。
而且，与像素值j相关联，在通过与b、h相同技术来产生像素值aa、bb、cc、dd、ee、ff、gg、hh后，如在公式(4)中所示来实现逻辑和运算。因此，通过在公式(5)中所示的剪辑处理来计算像素值j。
j＝cc-5dd+20h+20m-5ee+ff              [公式(4)]，或
j＝aa-5bb+20b+20s-5gg+hh
j＝Clip1((j+512)＞＞10)               [公式(5)]
与像素值a、c、d、f、i、k、g相关联，通过下面的公式(6)所示的整数像素精度的像素值和1/2像素精度的像素值的线性内插来确定那些像素值。
a＝(G+b+1)＞＞1
c＝(H+b+1)＞＞1
d＝(G+h+1)＞＞1
n＝(M+h+1)＞＞1
f＝(b+j+1)＞＞1
i＝(h+j+1)＞＞1                        [公式6]
k＝(j+m+1)＞＞1
q＝(j+s+1)＞＞1
而且，与像素值e、g、p相关联，通过使用1/2像素精度的像素值的线性内插来确定那些像素值。
e＝(b+h+1)＞＞1
g＝(b+m+1)＞＞1                        [公式7]
p＝(h+s+1)＞＞1
同时，在图1中所示的图像信息编码装置100中，需要大的操作量来用于搜索运动向量。为了构造在实时基础上运行的装置，关键点是如何在最小化画面质量退化的同时降低运动向量搜索所需要的操作数量。
但是，在AVC编码系统中，如上所述，因为可以允许多个参考帧运动补偿、使用可变块大小的运动补偿(预测)和1/4像素精度的运动补偿，因此当候选参考帧的数量增加时，在运动补偿预测中的求精处理将会很重(花费很多时间)。在所述求精处理中，在通过分层搜索而粗略进行了搜索后，在作为所述分层搜索的结果而获得的向量的外围以基本(原始)尺度来搜索运动向量。
而且，在与图像编码装置(硬件实现)相关联地进行考虑的情况下，因为相对于在宏块内的所有块大小对于每个参考帧执行了运动搜索处理，因此对于存储器的访问变得频繁。为此，根据情况，需要加宽存储器带宽。
发明内容
本发明要解决的问题
由于如上所述的传统问题，本发明的目的是提供一种图像信息编码装置，它被适配来输出基于诸如AVC等的图像编码系统的图像压缩信息，其中，实现了运动向量搜索的高速和存储器访问的减少。
为了解决上述问题，本发明涉及一种运动补偿预测方法，用于通过指定每个相应的运动补偿块使用的多个帧的参考图像的任何一个来执行基于分层搜索的运动向量的搜索，所述每个相应的运动补偿块具有多个帧的参考图像，并且是通过划分在连续的帧图像中的要处理的目标帧图像而被获得的，所述运动补偿预测方法包括：分层结构实现步骤，通过间除使得图像在最高层的、具有运动补偿块的像素大小中的最大像素大小的运动补偿块的像素，来产生具有预定的收缩率的较低层中的收缩图像；参考图像确定步骤，用于在所述收缩图像上确定在第一运动补偿预测步骤使用的收缩参考图像；第一运动补偿预测步骤，用于通过使用在所述分层结构实现步骤中产生的收缩图像和在参考图像确定步骤确定的收缩参考图像而搜索运动向量；第二运动补偿预测步骤，用于通过使用由已经在第一运动补偿预测步骤搜索的运动向量指定的预定检索范围来对于在收缩之前的图像搜索运动向量，并且执行运动补偿预测，其中，在第一运动补偿预测步骤，作为分层搜索的单位的M×N宏块被划分为M’×N’的块，并且，在M’×N’基础上保存M×N的块匹配的结果，其中1≤M’≤M且1≤N’≤N，并且其中，在所述参考图像确定步骤，使得通过把任意加权的参考图像索引编号的量值与块匹配的结果相加而获得的值成为评估索引。
