專利名稱：運動圖片編碼和解碼方法以及使用該方法的設備和程序的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種運動圖片編碼和解碼方法，具體地，涉及一種運動圖片編碼/解碼程序、方法和設備，其中自適應地切換濾波器系數，以便對用于運動補償的小數點圖片元素的插值進行編碼。
背景技術：
在數字廣播系統或業務中，針對傳輸和存儲，對大量的運動圖片信號進行了壓縮和編碼。
圖1是示出了用于運動圖片信號的典型編碼設備的結構的方框圖。圖1所示的編碼設備包括本地解碼器并由以下裝置構成頻率轉換器11、量化器12、可變長度編碼器13、反量化器14、反頻率轉換器15、幀存儲器16、運動補償器17和運動矢量檢測器18。
將輸入圖像作為輸入提供給編碼器并劃分為多個塊。當對輸入圖像進行幀間預測時，通過運動補償器17在每個塊中減去從已預先解碼圖像中產生的預測值。幀間預測是一種使用預先重構的參考圖像以編碼當前圖像的方法。
接下來，由頻率轉換器11將這些圖像塊轉換到頻域。接下來，由量化器12對已經轉換到頻域的圖像塊進行量化。最后，由可變長度編碼器對已經量化的圖像塊進行加密編碼并存儲。
作為本地解碼，由反量化器14和反頻率轉換器15將上述已量化的圖像塊再次返回到初始的空間域。
在幀間預測的情況下，將上述預測值添加到圖像塊，以形成重構的圖像。該重構圖像用于編碼下一個圖像，因此將其稱為參考圖像。將上述參考圖像存儲在幀存儲器16中并用于運動矢量檢測器18和運動補償器17。運動矢量檢測器18從輸入圖像塊和上述參考圖像中檢測運動矢量。運動補償器17從上述運動矢量和上述參考圖像中產生預測值。
圖2是示出了與圖1所示的編碼器相對應的解碼器的結構的方框圖。圖2所示的解碼器包括可變長度解碼器19、反量化器20、反頻率轉換器21、運動補償器22和幀存儲器23。反量化器20、反頻率轉換器21、運動補償器22和幀存儲器23的操作與編碼器中的反量化器14、反頻率轉換器15、運動補償器17和幀存儲器16的操作相同。
在解碼中，首先，利用可變長度解碼器19，將輸入從已編碼的表示中恢復為初始表示。接下來，對于已解碼的轉換系數執行反量化和反頻率轉換，以便將轉換系數恢復為空間域圖像塊。當執行幀間預測時，將預測值添加到已經恢復到空間域的圖像塊中，以形成重構圖像。利用已經存儲在幀存儲器23中的參考圖像和從可變長度解碼器19提供的運動矢量來產生這些預測值。重構圖像用于接下來要解碼的圖像，因此將其存儲在幀存儲器23中。
用于提高編碼上述運動圖片信號的效率的手段包括使用預濾波器或小數點圖片元素精度的運動補償。預濾波器通過使用濾波器以控制輸入圖像的帶寬來提高編碼效率。相反，小數點圖片元素精度的運動補償通過在參考圖像中產生小數點精度的運動來提高編碼效率。
預濾波限制了輸入圖像的帶寬，因此不能直接提高運動圖片的編碼效率。現有技術中的小數點圖片元素精度的運動補償使用了固定的濾波器來對小數點圖片元素進行插值。結果，現有技術的方法不能實現根據比特率和運動圖片本質的小數點圖片元素插值。

發明內容
考慮到以上現有技術來實現本發明，且本發明的目的是提供一種能夠增強運動補償的效率并提高編碼效率的編碼/解碼運動圖片的方法。
本發明的第一實施例是一種用于檢測小數點精度的運動圖片編碼程序、方法或設備；由此通過多個濾波器組對參考圖像中的小數點(decimal point)位置的圖片元素進行插值；檢測濾波器與實現了最高編碼效率的運動矢量的組合；將使用所檢測到的濾波器和運動矢量以產生預測值；以及提供運動矢量的信息和產生預測值的濾波器的信息，作為輸出。
根據上述結構，檢測濾波器和針對編碼效率最高的運動矢量，并且將通過所檢測到的濾波器和運動矢量所產生的預測值用于運動補償，由此能夠提高運動圖片的編碼效率。
