DE19855502B4 - Motion vector prediction method - Google Patents

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Abstract

Bewegungsvektorvorhersageverfahren mit der Möglichkeit einer Rückwärtsdekodierung, folgende Schritte umfassend:
(a) Berechnen von Bewegungsvektoren von Makroblöcken; und
(b) Vorhersagen von Bewegungsvektoren von Makroblöcken, von denen jeder einen Bewegungsvektor aufweist, während man sich zu einem anderen Makroblock von links nach rechts bewegt, und von Bewegungsvektoren von Makroblöcken, von denen jeder vier Bewegungsvektoren kontinuierlich in einer vorbestimmten Sequenz aufweist, um eine Korrelation in der Vorhersage der vier Bewegungsvektoren zu haben.Motion vector prediction method with the possibility of backward decoding, comprising the following steps:
(a) computing motion vectors of macro blocks; and
(b) Predicting motion vectors from macroblocks, each having a motion vector while moving from left to right to another macroblock, and motion vectors from macroblocks, each having four motion vectors in a predetermined sequence, by a correlation to have in the prediction of the four motion vectors.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bewegungsvektorvorhersageverfahren und insbesondere auf ein Bewegungsvektorvorhersageverfahren in einer fehlertoleranten Betriebsart.The present invention relates relate to a motion vector prediction method and in particular to a motion vector prediction method in a fault tolerant Mode.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIKDESCRIPTION THE PRIOR ART

Im allgemeinen muß die Redundanz eines bewegten Bildes wirksam eliminiert werden, um das Bewegtbild zu komprimieren. Die Bewegtbildexpertengruppe (MPEG) verwendet ein Bewegungsvorhersageverfahren. Gemäß dem Bewegungsvorhersageverfahren wird der aktuelle Rahmen in eine Vielzahl von Makroblöcken aufgeteilt, und dann wird jeder Makroblock (Referenzblock) mit jedem Makroblock (Passungsblock) eines vorherigen Rahmens in einem vorgegebenen Gebiet verglichen, um die Differenz zwischen ihnen zu berechnen. Dann werden die Makroblöcke, die die geringste Differenz aufweisen, ausgewählt, um die Bewegungsvektoren zu berechnen, die die Differenz in den Positionen zwischen den Referenz- und den Passungsblöcken darstellt. Bei der Bewegungsvektorvorhersage wird die Differenz zwischen einem vorhergesagten Bewegungsvektor und einem tatsächlichen Bewegungsvektor des aktuellen Blockes kodiert, statt den Bewegungsvektor des aktuellen Blockes selbst zu kodieren, um somit die Kodierleistung zu verbessern.In general, the redundancy of a moving one Image can be effectively eliminated to compress the moving image. The Moving Image Expert Group (MPEG) uses a motion prediction technique. According to the motion prediction method the current frame is divided into a variety of macroblocks, and then every macroblock (reference block) with every macroblock (Fit block) of a previous frame in a given area compared to calculate the difference between them. Then be the macroblocks, that have the least difference are selected to be the motion vectors to calculate the difference in positions between the reference and the fit blocks represents. In motion vector prediction, the difference between a predicted motion vector and an actual one Encodes the motion vector of the current block instead of the motion vector of the to encode the current block itself in order to improve the coding performance to improve.

1 ist ein Diagramm, das ein konventionelles Bewegungsvorhersageverfahren und eine Kodiersequenz, die in den MPEG-4 und H.263 Normen verwendet wird, zeigt. 1 Fig. 12 is a diagram showing a conventional motion prediction method and coding sequence used in the MPEG-4 and H.263 standards.