而且，本发明涉及一种运动补偿预测装置，所述装置被适配用来通过指定每个相应的运动补偿块使用的多个帧的参考图像的任何一个来执行基于分层搜索的运动向量的搜索，所述每个相应的运动补偿块具有多个帧的参考图像，并且是通过划分在连续的帧图像中的要处理的目标帧图像而获得的，所述运动补偿预测装置包括：分层结构实现部件，通过间除使得图像在最高层的、具有运动补偿块的像素大小中的最大像素大小的运动补偿块的像素，来产生具有预定的收缩率的较低层中的收缩图像；参考图像确定部件，用于在所述收缩图像上确定在第一运动补偿预测部件使用的收缩参考图像；第一运动补偿预测部件，用于通过使用由所述分层结构实现部件产生的收缩图像和由参考图像确定部件确定的收缩参考图像而搜索运动向量；以及第二运动补偿预测部件，用于通过使用由已经由第一运动补偿预测部件搜索的运动向量指定的预定检索范围来对于收缩之前的图像搜索运动向量，并且执行运动补偿预测，其中，所述第一运动补偿预测部件被适配为使得作为分层搜索的单位的M×N宏块被划分为M’×N’的块，并且，在M’×N’基础上保存M×N的块匹配的结果，其中1≤M’≤M且1≤N’≤N，并且其中，所述参考图像确定部件进行操作以使得通过把任意加权的参考图像索引编号的量值与块匹配的结果相加而获得的值成为评估索引。
通过下面给出的实施例的说明，本发明的其他目的和通过本发明获得的实际优点将更加清楚。
附图说明
图1是示出通过诸如离散余弦变换或Karhunen-Loeve变换等的正交变换和运动补偿来实现图像压缩的图像信息编码装置的配置的方框图。
图2是示出被适配来通过诸如离散余弦变换或Karhunen-Loeve变换等的逆正交变换和运动补偿而实现图像解压缩的图像信息解码装置的配置的方框图。
图3是示出由AVC编码系统规定的多参考帧运动补偿的思想的视图。
图4A、4B、4C和4D是示出在基于由AVC编码系统规定的可变块大小的运动补偿处理中的宏块划分的视图；
图5A、5B、5C和5D是示出在基于由AVC编码系统规定的可变块大小的运动补偿处理中的子宏块划分的视图。
图6是用于说明由AVC编码系统规定的1/4像素精度的运动补偿处理的视图。
图7是示出应用本发明的图像信息编码装置的配置的方框图。
图8是示出在所述图像信息编码装置中的间除(thinning)单元的工作原理的视图；
图9是用于说明在运动补偿预测单元中的被查看的采样(1/N2分辨率)的视图。
图10是示出在图像信息编码装置中的收缩图像和参考图像之间的关系的一个示例的视图。
图11A和11B是示出在图像信息编码装置中的多个MB区的划分方式的示例的视图。
图12是示出在图像信息编码装置中的图像处理的过程的流程图。
图13是示出存储器访问的降低的状态的视图。
具体实施方式
现在参见附图来详细说明本发明的优选实施例。应当注意，本发明不限于下面的示例，而是当然可以在不脱离本发明的主旨的情况下在主旨内任意地改变或修改本发明。
本发明被应用到例如如图7中所示的配置的图像信息编码装置20。
即，在图7中所示的图像信息编码装置20包括：模/数转换单元1，它被提供图像信号Sin来作为输入；画面分类缓冲器2，它被提供由模/数转换单元1数字化的图像数据；加法器3，它被提供已经从画面分类缓冲器2读出的图像数据；内部预测单元16；运动补偿预测单元17；正交变换单元4，它被提供加法器3的输出；量化单元5，它被提供正交变换单元4的输出；可逆编码单元6和逆量化单元8，它们被提供量化单元5的输出；存储缓冲器7，它被提供可逆编码单元6的输出；速率控制单元18，它被提供存储缓冲器7的输出；逆正交变换单元9，它被提供逆量化单元8的输出；解块滤波器10，它被提供逆正交变换单元9的输出；帧存储器(全分辨率)11，它被提供解块滤波器10的输出；间除单元12，它被提供帧存储器(全分辨率)11的输出；帧存储器(1/N2分辨率)13，它被提供间除单元12的输出；运动补偿预测单元(全分辨率)14，它被提供帧存储器(1/N2分辨率)13的输出；参考帧确定单元15，它连接到运动补偿预测单元(全分辨率)14，等等。
在图像信息编码装置20中，作为输入的图像信号Sin首先在模/数转换单元1被转换为数字信号。然后，按照作为输出的图像压缩信息DPC的GOP(画面组)结构而在画面分类缓冲器2执行帧的分类。与经历内部编码的图像相关联，在输入图像和由内部预测单元16产生的像素值之间的差信息被输入到正交变换单元4，在此，对其实施诸如离散余弦变换或Karhunen-Loeve变换等的正交变换。