本發明的第二實施例是一種用于檢測小數點精度的運動圖片解碼程序、方法或設備；由此根據已經作為輸入應用的濾波器信息，切換濾波器或被參考的插值幀；以及使用已經切換的濾波器或被參考的插值幀以及已經作為輸入應用的運動矢量以產生預測值。
本發明的第三實施例是第一實施例的運動圖片編碼程序、方法或設備，其中將其中至少相位不同的多個濾波器用于插值小數點位置的圖片元素。
第三實施例增加了運動補償的精度并提高了編碼效率。
本發明的第四實施例是根據第二實施例的運動圖片解碼程序、方法或設備，其中將其中至少相位不同的多個濾波器用于插值小數點位置的圖片元素。
本發明的第五實施例是根據第一實施例的運動圖片編碼程序、方法或設備，其中將其中至少帶寬不同的多個濾波器用于插值上述小數點位置的圖片元素。
第五實施例能夠通過保持參考圖像的帶寬或通過衰減參考圖像的噪聲來提高編碼效率。
本發明的第六實施例是根據第二實施例的運動圖片解碼程序、方法或設備，其中
將其中至少帶寬不同的多個濾波器用于插值上述小數點位置的圖片元素。


從參考附圖的以下說明中，本發明的以上和其它目的、特點和優點會變得顯而易見，其中所述附圖演示了本發明的實例。
圖1是示出了現有技術的編碼設備的方框圖。
圖2是示出了現有技術的解碼設備的方框圖。
圖3是示出了當在本發明第一實施例中設置多個插值圖像存儲設備時的結構的方框圖。
圖4是示出了當在根據本發明的第一實施例中設置多個插值圖像存儲設備時的操作的流程圖。
圖5是示出了當在根據本發明的第二實施例中設置一個插值圖像存儲設備時的結構的方框圖。
圖6是示出了當在根據本發明的第二實施例中設置一個插值圖像存儲設備時的操作的流程圖。
圖7是示出了當在根據本發明的第三實施例中不設置插值圖像存儲設備時的結構的方框圖。
圖8是示出了當在根據本發明的第三實施例中設置多個插值圖像存儲設備時的操作的流程圖。
圖9是示出了當在根據本發明的第四實施例中設置多個插值圖像存儲設備時的結構的方框圖。
圖10是示出了當在根據本發明的第四實施例中設置多個插值圖像存儲設備時的操作的流程圖。
圖11示出了插值小數點圖片元素的步驟。
圖12示出了無相移的插值小數點圖片元素的情況。
圖13示出了有相移的插值小數點圖片元素的情況。
圖14示出了插值二分之一圖片元素的濾波器和插值四分之一圖片元素的濾波器之間的差別。
圖15示出了通過使用具有較寬帶寬的插值來保持邊緣。
圖16示出了寬帶寬的濾波器如何還保留噪聲。
圖17示出了一種信息處理系統的典型示意方框圖，其中實現了根據本發明的運動圖片編碼/解碼設備。
具體實施例方式
接下來，將參考附圖，詳細描述本發明的實施例。
圖3是示出了本發明第一實施例的結構的方框圖。通過使用典型的計算機系統來實現該實施例，所述計算機系統包括控制設備、存儲設備和顯示設備。圖3只示出了實施例的主要組件。
實施例包括濾波器/插值圖像存儲設備101、運動矢量/濾波器系數檢測器102和預測值產生器103。這些組件對應于圖1所示的編碼方法的幀存儲器/運動補償/運動矢量檢測，并且除了這些以外的部件具有和圖1所示的編碼設備相同的構成。因此，本發明的以下說明還參考圖1。
構造本實施例，用于其中包括本實施例的計算機系統的主存儲器具有剩余空間并且能夠存儲多個插值圖像的情況。接下來，描述本發明的結構和操作。
濾波器/插值圖像存儲設備101包括多個組，在每個組中，濾波器1011與插值圖像存儲設備1012相組合；以及開關1013，接收作為輸入的每個組的插值圖像存儲設備1012的輸出，并且選擇性地將這些輸入中的任一個作為輸出提供給運動矢量/濾波器檢測器102和預測值產生器103。
每個濾波器1011具有不同的濾波器特性，并且從作為輸入所接收的重構圖像中產生小數點位置插入圖像，并將所產生的圖像存儲在插值圖像存儲設備1021中。
插值圖像存儲設備1021存儲從濾波器1011提供的插值圖像。
當采用以下結構時單獨設置用于存儲重構圖像的裝置并且必要時連續地讀取重構圖像，可以由濾波器1011提供作為輸出的連續的計算結果，而無需設置插值圖像存儲設備1021。