In 1 stellen die Bezugszahlen 10 bis 18 Makroblöcke dar, von denen jeder aus 16 Bildpunkten × 16 Bildpunkten besteht, die Bezugszahlen 10 und 16 sind Makroblöcke, von denen jeder einen Bewegungsvektor aufweist, und die Bezugszahlen 12, 14 und 18 zeigen Makroblöcke, von denen jeder vier Bewegungsvektoren aufweist. Die Makroblöcke 12, 14 und 18 sind in vier Unterblöcke mit 8 Bildpunkten × 8 Bildpunkten aufgeteilt, basierend auf dem MPEG-4 oder H.263 Norm, und diese vier Bewegungsvektoren werden aus den vier Unterblöcken berechnet.In 1 put the reference numbers 10 to 18 Macroblocks, each consisting of 16 pixels × 16 pixels, are the reference numbers 10 and 16 are macroblocks, each of which has a motion vector, and the reference numerals 12 . 14 and 18 show macroblocks, each of which has four motion vectors. The macroblocks 12 . 14 and 18 are divided into four sub-blocks with 8 pixels × 8 pixels based on the MPEG-4 or H.263 standard, and these four motion vectors are calculated from the four sub-blocks.

Hier wird vor der Übertragung der Differenz zwischen jedem Bewegungsvektor, die Bewegungsvektorvorhersage in oberen Unterblöcken 121, 122, 141 und 142 und unteren Unterblöcken 123, 124, 143 und 144 der Makroblöcke 12 und 14 vom Makroblock 10 in Richtung des durchgezogenen Pfeiles getrennt durchgeführt. Hier wird der Bewegungsvektor mit einer Korrelation aus den Bewegungsvektoren vorhergesagt, die im oberen Unterblock 142, den Makroblöcken 16 und den Unterblöcken 181 bis 184 des Makroblocks 18 berechnet werden. Die Bewegungsvektorvorhersage wird jedoch nicht zwischen den Bewegungsvektoren des Unterblocks 144 und des Makroblocks 16 durchgeführt, und die Bewegungsvektorvorhersage setzt sich fort in Richtung auf die unteren Unterblöcke 183 und 184 vom Makroblock 16.Here, before transmitting the difference between each motion vector, the motion vector prediction is in upper sub-blocks 121 . 122 . 141 and 142 and lower sub-blocks 123 . 124 . 143 and 144 of macro blocks 12 and 14 from the macroblock 10 performed separately in the direction of the solid arrow. Here the motion vector is predicted with a correlation from the motion vectors in the upper sub-block 142 , the macroblocks 16 and the sub-blocks 181 to 184 of the macroblock 18 be calculated. However, the motion vector prediction is not between the motion vectors of the sub-block 144 and the macroblock 16 The motion vector prediction continues towards the lower sub-blocks 183 and 184 from the macroblock 16 ,

Somit kann, wenn ein Fehler auftritt, der Bewegungsvektor vom Makroblock 16 in Richtung auf den oberen Unterblock 142 in einer Rückwärtsrichtung dekodiert werden. Wenn jedoch ein Fehler im unteren Unterblock 123 des Makroblocks 12 auftritt, so ist es nicht möglich, die Bewegungsvektoren des Unterblocks 144 und seines linken Unterblocks 143 aus dem Makroblock 16 unter Verwendung eines Bewegungsvektorvorhersagekodes umgekehrt zu berechnen.Thus, if an error occurs, the motion vector from the macroblock 16 towards the upper sub-block 142 be decoded in a reverse direction. However, if there is an error in the lower sub-block 123 of the macroblock 12 occurs, it is not possible to use the motion vectors of the sub-block 144 and its left sub-block 143 from the macroblock 16 vice versa using a motion vector prediction code.

Somit ist es nicht möglich, die Blöcke, die auf den fehlerhaften Block folgen, zu dekodieren, was zu einer Erhöhung des Verlustes des Bewegungsvektorwertes führt. Obwohl eine Fehlerunterschlagung verwendet wird, besteht das Problem im Informationsverlust.So it is not possible to Blocks, that follow the bad block to decode, resulting in a increase loss of motion vector value. Although misregistration the problem is loss of information.

EP 0719055 A2 offenbart ein Verfahren zur Reduktion der Bitrate, bei dem ein Bewegungsvektor zu Komprimierung eines Videosignals bestimmt wird. Bilddaten werden in Gruppen von Blöcken segmentiert und für jeden dieser Blöcke wird ein Bewegungsvektor bestimmt. Die Vielzahl der Bewegungsvektoren, die wenigstens einem Bild entsprechen, werden dann in einem Bewegungsvektor-Speicher abgespeichert. Jeder der Bewegungsvektoren wird durch Werte dargestellt, die Bildänderungen innerhalb eines gegebenen Blocks von einem aktuellen Bild zu einem direkt nachfolgenden Bild entsprechen. EP 0719055 A2 discloses a bit rate reduction method in which a motion vector is determined to compress a video signal. Image data is segmented into groups of blocks and a motion vector is determined for each of these blocks. The plurality of motion vectors which correspond to at least one image are then stored in a motion vector memory. Each of the motion vectors is represented by values that correspond to image changes within a given block from a current image to an immediately following image.