使得作为正交变换单元4的输出而获得的变换系数在量化单元5进行量化处理。作为量化单元5的输出而获得的量化的变换系数被输入到可逆编码单元6，在此，对其实施诸如可变长度编码或算术编码之类的可逆编码。其后，如此获得的编码的变换系数被存储在存储缓冲器7中，并且被输出作为图像压缩信息DPC。同时，作为量化单元5的输出而获得的量化的变换系数被输入到逆量化单元8。而且，使得那些量化的变换系数在逆正交变换单元9经历逆正交变换处理，以便提供解码的图像信息。在解块滤波器10实施了块失真的去除后，如此获得的信息被存储到帧存储器(全分辨率)11中。与已经在内部预测单元16被应用到对应的块/宏块的内部预测模式相关联的信息被发送到可逆编码单元6，在此，所述信息被编码为在图像压缩信息DPC中的首标信息的一部分。
与经历相互编码的图像相关联，图像信息首先被输入到运动补偿预测单元17。同时，从帧存储器11取出作为参考的图像信息，在帧存储器11，实施了运动补偿预测处理。因此，产生参考图像信息。所述参考图像信息被发送到加法器3，在此，所述参考图像信息被转换为在参考图像信息和对应的图像信息之间的差信号。运动补偿预测单元17同时向可逆编码单元6输出运动向量信息。使得如此获得的运动向量信息经历诸如可变长度编码或算术编码之类的可逆编码处理，以形成要插入到图像压缩信息DPC的首标部分中的信息。其他处理类似于被实施了内部编码的图像压缩信息DPC的处理。
而且，在图像信息编码装置20中，如图8中所示，向间除单元12提供在帧存储器(全分辨率)11中存储的图像信息，以分别相对于水平方向和垂直方向而执行1/N间除处理，以向帧存储器(1/N2分辨率)13中存储如此产生的像素值。
而且，运动补偿预测单元(1/N2分辨率)14通过使用在帧存储器(1/N2分辨率)13中存储的像素值或通过使用16×16块的像素值、按照块匹配来搜索对于对应的块最佳的运动向量信息。在这种情况下，取代通过使用所有的像素值来计算预测能量，通过使用相对于如图9中所示的宏块MB以经检查形式而指定的像素PX的像素值来执行计算如图9中所示。
在场编码对应画面中，在被划分为第一场和第二场的状态中执行如图8中所示的间除处理。
以如上所述的方式，已经通过使用收缩图像而搜索的运动向量信息被输入到运动补偿预测单元(全分辨率)17。当例如N等于2时，在搜索单位是在运动补偿预测单元(1/4分辨率分辨率)14的8×8块的情况下，相对于一个宏块MB确定一个16×16块，并且在搜索单位是16×16块的情况下，相对于四个宏块MB确定一个16×16块。但是，运动补偿预测单元(全分辨率)17以这些16×16运动向量为中心在很小或很窄范围内搜索在图4和5中定义的所有运动向量信息。以如上所述的方式，根据对于收缩图像确定的运动向量信息相对于很小或很窄的搜索范围来执行运动补偿预测，因此使得有可能在最小化画面质量退化的同时很大程度地减少操作数量。
相对于相应的运动补偿块的参考帧的确定执行如下。
即运动补偿预测单元(1/N2分辨率)14对于作为候选者的所有参考帧执行运动向量的检测。运动补偿预测单元(全分辨率)17执行相对于相应的参考帧而确定的运动向量的求精处理，其后选择作为相对于对应的运动补偿块的参考帧的参考帧以最小化剩余的或任何成本功能。在所述求精处理中，在通过分层搜索而粗略进行了搜索后，在作为所述分层搜索的结果而获得的运动向量的外围以基本(原始)尺度来搜索运动向量。
同时，在AVC中，如上所述，因为允许多个参考帧运动补偿、使用可变块大小的运动补偿(预测)和1/4像素精度的运动补偿，因此当候选参考帧的数量增加时，在运动补偿预测单元(全分辨率)17中的求精处理将变得很重(花费很多时间)。
而且，在与图像编码装置(硬件实现)相关联地进行考虑的情况下，因为相对于在宏块内的所有块大小对于每个参考帧执行了运动搜索处理，因此对于存储器的访问变得频繁。为此，需要加宽存储器带宽。