運動矢量/濾波器檢測器102包括運動矢量檢測器1021和濾波器檢測器1022。配置該運動矢量/濾波器檢測器102，從而使其能夠控制開關1013、檢測運動矢量和提供最高編碼效率的濾波器的組合并且將所檢測到的運動矢量和濾波器提供給預測值產生器103和可變長度編碼器13(參考圖1)。
配置運動矢量檢測器1021，以接收作為輸入的圖像并能夠操作開關1013，并且連續地切換開關1013，以便接收并參考存儲在每個插值圖像存儲設備1012中的每個插值圖像，從輸入圖像和參考的插值圖像中得到塊成本(下面進行解釋)，并將運動矢量和承擔最低塊成本的預測誤差提供給濾波器檢測器1022。預測誤差是輸入圖像和重構圖像之間的差。
濾波器檢測器1022使用濾波器信息和存儲在每個插值圖像存儲設備1012和從運動矢量檢測器1021中提供的每個插值圖像的運動矢量與預測誤差，以得到編碼成本(下面進行解釋)并檢測產生具有最低編碼成本的圖像的濾波器1011。濾波器檢測器1022還將所檢測到的濾波器與運動矢量的組合提供給預測值產生器103和可變長度編碼器13。
還可以將運動矢量檢測器1021和濾波器檢測器1022實現為單個的單元，并對其進行配置，以便檢測獲得最低塊成本和編碼成本的運動矢量和濾波器的組合。
與運動矢量檢測器1021相類似，配置預測值產生器103，以使其能夠操作開關1013并使用從運動矢量/濾波器檢測器102提供的運動矢量和濾波器以產生預測值。更具體地，預測值產生器103通過切換開關1013來參考與濾波器相對應的插值圖像，并使用運動矢量，以便從插值圖像中讀取預測值。還向運動矢量/濾波器檢測器102提供了存儲預測值的能力，并且向運動矢量/濾波器檢測器配置了直接產生預測值的能力。
參考圖4，對本實施例的操作進行解釋。圖4是示出了本實施例的操作的流程圖。
在步驟S101，將濾波器/插值圖像存儲設備101用于在重構圖像中產生多個小數點位置插值圖像并存儲多個插值圖像。
如果構成圖像的圖片元素是x(i，j)，圖像大小是W×H，且插值濾波器系數是(f1，f2，f3和f4)，則利用以下方程對位于x(i，j)和x(i+1，j)之間的二分之一圖像單元進行插值x(i+1/2,j)=(fl×x(i-1,j)+f2×x(i,j)+f3×(i+1,j)+f4×]]>x(i+2,j))/Σi=14fi]]>...[方程1]通過將方程1應用于圖像的水平方向和垂直方向來完成二分之一圖片元素的插值。二分之一小數點位置插值圖像的大小是4×W×H。通過重復上述處理來獲得四分之一圖片元素和八分之一圖片元素，插值圖像的大小分別是16×W×H和64×W×H。
當插值1/n圖片元素時，可以將根據插值精度和小數點圖片元素位置的典型濾波器用于直接插值。
在隨后的步驟S102，將運動矢量/濾波器檢測器102用于從在步驟S101中獲得的插值圖像中得到針對每個插值圖像獲得最低塊成本的運動矢量和預測誤差的組合。
通過運動矢量檢測器1021來計算塊成本，并由以下方程表示Blockcost=Σi,jM,N|s(i,j)-r(i-vx,j-vy)+α×VF(vx-px,vy-py)|]]>...[方程2]其中構成輸入圖像的圖片元素是s(i，j)，構成插值重構圖像的圖片元素是s(i，j)，塊大小是M×N，運動矢量是(vx，vy)，運動矢量的預測是(px，py)，用于得到矢量編碼量的函數是VF(x，y)，α是矢量編碼量的加權參數。
接下來，在步驟S103，濾波器檢測器1022使用在步驟S102所獲得的運動矢量和預測誤差的組合和指定了插值圖像的濾波器系數來得到編碼成本。由以下方程給出與該濾波器系數相對應的編碼成本Encode costcoeff1＝Ecoeff1+α×VF(vx-px，vy-py)coeff1+F(coeff1)[方程3-1]其中E是預測誤差的編碼量，coeff1是濾波器系數，以及FF(coeff)是用于得到濾波器系數的編碼量的函數。