EP 0707428 A1 offenbart ein Verfahren zur Codierung von Bewegungsvektoren mit einem mittleren Bewegungsvorhersagevektor. Dabei wird ein Bewegungsvorhersagevektor mit seinen Komponenten aus den Mittelwerten der entsprechenden Komponenten von wenigstens drei anderen Bewegungsvektoren berechnet. Die Bewegungsvektoren sind mit Blöcken eines entsprechenden Bildes assoziiert und werden zur Bildkompromierung eingesetzt. EP 0707428 A1 discloses a method for encoding motion vectors with an average motion prediction vector. A motion prediction vector with its components is calculated from the mean values of the corresponding components of at least three other motion vectors. The motion vectors are associated with blocks of a corresponding image and are used for image compression.

EP 0614314 A2 offenbart eine Videosignaldecodierung mit einer Bewegungskompensationsvorhersage, wobei Bilder eines Videosignals aufgeteilt werden in eine Reihe von Mikroblöcken. Eine Bewegungskompensationsbearbeitung wird parallel für jeden Microblock durchgeführt und es werden Bewegungsvektoren bereitgestellt, wobei die Bewegungskompensationsverarbeitungsblöcke von den Decodern immer einander zu jeder gegebenen Zeit entsprechen. EP 0614314 A2 discloses video signal decoding with motion compensation prediction in which images of a video signal are divided into a series of microblocks. Motion compensation processing is performed in parallel for each microblock and motion vectors are provided, the motion compensation processing blocks from the decoders always corresponding to each other at any given time.

Um die obigen Probleme zu lösen, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Bewegungsvektorvorhersageverfahren zu liefern, das einen Bewegungsvektor, der verloren wird, nach dem ein Fehler auftritt, durch eine Rückwärtsdekodierung wiedergewinnen kann, sogar wenn die Information während der Übertragung durch den Fehler verloren geht.To solve the above problems, there is an object of the present invention is to provide a motion vector prediction method which can recover a motion vector lost after an error occurs by reverse decoding even if the information is lost by the error during transmission.

Um die obige Aufgabe zu lösen, wird somit ein Bewegungsvektorvorhersageverfahren bereitgestellt, daß eine Rückwärtsdekodierung vornehmen kann und folgende Schritte umfaßt: (a) Berechnen von Bewegungsvektoren von Makroblöcken; und (b) Vorhersagen von Bewegungsvektoren von Makroblöcken, von denen jeder einen Bewegungsvektor aufweist, während man sich zu einem anderen Makroblock von links nach rechts bewegt, und von Bewegungsvektoren von Makroblöcken, von denen jeder vier Bewegungsvektoren aufweist, die in einer vorbestimmten Sequenz kontiniuerlich sind, um eine Korrelation in der Vorhersage der vier Bewegungsvektoren zu haben.To solve the above task, thus a motion vector prediction method is provided that backwards decodes can carry out and comprises the following steps: (a) calculating motion vectors of macroblocks; and (b) predicting motion vectors from macroblocks, from each of which has a motion vector while moving towards another Macroblock moved from left to right, and from motion vectors of macroblocks, each of which has four motion vectors in a predetermined one Sequence are continuous to a correlation in the prediction of the four motion vectors.

Vorzugsweise wird in Schritt (b), wenn ein Makroblock einen Bewegungsvektor aufweist, die Bewegungsvektorvorhersage des aktuellen Blockes unter Verwendung des Bewegunsvektors des Makroblocks links vom aktuellen Block oder des vorher kodierten Makroblocks durchgeführt.In step (b), if a macroblock has a motion vector, the motion vector prediction the current block using the motion vector of the macro block left of the current block or the previously coded macro block carried out.

