專利名稱：一種運動矢量預(yù)測的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種運動矢量預(yù)測的方法。
背景技術(shù)：
隨著多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，各種視頻數(shù)據(jù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。由于原始視頻數(shù)據(jù)所需帶寬極大，同時又具有很大的冗余性，因此通常通過編碼壓縮后再存儲或傳輸。其中幀間預(yù)測是去除時間冗余的關(guān)鍵技術(shù)，如果幀間預(yù)測的運動矢量場和實際的運動矢量場一致，那么視頻編碼的壓縮效率也就得到大大的增加，否則幀間冗余不一定能夠得到有效的去除，從而也就影響了整個系統(tǒng)的編碼效率。運動矢量預(yù)測是計算運動矢量場的起始點，如果能夠有效的預(yù)測運動矢量場，那么一方面減少了運動估計的復(fù)雜度和計算量，另一方面也有利于去除幀間冗余，提高整個系統(tǒng)的編碼效率。
視頻編碼從80年代末開始，從MPEG-1、H.261到現(xiàn)在的MPEG-4、H.264已經(jīng)有很長的研究歷史，提出了很多國際標(biāo)準(zhǔn)，但是基本思想仍然是分塊壓縮和運動估計。運動矢量預(yù)測技術(shù)都是對相鄰宏塊的運動矢量進(jìn)行標(biāo)量中值濾波得到。但是在實際的視頻編碼中，相鄰宏塊的運動不僅在X方向上具有一致性，而且在Y方向上也具有一致性，它們應(yīng)該是不可分，本發(fā)明就是基于這樣的出發(fā)點來做運動矢量預(yù)測的。
在視頻編碼中，塊匹配運動估計初始位置的確定，即運動矢量的預(yù)測，決定了整個編碼系統(tǒng)的性能。如果預(yù)測得到的運動矢量逼近于真實的運動矢量場，那么運動估計的準(zhǔn)確性就非常的高，當(dāng)前塊和預(yù)測塊的殘差也就非常的小，從而提高了幀間預(yù)測的編碼效率；反之如果預(yù)測得到的運動矢量和實際的運動矢量場相差較大，在運動估計搜索的過程中，可能會陷入局部極小值，從而影響了整個編碼系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種運動矢量預(yù)測的方法。
一種基于矢量中值濾波的運動矢量預(yù)測方法，它能夠根據(jù)周圍宏塊或塊的運動矢量來預(yù)測當(dāng)前宏塊或塊的預(yù)測矢量。它首先計算左邊宏塊或塊，上邊宏塊或塊以及右上宏塊或塊的運動矢量之間的距離，然后對他們的距離進(jìn)行排序，選擇中間距離所對應(yīng)的運動矢量為當(dāng)前宏塊或塊的運動矢量，以此預(yù)測得到的運動矢量為中心再進(jìn)行運動搜索，計算得到最終的預(yù)測矢量。
本方法的特征是首先計算相鄰塊或宏塊的運動矢量之間的距離，根據(jù)他們之間的距離關(guān)系，選擇某一個相鄰宏塊或塊的運動矢量作為當(dāng)前塊或宏塊的運動矢量。該方法主要包括相鄰宏塊運動矢量之間距離的計算；根據(jù)運動矢量之間的距離關(guān)系選擇其中一個宏塊或塊的運動矢量作為當(dāng)前宏塊或塊的預(yù)測運動矢量。本方法適用于任何幀間預(yù)測的視頻編碼中。
一種運動矢量預(yù)測的方法，使用相鄰宏塊或塊的運動矢量之間的距離作為判斷準(zhǔn)則來選擇當(dāng)前宏塊或塊的運動矢量，步驟如下(1)分別計算相鄰宏塊或塊的運動矢量之間的距離；(2)對它們之間的距離進(jìn)行排序并進(jìn)行比較，選擇與中間距離對應(yīng)塊或宏塊的運動矢量作為當(dāng)前塊或宏塊的運動矢量預(yù)測值。
計算相鄰宏塊或塊的運動矢量之間的距離。
對運動矢量之間的距離進(jìn)行排序，進(jìn)行矢量中值濾波。