當減小得到預測誤差編碼量所需的計算量時，該量是方程3-1中的第一項，編碼成本可以重新使用塊成本Encode costcoeff1＝Block costcoeff1+F(coeff1)...[方程3-2]當在具有大小P的塊中切換濾波器時，(幀也是塊組)，由下列方程給出濾波器系數coeff1的編碼成本Encodecostcoeffl=Σk=1p(Blockcostcoeffl(k))+F(coeffl)]]>...[方程3-3]在計算塊成本時，明顯可以使用預測誤差的編碼量。然而，當在塊組的單元中切換濾波器系數時，必須將預測誤差和塊成本與用于多個塊的運動矢量一起存儲，并且使濾波器檢測器1022具有存儲該信息的能力。
接下來，在步驟S104，將獲得最低編碼成本并在步驟S103中得到的濾波器系數和運動矢量的組合提供給可變長度編碼器13和預測值產生器103。
在步驟S105，預測值產生器103使用在步驟S104中獲得的濾波器系數和運動矢量來產生預測值。在預測值的產生中，預測值產生器103根據濾波器系數來切換開關1013，從而選擇參考的插值圖像并使用運動矢量以讀取并產生預測值。
盡管在上述步驟中描述了預先已經得知的選擇濾波器系數的方法，不言而喻，該方法能夠容易地與用于估計濾波器系數的算法相結合。
第二實施例接下來，對本發明的第二實施例進行解釋。構造第二實施例，用于其中包括本實施例的計算機系統的主存儲器沒有剩余空間并且不能存儲多個插值圖像的的情況。下面描述本實施例的配置和操作。
圖5是示出了本發明的第二實施例的主要配置的方框圖。
本實施例配備有濾波器/插值圖像存儲設備101b、運動矢量/濾波器系數檢測器102b和預測值產生器103b。與圖3所示的實施例的構成部件相比較，濾波器/插值圖像存儲設備101b執行與濾波器/插值圖像存儲設備101相同的操作；運動矢量/濾波器系數檢測器102b執行與運動矢量/濾波器系數檢測器102相同的操作；并且預測值產生器103b執行與預測值產生器103相同的操作。至于這些部件之間的不同點，只設置了一組構成部分濾波器/插值圖像存儲設備102b的濾波器1011b和插值圖像存儲設備1012b；并且運動矢量/濾波器檢測器102b和預測值產生器103b配備有用于更新濾波器系數的單一線路。此外，由于此配置只包含一組濾波器1011b和插值圖像存儲設備1012b，因此沒有設置開關1013。
圖6是示出了圖5所示實施例的操作的流程圖。
圖6所示的流程圖由步驟S101b到107b構成，當與圖4所示的第一實施例的流程圖相比較時，分別在步驟S101b和步驟S101、步驟S102b和步驟S102、步驟S103b和步驟S103、步驟S104b和步驟S104、步驟S105b和步驟S101以及步驟S106b和步驟S105執行相同的操作。
本實施例的操作和第一實施例的操作之間的主要不同點在于在步驟S101b中執行了的濾波器和運動矢量的最優組合的檢測，同時在小數點圖片元素插值中重寫存儲在插值圖像存儲設備1012b中的插值圖像；在步驟S102b中執行的運動矢量檢測；以及在步驟S103b中執行的成本比較。此外，在步驟S104b之后，檢查預測值產生器103b希望參考的插值圖像是否存儲在插值圖像存儲設備1012b中，并且如果插值圖像沒有存儲在插值圖像存儲設備1012b中，則再次在步驟S105b中執行小數點圖片元素插值，之后在步驟S106b中產生預測值。
當主存儲器中沒有剩余空間時，本實施例的配置是有效的。然而，當所希望的插值圖像沒有保留在插值圖像存儲設備1012b中時，必須通過濾波器再次產生插值圖像，這導致與第一實施例相比時，造成計算量的增大。
第三實施例下面的說明有關本發明的第三實施例。構造本實施例，用于其中在解碼時包括本實施例的計算機系統的主存儲器沒有剩余空間并且不能存儲小數點位置插值圖像的情況。下面描述本實施例的配置和操作。