Vorzugsweise werden in Schritt (b), wenn ein Makroblock vier Bewegungsvektoren hat, die Bewegungsvektoren kontinuierlich aus den Bewegungsvektoren der oberen linken, unteren linken, unteren rechten und oberen rechten Unterblöcke in einer Sequenz vorhergesagt.In step (b), if a macroblock has four motion vectors, the motion vectors continuously from the motion vectors of the upper left, lower left, lower right and upper right sub-blocks in one Sequence predicted.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die obige Aufgabe und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch das detaillierte Beschreiben einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen:The above task and the advantages of the present invention will become clearer from the detailed Describe a preferred embodiment with reference to FIG the accompanying drawings:

1 ist ein Diagramm, das ein allgemeines Bewegungsvorhersageverfahren und eine Kodiersequenz gemäß dem MPEG-4 und der H.263 Norm zeigt; und 1 Fig. 12 is a diagram showing a general motion prediction method and coding sequence according to the MPEG-4 and the H.263 standard; and

2 ist ein Diagramm, das ein Bewegungsvektorvorhersageverfahren zeigt, das eine Rückwärtsdekodierung in einer fehlertoleranten Betriebsart und das Kodieren und Dekodieren von Sequenzen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 FIG. 12 is a diagram showing a motion vector prediction method showing backward decoding in a fault tolerant mode and coding and decoding sequences according to the present invention.

Bezieht man sich auf 2, so sind dort ein Bewegungsvektorvorhersageverfahren, das eine Rückwärtsdekodierung in einer fehlertoleranten Betriebsart und ein Kodieren und Dekodieren von Sequenzen gemäß der vorliegenden Erfindung durchführen kann, gezeigt, wobei die dort gezeigten Makroblöcke die gleichen wie in 1 sind. Hier stellen die Bezugszahlen 20 und 26 Makroblöcke dar, von denen jeder einen Bewegungsvektor aufweist, und die Bezugszahlen 22, 24 und 28 stellen Makroblöcke dar, von denen jeder vier Bewegungsvektoren aufweist. Die Makroblöcke 22, 24 und 28 sind in vier Unterblöcke von 8 Bildpunkten × 8 Bildpunkten aufgeteilt, und die vier Bewegungsvektoren werden in den vier Unterblöcken berechnet.If you refer to 2 , there is shown a motion vector prediction method that can perform backward decoding in a fault tolerant mode and encoding and decoding sequences according to the present invention, the macroblocks shown there being the same as in FIG 1 are. Here are the reference numbers 20 and 26 Macro blocks, each having a motion vector, and the reference numerals 22 . 24 and 28 represent macroblocks, each of which has four motion vectors. The macroblocks 22 . 24 and 28 are divided into four sub-blocks of 8 pixels × 8 pixels, and the four motion vectors are calculated in the four sub-blocks.

Die Bewegungsvektoren werden in Richtung eines durchgezogenen Pfeiles vorhergesagt, wie das in 2 gezeigt ist. Das heißt, die Bewegungsvektoren werden vom Makroblock 20 auf den Makroblock 22 zu, der vier Bewegungsvektoren aufweist, durch die Unterblöcke 221, 223, 224 und 222 in dieser Reihenfolge und dann durch die Unterblöcke 241, 243, 244 und 242 des Makroblocks 224 vorhergesagt. Die Vorhersage der Bewegungsvek toren setzt sich in den Makroblöcken 26 und 28 in der Richtung fort, die durch die durchgezogenen Pfeile angezeigt ist.The motion vectors are predicted in the direction of a solid arrow, like that in 2 is shown. That means the motion vectors are from the macroblock 20 on the macroblock 22 to which has four motion vectors through the sub-blocks 221 . 223 . 224 and 222 in that order and then through the sub-blocks 241 . 243 . 244 and 242 of the macroblock 224 predicted. The prediction of motion vectors is set in the macroblocks 26 and 28 in the direction indicated by the solid arrows.