矢量中值濾波得到的運動矢量作為當(dāng)前塊或宏塊的預(yù)測運動矢量。
以預(yù)測的運動矢量為起始點，在參考圖像中對當(dāng)前宏塊或塊進(jìn)行運動估計。


圖1是本發(fā)明的運動估計示意圖。
圖2是本發(fā)明的當(dāng)前塊和周圍塊的位置關(guān)系圖。
圖3是本發(fā)明的運動矢量預(yù)測示意圖。
圖4是本發(fā)明的運動搜索示意圖。
圖5是本發(fā)明的運動矢量預(yù)測的方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1為運動估計示意圖。當(dāng)對大小為N×N的當(dāng)前樣本塊做運動估計，搜索范圍為R時，以當(dāng)前樣本塊左上角的樣本坐標(biāo)為原點，水平向左為X坐標(biāo)正方向，垂直向下為Y坐標(biāo)正方向，從(-R，-R)至(N+R，N+R)的范圍內(nèi)選擇一個N×N的參考樣本最佳匹配塊，使得當(dāng)前樣本塊與參考樣本塊之間的失真最小，或者在進(jìn)行率失真優(yōu)化的情況下選擇編碼效率最高的參考樣本塊。圖1中兩個粗黑線方塊分別為對應(yīng)運動矢量為(R，R)和(-R，-R)的參考樣本塊。
圖2是塊和周圍塊的位置關(guān)系。在運動估計的過程中，運動估計的起始位置就是由相鄰塊的運動矢量預(yù)測得到的，在圖2中，當(dāng)前塊的運動矢量就是由相鄰塊A，B和C的運動矢量預(yù)測得到的。如果C塊的運動矢量不可用時，用D塊的運動矢量來替代。
圖3是運動矢量預(yù)測示意圖，圖示中的X軸表示水平方向的運動矢量，Y軸表示垂直方向的運動矢量。Va，Vb和Vc分別表示塊A，塊B和塊C的運動矢量，它們包含有X方向和Y方向。他們之間的連線長度表示相應(yīng)的運動矢量之間的距離，然后對他們之間距離進(jìn)行排序，選擇中間距離的那條邊對應(yīng)的運動矢量作為最終的運動矢量，如圖3所示，對VaVb，VbVc和VcVa進(jìn)行排序，中間距離的那條邊為VcVa，它所對應(yīng)的B塊的運動矢量Vb就最為當(dāng)前塊的運動矢量預(yù)測值。
通過以上步驟得到的運動矢量作為當(dāng)前塊的預(yù)測運動矢量，運動搜索的過程如圖4所示，以預(yù)測得到的運動矢量為中心，按照圖中所示的順序，依次對各個位置的塊進(jìn)行匹配，在一定的范圍內(nèi)搜索一個與當(dāng)前塊最匹配的塊作為當(dāng)前塊的預(yù)測塊。
圖5是運動矢量預(yù)測的方法，其具體步驟如下
步驟S1，假設(shè)當(dāng)前塊或者宏塊的左邊相鄰塊A的運動矢量為(Vax，Vay)，上面相鄰塊B的運動矢量為(Vbx，Vby)，右上角相鄰塊C的運動矢量為(Vcx，Vcy)；它們的位置關(guān)系如圖2所示。
步驟S2，按照下面的方法計算相鄰塊之間的運動矢量之間的距離DISTANECE(A，B)＝|Vax-Vbx|+|Vay-Vby|DISTANECE(B，C)＝|Vbx-Vcx|+|Vby-Vcy|DISTANECE(C，A)＝|Vcx-Vax|+|Vcy-Vay|步驟S3，對運動矢量之間的距離DISTANECE(A，B)，DISTANECE(B，C)和DISTANECE(C，A)進(jìn)行排序，選擇和中間距離對應(yīng)的運動矢量作為當(dāng)前塊的預(yù)測運動矢量；例如如果DISTANECE(A，B)＜DISTANECE(B，C)＜DISTANECE(C，A)，則選擇與DISTANECE(B，C)對應(yīng)塊A的運動矢量作為當(dāng)前塊的運動矢量；步驟S4，以當(dāng)前塊的預(yù)測運動矢量為起始點，對當(dāng)前塊進(jìn)行運動估計。
權(quán)利要求