圖7是示出了本實施例的主要配置的方框圖。本實施例包括濾波器切換設備201和預測值產生器202。這些單元對應于圖1所示編碼系統的幀存儲器/運動補償器/運動矢量檢測，并且除這些之外的構成部件與圖1所示的編碼器具有相同的結構。因此，本實施例的以下解釋仍然參考圖1。
濾波器切換設備201根據從可變長度解碼所提供的濾波器系數信息來切換預測值產生器202的濾波器系數。
預測值產生器202包括整數圖片元素讀取設備2021、濾波器2022和預測值讀取設備2023。預測值產生器202使用從可變長度解碼所提供的運動矢量來從重構圖像中讀取整數圖片元素并執行濾波，以產生預測值。
整數圖片元素讀取設備2021使用從可變長度解碼所提供的運動矢量來從重構圖像中讀取包括預測值的整數圖片元素。將所讀取的整數圖片元素提供給濾波器2022。
濾波器2022使用由濾波器切換設備201切換的濾波器系數來插值從整數圖片元素讀取設備2021提供的整數圖片元素中的小數點圖片元素。很明顯，可以利用從可變長度解碼提供的濾波器系數信息來直接切換濾波器系數。
預測值讀取設備2023從濾波器2022所提供的插值圖片元素和從可變長度解碼所提供的運動矢量來讀取預測值塊。
圖8是示出了圖7所示實施例的操作的流程圖。
在步驟S201，整數圖片元素讀取設備2021使用從可變長度解碼所提供的運動矢量來從重構圖像中讀取整數圖片元素塊。
在步驟S202，濾波器切換設備201使用從可變長度解碼所提供的濾波器系數信息來切換濾波器2022的濾波器系數。
在步驟S203，濾波器2022使用在步驟S202所切換的濾波器系數來執行整數圖片元素讀取設備2021所提供的整數圖片元素中的小數點圖片元素插值。
在步驟S204，預測值讀取設備2023使用從可變長度解碼所提供的運動矢量來從在步驟S203所獲得的插值圖像中讀取預測值。
第四實施例下面的說明有關本發明的第四實施例。構造本實施例，用于其中包括本實施例的計算機系統的主存儲器有剩余空間并且能夠存儲多個小數點位置插值圖像的情況。下面描述本實施例的配置和操作。
圖9是示出了本發明第四實施例的主要配置的方框圖。
如圖9所示，本實施例包括選擇插值圖像切換設備201b和預測值產生器202b。選擇插值圖像切換設備201b使用從可變長度解碼所提供的濾波器系數信息來切換預測值產生器202b所參考的插值圖像。
預測值產生器202b包括多組濾波器2021b和插值圖像存儲設備2022b以及預測值讀取設備2023b。
濾波器2021b和插值圖像存儲設備2022b執行濾波器計算并存儲小數點圖片元素插值圖像。預測值讀取設備2023b參考由選擇插值圖像切換設備201b所選擇的插值圖像，并使用從可變長度解碼所提供的運動矢量，以便讀取預測值。
圖10是示出了圖9所示的實施例的操作的流程圖。
在步驟S201b中，從重構圖像中產生多個小數點位置插值圖像并通過多組濾波器2021b和插值圖像存儲設備2022b將其存儲。
在步驟S202b，選擇插值圖像切換設備201b使用從可變長度解碼所提供的濾波器系數信息來選擇預測值讀取設備2023b所參考的插值圖像。
在步驟S203b中，預測值讀取設備2023b通過使用從可變長度解碼所提供的運動矢量和已經存儲在插值圖像存儲設備2022b并由選擇插值圖像切換設備201b所選擇的插值圖像來讀取預測值。
上述配置不需要在區域、塊或圖片元素單元中進行小數點位置插值圖像濾波器的切換，結果，在不希望濾波器系數切換的開銷的情況下，此外，在主存儲器具有較大容量的情況下，處理器的構造是有效的。
第五實施例下面的說明有關本發明的第五實施例。本實施例的主要結構與圖3所示的第一實施例或圖5所示的第二實施例的結構相同，因此省略針對本實施例的圖。
與在第一或第二實施例中在濾波器1011和1011b中使用的濾波器系數相同，本實施例使用了至少具有不同相位的多個濾波器系數，并且本實施例的操作與第一實施例或第二實施例的操作相類似。
