[發明專利]幀間預測編碼運動信息的處理方法、裝置和編解碼系統

有效

• 申請號: 201210225481.7
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN103533376B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 楊海濤;張星宇;時永方;區子廉
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H04N19/52
• 分類號: H04N19/52
• 代理公司: 深圳市深佳知識產權代理事務所(普通合伙)44285
• 代理人: 唐華明

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及幀間預測編碼運動信息的處理方法、裝置和編解碼系統。

背景技術

現有的視頻圖像編解碼技術包括幀內預測編碼與幀間預測編碼，其中，幀間預測編碼是指利用當前編碼圖像與已編碼圖像的時間相關性對當前編碼圖像進行壓縮編碼。在H.264/AVC中，一幀圖像被分為若干方形的圖像塊。從已編碼的參考幀中搜索出與當前圖像塊匹配的圖像塊，計算當前塊和匹配塊的空間位置的相對偏移量，這一相對偏移量就是運動矢量（Motion?Vector，MV），得到運動矢量的過程被稱為運動估計（Motion?Estimation，ME），利用匹配塊對當前圖像塊進行預測的過程被稱為運動補償（Motion?Compensation，MC），當前圖像塊與匹配塊的像素值的差別稱作圖像塊預測殘差。

為了使解碼器一端和編碼器一端使用的匹配塊相同，編碼器一端使用的圖像塊的運動信息需要在碼流中傳輸到解碼器一端。如果直接對每個圖像塊的運動矢量直接進行編碼，那么將耗費大量的比特數，特別是當小尺寸的圖像塊占多數時。由于一個運動物體常常會覆蓋多個圖像塊，空間域相鄰圖像塊的運動矢量具有很強的相關性。因此，當前圖像塊的運動矢量可以根據鄰近已編碼圖像塊的運動矢量進行預測，預測所得到的值被稱為運動矢量預測值（motion?Vector?Predictor，MVP），當前圖像塊的運動矢量和運動矢量預測值之間的差值被稱為運動矢量差（Motion?Vector?Difference，MVD），即有關系：MV=MVD+MVP。

作為一種新的視頻編碼標準，H.264在運動估計過程中采用了多參考幀預測來提高預測精度，即建立儲存多個重建圖像幀的緩存，并在緩存內的所有的重建圖像幀中尋找最優的匹配塊進行運動補償，以便更好地去除時間域的冗余度。H．264的幀間預測編碼使用兩個如上的緩存，即參考幀列表0（reference?list0）和參考幀列表1（reference?list??1）。每一個列表中最優匹配塊所在的參考幀用索引值標明，即ref_l0_idx和ref_l1_idx。以參考幀列表0為例，該列表內匹配塊的運動信息包括參考幀索引值(ref_l0_idx)、運動矢量預測值(MVP)和運動矢量差(MVD)。根據這三個信息，解碼器這一端就可以在選定的參考幀中找到正確的匹配塊。

現有技術提供的一種幀間預測編碼運動信息的處理方法是，以H.264/AVC為視頻圖像壓縮標準，將宏塊（16x16像素大小）作為編碼處理的基本單元，在幀間預測時，一個宏塊可以包含一個或多個運動塊，但任意一運動塊均為矩形塊。這些運動塊的參考幀列表值、參考幀索引值和運動矢量差將以宏塊為單位進行傳輸或解碼。由于H.264/AVC中運動矢量預測值（MVP）的選取方法唯一確定，所以MVP的相關信息無需在碼流中傳輸。具體地，在編碼器這一端，首先傳輸該宏塊的參考幀列表的選擇，即當使用參考幀列表0時，按以下順序編碼傳輸運動信息：依次傳輸宏塊內所有運動塊在參考幀列表0中使用的參考幀索引值ref_idx_l0；依次傳輸宏塊內所有運動塊在參考幀列表0中運動矢量差mvd_l0。當使用參考幀列表1時，按以下順序編碼傳輸運動信息：依次傳輸宏塊內所有運動塊在參考幀列表1中使用的參考幀索引值ref_idx_l1；依次傳輸宏塊內所有運動塊在參考幀列表1中運動矢量差mvd_l1。在解碼器這一端，當使用參考幀列表0時，按以下順序解碼運動信息：依次解碼宏塊內所有運動塊在參考幀列表0中使用的參考幀索引值ref_idx_l0；依次解碼宏塊內所有運動塊在參考幀列表0中運動矢量差mvd_l0。當使用參考幀列表1時，按以下順序解碼運動信息：依次解碼宏塊內所有運動塊在參考幀列表1中使用的參考幀索引值ref_idx_l1；依次解碼宏塊內所有運動塊在參考幀列表1中運動矢量差mvd_l1。解碼器端和編碼器端使用相同的方法選擇推導當前圖像塊的運動矢量預測值MVP。

在解碼器這一端，宏塊內每一個運動塊可以根據碼流中解析得到的參考幀列表和參考幀索引值確定每運動塊的匹配塊所在的參考幀；宏塊內每一個運動塊根據碼流中解析得出的某一列表（例如，參考幀列表0）的運動矢量差（例如，mvd_l0），加上解碼器端推導得到的運動矢量預測值，計算得出運動矢量(例如，mv_l0)，從而確定該列表中匹配塊的空間位置，得到需要的匹配塊。

然而，上述現有技術提供的幀間預測編碼運動信息的處理方法，其不足在于，由于運動矢量預測值的選取方法唯一，因此，解碼器這一端得到的運動矢量預測值對當前圖像塊未必是最優值，此外，解碼器這一端也不是并行處理，解碼速度不高。