在此，在图10中示出了在场编码的情况下的一个实际示例。这个示例是这样的示例：其中，对应的场是B画面的底场，参考场的前侧(List0)和后侧(List1)都是两个场，并且帧存储器(1/N2分辨率)的收缩率N是4。List0、List1是参考图像的索引的列表。在要参考前侧的P画面中，使用被称为List0的索引列表，以便执行参考图像的指定。在要参考后侧的B画面中，使用被称为List1的索引列表，以便执行参考图像的指定。
在通过每个参考场的块匹配在运动补偿预测单元(1/N2分辨率)14得到最佳的运动向量，并且在运动补偿预测单元(全分辨率)17以所述运动向量作为中心来对于所有的块大小执行求精处理、以确定每个List(列表)的参考场的情况下，在运动补偿预测单元(全分辨率)17中的求精处理变得很重(花费很多时间)。因此，在图像信息编码装置20中，在参考帧确定单元15如图11和12所示来确定参考场。
以在图10中所示的收缩率(1/4)，在使得在运动补偿预测单元(1/16分辨率)17的块匹配的单位是如图11(A)中所示的16×16的情况下，将相对于4×4宏块(对应于16)的运动向量设置为在运动补偿预测单元(全分辨率)17的相同的值。
在图像信息编码装置20中，如图11(B)中所示，16×16块被划分为16×4的区域以保持在运动补偿预测单元(1/16分辨率)14的16×16块匹配中的每个16×4区域的能量(SAD)。
即，当索引号(BlKIdx)从区域的上部开始编号为0、1、2、3时，每个参考场可以获得由下面的公式(8)表示的能量(SAD)。
相对于ListX(X＝0，1)
SAD_ListX[refIdx][BlKIdx]                     [公式8]
(BlKIdx＝0～3)
具体上，SAD_ListX[refIdx][BlKIdx]表示能量状态的形成，其中相对于已经通过ListX的每个参考图像索引号refIdx的16×16块匹配而确定的最佳运动向量而对于每个BlkIdx存储SADa。所述参考图像索引号refIdx是用于指示可以从标准任意定义的参考图像的索引，其中，在普通状态中从较近的参考图像开始分配小的编号。即使对于同一参考图像，分别向指示前侧的参考图像的List0和指示后侧的参考图像的List1附加不同的参考图像索引号。
而且，在相应的参考场中，通过16×16块匹配，获得了最佳的运动向量MV_ListX[refIdx](MV_List0[0]，MV_List0[1]，MV_List1[0]和MV_List1[1])。
在此，如下面的公式(9)所示，参考帧确定单元15进行在相应List(列表)的每个对应索引号BlkIdx的剩余能量之间的比较，以确定参考场，其中，能量与16×4单元的参考场一样小。
对于ListX(X＝0，1)
refIdx[BlkIdx]
＝MIN(SAD_ListX[refIdx][BlkIdx])
(BlkIdx＝0～3)
                                             [公式(9)]
而且，每个确定的参考图像索引号refIdx也执行运动向量MV_ListX[refIdx]的转换。
在能量是相同值的情况下，使得具有小参考图像索引号refIdx的场成为参考场。
通过上述的处理，对于每个BlkIdx获得参考场(refIdx_ListX[BlkIdx])和运动向量(ML_ListX[BlkIdx])。
在此，虽然使得用于比较的索引值是作为M×N的块匹配的结果而获得的差绝对值和(SAD：绝对差的和)，但是可以使用作为M×N的块匹配的结果而获得的正交变换的差绝对值和(SATD：绝对变换的差的和)或差平方和(SSD：平方差的和)。
而且，取代仅仅允许从剩余能量确定的SAD、SATD或SSD作为索引值，通过使用任意加权(λ1)将参考图像索引refIdx编号值加到SAD等而获得的值也可以是评估索引值。