關于本實施例的效果，首先解釋有關通過濾波器的相移所獲得的效果。
首先，解釋有關在現有技術中執行的四分之一圖片元素插值的操作。如圖11所示，通過兩級處理來執行小數點圖片元素插值，其中利用使用了濾波器1的第一級處理來從整數圖片元素中產生二分之一圖片元素，以及利用使用了濾波器2的第二級處理來從二分之一圖片元素中產生四分之一圖片元素。
如圖12(a)到(c)所示，通過上述兩級處理來重復中間位置插值。插值在水平方向上對準的整數圖片元素之間的空間內生成了三個小數點圖片元素。
如圖13(a)到(c)所示，只將第一級插值濾波器向右移動四分之一導致明顯的四分之一的增加，而在第二級插值中生成1/8和5/8圖片元素。此外，如圖13(d)到(f)所示，在第二級插值中向左移動四分之一能夠生成3/8和7/8圖片元素。
如前所述，即使在明顯具有四分之一圖片元素精度的運動補償中，將濾波器向右或向左移動四分之一使得在整數圖片元素之間插值以呈現八分之一的值的三個小數點圖片元素增加。當然，明顯地，根據相移的方法，小數點圖片元素可以呈現十六分之一或三十二分之一的值的增加。
以下說明有關在本實施例中使用的相移的方法。
圖14(a)和14(b)示出了插值1/2圖片元素的濾波器和插值1/4圖片元素的濾波器的濾波器系數。
在每個圖中，虛線表示理想濾波器，而實線表示其中將虛線移動1/2或1/4圖片元素的濾波器。在圖14(a)所示的實例中，示出了用于得到1/2圖片元素位置的圖片元素值的濾波器系數，并且通過將理想濾波器移動1/2來獲得該濾波器系數(a，b，c，d，a)。利用以下方程得到1/2位置圖片元素值P(1/2)Encodecostcoeffl=Σk=1p(Blockcostcoeffl(k))+F(coeffl)]]>...[方程3-3]
其中P(i)是圖片元素值。
在圖14(b)所示的實例中，示出了用于得到1/4圖片元素位置的圖片元素值的濾波器系數，并且通過將理想濾波器移動1/4來獲得該濾波器系數(d，e，f，g，h，i)。利用以下方程得到1/4位置的圖片元素值P(1/4)P(1/4)＝(d×P(-2)+e×P(-1)+f×P(0)+g×P(1)+h×P(2)+i×P(3))/(d+e+f+g+h+i)...[方程4-2]為了將插值小數點位置1/4的圖片元素向右移動，替代了在1/2位置處插值1/2圖片元素的濾波器A，在相同的1/2位置處使用插值1/4圖片元素的濾波器B。換句話說，切換濾波器系數使得能夠通過相位進行控制。
本實施例中的每個濾波器1011或1011b具有如上所述的不同相位的濾波器系數，并且這些用于插值的濾波器的使用不僅獲得了第一或第二實施例的效果，并且能夠得到準確精度的運動補償并提高了編碼效率。
第六實施例接下來，解釋有關本發明的第六實施例。本實施例的主要結構與圖7所示的第三實施例或圖9所示的第四實施例的結構相同，因此省略針對本實施例的圖。
本實施例的特征在于使用了具有至少不同相位的多個濾波器系數作為在第三或第四實施例中用在濾波器2022和2021b中的濾波器系數，并且本實施例的操作與第三實施例或第四實施例的操作相類似。
此外，不同相位的濾波器與在第五實施例中所示的濾波器相同，因此這里省略對其的具體描述。
本實施例不僅實現了第三或第四實施例的效果，而且實現了準確精度的運動補償并提高了編碼效率。
第七實施例接下來，解釋有關本發明的第七實施例。本實施例的主要結構與圖3所示的第一實施例或圖5所示的第二實施例的結構相同，因此省略針對本實施例的圖。
本實施例的特征在于使用了中具有至少不同帶寬的濾波器系數的濾波器作為第一或第二實施例中的濾波器1011和1011b，并且本實施例的操作與第一實施例或第二實施例的操作相類似。
關于本實施例的效果，首先解釋通過改變濾波器帶寬所獲得的效果。
圖15示出了使用寬帶寬濾波器來插值小數點圖片元素的情況以及使用窄帶寬濾波器來插值小數點圖片元素的情況。