1.一種運動矢量預(yù)測的方法，其特征在于，使用相鄰宏塊或塊的運動矢量之間的距離作為判斷準(zhǔn)則來選擇當(dāng)前宏塊或塊的運動矢量，步驟如下(1)分別計算相鄰宏塊或塊的運動矢量之間的距離；(2)對它們之間的距離進(jìn)行排序并進(jìn)行比較，選擇與中間距離對應(yīng)塊或宏塊的運動矢量作為當(dāng)前塊或宏塊的運動矢量預(yù)測值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動矢量預(yù)測的方法，其特征在于，計算相鄰宏塊或塊的運動矢量之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動矢量預(yù)測的方法，其特征在于，對運動矢量之間的距離進(jìn)行排序，進(jìn)行矢量中值濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的運動矢量預(yù)測的方法，其特征在于，矢量中值濾波得到的運動矢量作為當(dāng)前塊或宏塊的預(yù)測運動矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動矢量預(yù)測的方法，其特征在于，以預(yù)測的運動矢量為起始點，在參考圖像中對當(dāng)前宏塊或塊進(jìn)行運動估計。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動矢量預(yù)測的方法，其具體步驟如下步驟S1，假設(shè)當(dāng)前塊或者宏塊的左邊相鄰塊A的運動矢量為(Vax，Vay)，上面相鄰塊B的運動矢量為(Vbx，Vby)，右上角相鄰塊C的運動矢量為(Vcx，Vcy)；步驟S2，按照下面的方法計算相鄰塊之間的運動矢量之間的距離DISTANECE(A，B)＝|Vax-Vbx|+|Vay-Vby|DISTANECE(B，C)＝|Vbx-Vcx|+|Vby-Vcy|DISTANECE(C，A)＝|Vcx-Vax|+|Vcy-Vay|步驟S3，對運動矢量之間的距離DISTANECE(A，B)，DISTANECE(B，C)和DISTANECE(C，A)進(jìn)行排序，選擇和中間距離對應(yīng)的運動矢量作為當(dāng)前塊的預(yù)測運動矢量；步驟S4，以當(dāng)前塊的預(yù)測運動矢量為起始點，對當(dāng)前塊進(jìn)行運動估計。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的運動矢量預(yù)測的方法，其特征在于，步驟S3，對運動矢量之間的距離DISTANECE(A，B)，DISTANECE(B，C)和DISTANECE(C，A)進(jìn)行排序，選擇和中間距離對應(yīng)的運動矢量作為當(dāng)前塊的預(yù)測運動矢量，當(dāng)DISTANECE(A，B)＜DISTANECE(B，C)＜DISTANECE(C，A)時，選擇與DISTANECE(B，C)對應(yīng)塊A的運動矢量作為當(dāng)前塊的運動矢量。
全文摘要
本發(fā)明涉及視頻圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種運動矢量預(yù)測的方法。使用相鄰宏塊或塊的運動矢量之間的距離作為判斷準(zhǔn)則來選擇當(dāng)前宏塊或塊的運動矢量，步驟如下(1)分別計算相鄰宏塊或塊的運動矢量之間的距離；(2)對它們之間的距離進(jìn)行排序并進(jìn)行比較，選擇與中間距離對應(yīng)塊或宏塊的運動矢量作為當(dāng)前塊或宏塊的運動矢量預(yù)測值。本方法適用于任何幀間預(yù)測的視頻編碼中。
文檔編號H04N7/32GK1585487SQ20041004753
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者沈燕飛, 黃晁, 李錦濤, 樊建平 申請人:中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所