当通过Cost(成本)的名称来定义评估索引时，通过公式(10)来表示评估索引。
Cost＝SAD+λ1×refIdx                   [公式(10)]
而且，可以向评估索引加上运动向量的信息数量。
具体上，通过使用加权变量λ2来定义评估索引产生公式，如公式(11)所示。
Cost＝SAD+λ1×refIdx+λ2×MV              [公式(11)]
即，图像信息编码装置20按照在图12的流程图中所示的过程来执行图像处理。
即，通过间除单元137分别相对于水平和垂直方向对于在帧存储器(全分辨率)136中存储的输入图像信息实施1/N间除处理，以将如此产生的像素值存储到帧存储器(1/N2分辨率)139中(步骤S1)。
进行设置使得ListX(X＝0)(步骤S2)
进行设置使得refIdx＝0(步骤S3)
通过运动补偿预测单元(1/N2分辨率)138，使用在帧存储器(1/N2分辨率)139中存储的像素值来通过块匹配而执行相对于对应块的最佳运动向量信息的搜索(步骤S4)。
而且，在作为块匹配的结果而获得的SAD变得等于最小值的点对于每个BlkIdx存储SAD值(步骤S5)。
然后，确定SAD_ListX[refIdx][BlkIdx]，用于指示能量状态的形成，其中，相对于对于ListX的每个参考图像索引号refIdx通过16×16块匹配而确定的最佳运动向量，对于每个BlkIdx，存储SAD(步骤S6)。
递增参考图像索引号refIdx(步骤S7)。
判定是否参考图像索引号refIdx变得等于最后的值(步骤S8)。在其判定结果是否的情况下，处理返回到步骤S4，以重复执行步骤S4～S8的处理。
当在步骤S8的判定结果为是时，对于ListX的每个BlkIdx确定其中SAD变得等于最小值的参考图像索引号refIdx(步骤S9)。
进行设置使得ListX(X＝1)(步骤S10)。
而且，判定是否ListX是List1(步骤S11)。在判定结果为是的情况下，处理返回到步骤S3以重复地执行步骤S3～S11的处理。而且，在步骤S1的判定结果是否的情况下，处理结束。
仅仅对于已经以如上所述的方式获得的对于每个List或每个BlkIdx确定的参考图像索引号refIdx和运动向量的外围执行求精处理，以降低求精处理的操作数量，以使得能够实现高速的运动向量搜索。
而且，因为在上述的处理中在4×1MB的区域中准备了参考图像索引编号refIdx和运动向量，因此在求精处理中，重新利用已经在对应的宏块MB之前被搜索的存储器以对用于搜索运动向量的区域进行存储器访问，以便通过仅仅访问在求精窗口REW内新需要的区域ARn，如图13中所示，以便也允许减少存储器访问。
虽然已经通过将场作为示例而给出了说明，但是这可以类似地应用到帧。
而且，虽然采取了4×1MB的块作为示例，但是在M×N的宏块MB被用作在收缩图像的块匹配的单位的情况下，本发明可以被应用到使得M×N’(N’是1或更大，并且是N或更小)或M’×N(M’是1或更大，或者是M或更小)单元是BlkIdx的情况。

Claims (14)

1.一种运动补偿预测方法，用于通过指定每个相应的运动补偿块使用的多个帧的参考图像的任何一个来执行基于分层搜索的运动向量的搜索，所述每个相应的运动补偿块具有多个帧的参考图像，并且是通过划分在连续的帧图像中要处理的目标帧图像而获得的，所述运动补偿预测方法包括：
分层结构实现步骤，通过间除使得图像在最高层的、具有运动补偿块的像素大小中的最大像素大小的运动补偿块的像素，来产生具有预定的收缩率的较低层中的收缩图像；
参考图像确定步骤，用于在所述收缩图像上确定在下述第一运动补偿预测步骤使用的收缩参考图像；
第一运动补偿预测步骤，用于通过使用在所述分层结构实现步骤中产生的收缩图像和在参考图像确定步骤确定的收缩参考图像而搜索运动向量；
第二运动补偿预测步骤，用于通过使用由已经在第一运动补偿预测步骤搜索的运动向量指定的预定检索范围来对于在收缩之前的图像搜索运动向量，并且执行运动补偿预测，