從圖15(a)的圖像中，通過使用圖15(b)所示的具有寬帶寬幅度特性的濾波器和具有窄帶寬幅度特性的濾波器來獲得圖15(c)和15(d)所示的插值圖像。從圖15(c)中，可以看出，利用寬帶寬濾波器來插值小數點圖片元素能夠保留邊緣信息。寬帶寬濾波器的使用在具有多個邊緣，即具有多個高頻分量的圖像中保持了邊緣信息，并提高了運動補償的效果。
但是，當以較低的比特率頻繁地產生作為偽邊緣的量化噪聲時，使用寬帶寬濾波器以插值小數點圖片元素還保留了噪聲。圖16(a)到(d)示出了這些保留狀態的實例，由此退化了運動補償的效果。結果，按照較低的比特率，在小數點圖片元素插值中使用窄帶寬濾波器系數能夠提高編碼效率。
接下來，解釋其中修改帶寬以用于保持小數點圖片元素的方法。
假設圖15和圖16所示的寬帶寬濾波器的系數是A而窄帶寬濾波器的系數是B，將濾波器系數從A切換到B使得能夠利用窄帶寬濾波器來進行小數插值，而將濾波器系數從B切換到A使得能夠利用寬帶寬濾波器來進行小數插值。
換句話說，通過切換與每個帶寬特性相對應的濾波器系數然后進行插值，能夠修改用于保留小數點圖片元素的帶寬。
第八實施例接下來，說明本發明的第八實施例。本實施例的主要結構與圖7所示的第三實施例或圖9所示的第四實施例的結構相同，因此省略針對本實施例的圖。
本實施例的特征在于使用了具有至少不同帶寬的濾波器系數的濾波器作為第三或第四實施例中的濾波器1022和1022b，并且本實施例的操作與第三實施例或第四實施例的操作相同。此外，不同帶寬的濾波器與第七實施例所示的濾波器相同，因此省略詳細的解釋。
本實施例不僅能夠獲得第三或第四實施例的效果，而且能夠修改用于保留小數點圖片元素的帶寬。
圖17是示出了一種信息處理系統的實例的示意結構的方框圖，其中實現了根據本發明的運動圖片編碼/解碼設備。
從以上解釋應該清楚，可以通過硬件來構成根據本發明的運動圖片編碼/解碼設備，或通過計算機程序來實現。
圖17所示的信息處理系統包括處理器301、程序存儲器302和存儲介質303和304。存儲介質303和304可以是分離的存儲介質，或是由相同存儲介質構成的存儲區域。存儲介質可以使用諸如硬盤的磁存儲介質。
本發明能夠通過根據比特率或運動圖片的本質來切換用于小數點位置插值的濾波器系數來提高運動圖片的編碼效率。該濾波器系數的切換包括濾波器選擇和估計。濾波器選擇指預先準備的具有不同帶寬的濾波器系數和相位，以及然后從所準備的濾波器系數中選擇的最優濾波器系數。另一方面，例如，濾波器估計指利用自適應算法和所計算的濾波器系數來計算濾波器系數，然后將其用于切換。
控制濾波器相位能夠進行準確精度的運動補償并提高編碼效率；同時控制濾波器帶寬能夠在圖像的高頻區域分量和量化噪聲上進行控制，由此能夠增加運動補償的效果并提高編碼效率。
此外，通過大于圖像塊單元的單元來切換濾波器系數不會改變濾波的計算負擔，并且由于切換，還導致較低的計算負擔開銷，因此，用于解碼的計算負擔增大也較低。
權利要求
1.一種運動圖片編碼程序，用于使計算機執行實現了小數點精度的運動檢測和小數點精度的運動補償的運動圖片的編碼，所述程序包括步驟利用多個濾波器組對參考圖像中的小數點位置的圖片元素進行插值；檢測濾波器與實現了最高編碼效率的運動矢量的組合；使用所檢測到的濾波器和運動矢量以產生預測值；以及提供濾波器信息和產生預測值的運動矢量的信息，作為輸出。
2.一種運動圖片解碼程序，用于使計算機執行實現了小數點精度的運動補償的運動圖片解碼，所述程序包括步驟根據作為輸入接收的濾波器信息，選擇濾波器或被參考的插值幀；以及使用已經切換的濾波器或被參考的插值幀以及作為輸入接收的運動矢量以產生預測值。
3.根據權利要求1所述的運動圖片編碼計算機程序中的運動圖片編碼程序，其特征在于在利用多個濾波器組來在參考圖像中插值小數點位置的圖片元素的步驟中，使用其中至少相位不同的多個濾波器。