Somit können im Falle, daß ein Fehler im Unterblock 223 auftritt, und der Makroblock 28 der letzte Makroblock der fehlerhaften Gruppe von Blöcken (GOB) ist, wenn die Differenzen zwischen Bewegungsvektoren übertragen werden, Bewegungsvektoren von nicht fehlerhaften Blöcken durch eine umgekehrte Dekodierung in der Sequenz vom Unterblock 282 des Makroblocks. 28 in der Richtung, die durch die gestrichelten Pfeile dargestellt ist, wieder hergestellt werden. Das kommt daher, da die Bewegungsvektorvorhersage sich mit einer Korrelation unter den Bewegungsvektoren jedes Blockes fortsetzt.Thus, in the event of an error in the sub-block 223 occurs, and the macroblock 28 the last macroblock of the faulty group of blocks (GOB), when the differences between motion vectors are transmitted, is motion vectors of non-faulty blocks by reverse decoding in the sequence from the sub-block 282 of the macroblock. 28 in the direction shown by the dashed arrows. This is because the motion vector prediction continues with a correlation among the motion vectors of each block.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezug auf eine spezielle Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurde, werden Fachleute weitere Modifikationen und Änderungen innerhalb der Idee und dem Umfang der Erfindung, wie sie durch die angefügten Ansprüche definiert ist, erkennen.While the present invention with reference to a specific embodiment Shown and described, further modifications will occur to those skilled in the art and changes within the idea and scope of the invention as defined by the appended Expectations is defined.

Wie oben beschrieben wurde, wird im Bewegungsvektorvorhersageverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, das auf dem Bildsignalkomprimierverfahren der MPEG-4 oder der H.263 Norm basiert, die Bewegungsvektorvorhersage mit einer Kontinuität und Korrelation unter den Bewegungsvektoren durchgeführt, so daß eine Zweiwege-Dekodierung während der Übertragung von Blöcken mit einem vorbestimmten Paket möglich ist, was zu einer besseren Fehlertoleranz führt.As described above, in the motion vector prediction method according to the present invention, that on the image signal compression method of the MPEG-4 or the H.263 Norm based, motion vector prediction with continuity and correlation performed under the motion vectors so that two-way decoding while the transfer of blocks possible with a predetermined package is what leads to better fault tolerance.

Claims (3)

Bewegungsvektorvorhersageverfahren mit der Möglichkeit einer Rückwärtsdekodierung, folgende Schritte umfassend: (a) Berechnen von Bewegungsvektoren von Makroblöcken; und (b) Vorhersagen von Bewegungsvektoren von Makroblöcken, von denen jeder einen Bewegungsvektor aufweist, während man sich zu einem anderen Makroblock von links nach rechts bewegt, und von Bewegungsvektoren von Makroblöcken, von denen jeder vier Bewegungsvektoren kontinuierlich in einer vorbestimmten Sequenz aufweist, um eine Korrelation in der Vorhersage der vier Bewegungsvektoren zu haben.Motion vector prediction method with the possibility of backward decoding, comprising the following steps: (a) calculating motion vectors of macro blocks; and (b) predicting motion vectors of macroblocks, each having a motion vector while moving from left to right to another macroblock, and motion vectors of macroblocks, each of which of the four motion vectors continuously in a predetermined sequence to have a correlation in the prediction of the four motion vectors. Bewegungsvektorvorhersageverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (b), wenn ein Makroblock einen Bewegungsvektor hat, die Bewegungsvektorvorhersage des aktuellen Blockes unter Verwendung des Bewegungsvektors des Makroblocks auf der linken Seite des aktuellen Blockes oder des vorher kodierten Makroblocks durchgeführt wird.Motion vector prediction method according to claim 1, being in step (b) if a macroblock is a motion vector using the current block's motion vector prediction of the motion block of the macroblock on the left side of the current one Block or the previously coded macro block is performed. Bewegungsvektorvorhersageverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (b), wenn ein Makroblock vier Bewegungsvektoren hat, die Bewegungsvektoren kontinuierlich aus den Bewegungsvektoren der Unterblöcke oben links, unten links, unten rechts und oben rechts nacheinander vorhergesagt werden.Motion vector prediction method according to claim 1, being in step (b) if a macroblock has four motion vectors has, the motion vectors continuously from the motion vectors of the sub-blocks top left, bottom left, bottom right and top right one after the other be predicted.
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