其中，在第一运动补偿预测步骤，作为分层搜索的单位的M×N宏块被划分为M’×N’的块，并且，在M’×N’基础上保存M×N的块匹配的结果，其中1≤M’≤M且1≤N’≤N，
并且其中，在所述参考图像确定步骤，使得通过把任意加权的参考图像索引编号的量值与所述块匹配的结果相加而获得的值成为评估索引。
2.按照权利要求1的运动补偿预测方法，
其中，在第一运动补偿预测步骤，获得差绝对值和来作为块匹配的结果。
3.按照权利要求1的运动补偿预测方法，
其中，在所述第一运动补偿预测步骤，获得正交变换的差绝对值和作为块匹配的结果。
4.按照权利要求1的运动补偿预测方法，
其中，在所述第一运动补偿预测步骤，获得差平方和作为块匹配的结果。
5.按照权利要求2-4的任何一个的运动补偿预测方法，
其中，在参考图像确定步骤，对于每个参考图像在M’×N’的基础上执行比较，并且改变参考图像和运动向量。
6.按照权利要求5的运动补偿预测方法，
其中，在所述参考图像确定步骤，当在相应的参考图像中被划分的块的评估索引值是相同值的情况下，使用参考图像，其中，参考图像索引编号较小。
7.按照权利要求1的运动补偿预测方法，
其中，在所述参考图像确定步骤，在B画面的情况下，根据在相应List确定的参考图像索引号，执行双向预测的评估索引计算，以对于分层图像执行正向预测、反向预测和双向预测的判定。
8.一种运动补偿预测装置，所述装置被适配用来通过指定每个相应的运动补偿块使用的多个帧的参考图像的任何一个来执行基于分层搜索的运动向量的搜索，所述每个相应的运动补偿块具有多个帧的参考图像，并且是通过划分在连续的帧图像中的要处理的目标帧图像而获得的，所述运动补偿预测装置包括：
分层结构实现部件，通过间除使得图像在最高层的、具有运动补偿块的像素大小中的最大像素大小的运动补偿块的像素，来产生具有预定的收缩率的较低层中的收缩图像；
参考图像确定部件，用于在所述收缩图像上确定在下述第一运动补偿预测部件使用的收缩参考图像；
第一运动补偿预测部件，用于通过使用由所述分层结构实现部件产生的收缩图像和由参考图像确定部件确定的收缩参考图像而搜索运动向量；
以及
第二运动补偿预测部件，用于通过使用由已经由第一运动补偿预测部件搜索的运动向量指定的预定检索范围来对于收缩之前的图像搜索运动向量，并且执行运动补偿预测，
其中，所述第一运动补偿预测部件被适配为使得作为分层搜索的单位的M×N宏块被划分为M’×N’的块，并且，在M’×N’基础上保存M×N的块匹配的结果，其中1≤M’≤M且1≤N’≤N，
并且其中，所述参考图像确定部件进行操作以使得通过把任意加权的参考图像索引编号的量值与所述块匹配的结果相加而获得的值成为评估索引。
9.按照权利要求8的运动补偿预测装置，
其中，所述第一运动补偿预测部件被适配为使得获得差绝对值和作为块匹配的结果。
10.按照权利要求8的运动补偿预测装置，
其中，所述第一运动补偿预测部件被适配为使得获得正交变换的差绝对值和作为块匹配的结果。
11.按照权利要求8的运动补偿预测装置，
其中，所述第一运动补偿预测部件被适配为使得获得差平方和作为块匹配的结果。
12.按照权利要求8-11的任何一个的运动补偿预测装置，
其中，所述参考图像确定部件进行操作以对于每个参考图像在M’×N’基础上执行比较，并且改变参考图像和运动向量。
13.按照权利要求12的运动补偿预测装置，
其中，所述参考图像确定部件进行操作以使得当在相应的参考图像中被划分的块的评估索引值是相同值的情况下，使用参考图像，其中，参考图像索引编号较小。
14.按照权利要求8的运动补偿预测装置，
其中，所述参考图像确定部件进行操作以使得在B画面的情况下，根据在相应List确定的参考图像索引号，执行双向预测的评估索引计算，以对于分层图像执行正向预测、反向预测和双向预测的判定。
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