[發明專利]運動畫面壓縮電路及使用運動矢量的方法

無效

• 申請號: 97120691.0
• 申請日: 1997-09-30
• 公開（公告）號: CN1213254A
• 公開（公告）日: 1999-04-07
• 發明（設計）人: 李康英;李暿梃
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H04N7/32
• 分類號: H04N7/32
• 代理公司: 柳沈知識產權律師事務所
• 代理人: 馬瑩

本發明涉及在視頻信號處理系統中壓縮運動畫面信息的電路和方法，特別涉及運動畫面壓縮電路和使用運動矢量的方法。

為了審視電影或TV的運動畫面，需要每秒30-50幀的信息，這樣，在電影或視頻磁帶內的連續幀之間存在著小的時間變化。在數字圖像處理中，進行數據壓縮以減少連續幀之間的冗余。

壓縮視頻數據的最一般方法是空間信息壓縮，其中一幀被劃分為諸多8×8的象素塊，并對諸象素塊執行離散的富里葉變換(DCT)。這里，對亮度和色度信號進行DCT。另一個方法是時間信息壓縮，其中在幀之間發生的運動被預測和補償。一般而言，對16×16象素塊的亮度信號進行運動預測。這些信息壓縮方法被獨立地執行或組合起來以產生較高的壓縮效果。信息壓縮是通過預測2-4幀之間的運動完成的，因此依幀的特性存在信息量的差別。然而，對于數據壓縮需要知道整幀的信息。

為了執行壓縮視頻信息的重放，快速向前轉或快速反轉，使用MPEG建議的畫面組(GOP)完成隨機存取，以大約0.5秒的GOP組(大約15個畫面)為例，依照MPEG-Ⅰ的視頻信息的壓縮解釋如下。圖1示出了在GOP組內諸幀的安排，該GOP具有為使GOP獨立而必需包括的Ⅰ幀(內編碼畫面)，在幀之間的前向預測編碼的P幀(預測編碼畫面)，和B幀(雙向預測編碼圖像。)

圖2A和2B示出了幀的類型和編碼順序，該Ⅰ幀是內編碼的，Ⅰ幀和P幀以與初始圖像順序一致的順序編碼。B幀以I和P幀首先被處理的方式被編碼，然后B幀插入它們之間，換言之，I幀和P幀以圖2A所示的a1→a2→a3→a4的順序被編碼，B幀以圖2B所示的b1→b4→b2→b3順序被編碼。如上所述，沒有構成視頻信息的整幀信息就不能完成視頻信息壓縮。這例如在部分變化而背景幾乎不變的單調畫面中的效率較低。

本發明的目的是為具有大量冗余的運動畫面信息提供高效壓縮電路和壓縮方法，它能在即使沒有構成畫面的所有幀的信息的情況下，用幾幀再現最初的運動畫面。

為實現本發明的目的，提供了運動畫面壓縮電路，用于接收一幀的運動畫面信息和對它執行壓縮和編碼，運動畫面壓縮電路包括：第一幀存儲器，用于存儲構成畫面的運動畫面信息的開始幀；第二和第三幀存儲器，用于存儲運動畫面信息的兩個連續的幀；畫面邊界檢測器，用于從由第二和第三幀存儲器提供的兩個連續幀的運動畫面信息中檢測圖像邊界；運動矢量檢測器，用于從開始幀和結束幀的運動畫面信息中預測運動矢量；控制器，用于依照檢測的畫面邊界和運動矢量產生為形成畫面所需的數據；畫面再現器，用于使用由控制器產生的數據再現省略的幀，并把它插入在開始幀和結束幀之間。

以下將參照附圖詳細描述本發明的優選實施例。附圖中：

圖1示出了GOP內諸幀配置的實例；

圖2A和2B示出了幀的類型和編碼順序；

圖3A和3B示出了飛機從左下角到右上角運動的想象畫面的圖；

圖4是依本發明的壓縮運動畫面編碼裝置的框圖；

圖5示出了依運動塊運動的運行矢量的形式。

應注意，部件標號在所有圖中是一致的。在描述本發明時，如果現有功能或結構的詳細描述使本發明的要點不明確時，詳細的描述將被省略。

圖3A和3B是飛機從左下角移動到右上角的想象的畫面。圖3A示出了飛機在時刻t1位于位置A的開始畫面。圖3B示出了飛機在時刻t2位于位置B的最終畫面。與此同時，運動畫面的再現以這樣的方式執行，連續的運動被劃分為許多停止的畫面，停止的畫面被迅速地投影出。通過這樣做，依據視覺暫留效應，審視者所看到的停止的畫面就象平滑連續的畫面。

在圖3A和3B中，當省略中間畫面完成畫面傳送時，它的接收器依照本發明的實施例能夠預測飛機怎樣從位置A移動到位置B。

圖4是使用運動矢量的壓縮運動畫面信息編碼裝置的框圖，圖5示出了依照運動塊運動的運動矢量的形式。運動畫面信息的壓縮和使用運動矢量的壓縮運動畫面信息的編碼處理將參照圖4和5在下面詳細地描述。

輸入視頻信號Ⅵ存儲在具有存儲一幀視頻信息能力的幀存儲器10內。構成一運動畫面的諸幀的初始幀，即開始幀fⁿ被存儲在另外的地方，即f_s幀存儲器20內，畫面邊界檢測器30逐象素地比較兩個連續幀的亮度信號，并計算亮度信號的平方的平均值。然后，畫面邊界檢測器30比較獲得的平均值和原先由實驗確定的閥值。從比較結果來看，當平均值高于閥值時，就考慮，這是兩幀之間的畫面邊界。

進而，當Y^m(X,Y)被視為第m幀的位置(x,y)的亮度分量值時，畫面邊界檢測器30輸出公式(1)所描述的結果。