4.根據權利要求2所述的運動圖片解碼程序，其特征在于在利用已經作為輸入接收的濾波器信息或參考的插值幀來選擇濾波器的步驟中，使用其中至少相位不同的多個濾波器。
5.根據權利要求1所述的運動圖片編碼計算機程序中的運動圖片編碼程序，其特征在于在利用多個濾波器組來在參考圖像中插值小數點位置的圖片元素的步驟中，使用其中至少帶寬不同的多個濾波器。
6.根據權利要求2所述的運動圖片解碼程序，其特征在于在利用已經作為輸入接收的濾波器信息或參考的插值幀來選擇濾波器的步驟中，使用其中至少帶寬不同的多個濾波器。
7.一種運動圖片編碼方法，用于實現小數點精度的運動檢測和小數點精度的運動補償，所述方法包括步驟利用多個濾波器組對參考圖像中的小數點位置的圖片元素進行插值；檢測濾波器與具有最高編碼效率的運動矢量的組合；使用所檢測到的濾波器和運動矢量以產生預測值；以及提供濾波器的信息和產生預測值的運動矢量的信息，作為輸出。
8.一種運動圖片解碼方法，用于實現小數點精度的運動補償，所述方法包括步驟根據作為輸入接收的濾波器信息，選擇濾波器或被參考的插值幀；以及使用已經切換的濾波器或被參考的插值幀以及作為輸入接收的運動矢量以產生預測值。
9.根據權利要求7所述的運動圖片編碼方法，其特征在于作為用于插值小數點位置的圖片元素的濾波器，使用其中至少相位不同的多個濾波器。
10.根據權利要求8所述的運動圖片解碼方法，其特征在于作為濾波器，使用其中至少相位不同的多個濾波器。
11.根據權利要求7所述的運動圖片編碼方法，其特征在于作為用于插值小數點位置的圖片元素的濾波器，使用其中至少帶寬不同的多個濾波器。
12.根據權利要求8所述的運動圖片解碼方法，其特征在于作為濾波器，使用其中至少帶寬不同的多個濾波器。
13.一種運動圖片編碼設備，用于實現小數點精度的運動檢測和小數點精度的運動補償，所述設備包括插值裝置，用于利用多個濾波器組對參考圖像中的小數點位置的圖片元素進行插值；檢測裝置，用于檢測濾波器與產生了最高編碼效率的運動矢量的組合；用于使用所檢測到的濾波器和運動矢量以產生預測值的裝置；以及提供裝置，用于提供濾波器的信息和產生預測值的運動矢量的信息，作為輸出。
14.一種運動圖片解碼設備，用于實現小數點精度的運動補償，所述設備包括選擇裝置，用于根據已經作為輸入接收的濾波器信息，選擇濾波器或被參考的插值幀；以及用于將已經切換的濾波器或被參考的插值幀以及已經作為輸入接收的運動矢量以產生預測值的裝置。
15.根據權利要求13所述的運動圖片編碼設備，其特征在于所述用于插值小數點位置的圖片元素的裝置使用了其中至少相位不同的多個濾波器。
16.根據權利要求14所述的運動圖片解碼設備，其特征在于所述用于產生預測值的裝置使用了其中至少相位不同的多個濾波器。
17.根據權利要求13所述的運動圖片編碼設備，其特征在于所述用于插值小數點位置的圖片元素的裝置使用了其中至少帶寬不同的多個濾波器。
18.根據權利要求14所述的運動圖片解碼設備，其特征在于所述用于產生預測值的裝置使用了其中至少帶寬不同的多個濾波器。
全文摘要
本發明尋求提供一種現有技術的編碼方法中的運動補償問題的解決方案，所述編碼方法包含利用固定濾波器的小數點圖片元素插值，因此不能實現根據運動圖片本質和比特率的小數點圖片元素的插值。濾波器/插值圖像存儲器(101)利用多個濾波器組來在參考圖像中插值小數點位置的圖片元素，運動矢量/濾波器檢測器(102)檢測濾波器與實現了最高編碼效率的運動矢量的組合，預測值產生器(103)使用所檢測到的濾波器和運動矢量組合以產生預測值，運動矢量/濾波器檢測器(102)提供運動矢量的信息和所產生預測值的濾波器的信息，作為輸出；由此，能夠實現與運動圖片的本質和比特率相對應的小數點圖片元素插值，并且能夠提高運動圖片的編碼效率。
文檔編號H04N7/36GK1625902SQ0380314
公開日2005年6月8日 申請日期2003年4月16日 優先權日2002年4月24日
發明者蝶野慶一 申請人:日本電氣株式會社