[发明专利]使用子像素运动估计对图像进行帧间预测编码/解码的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种对图像进行帧间预测编码/解码的方法和设备，更具体 地，涉及一种通过使用高精度子像素执行帧间预测，并基于帧间预测结果对 图像进行编码/解码的方法和设备。

背景技术

在压缩图像的传统方法(诸如，MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4 H.264/MPEG-4先进视频编码(AVC))中，图像被划分为宏块，以对图像编 码。随后，使用帧间预测或帧内预测对每个宏块进行编码。

在通过使用帧间预测对图像进行编码的方法中，通过去除图像间的时间 冗余对图像进行编码，这种方法的代表示例是基于运动估计的编码方法，在 所述方法中通过使用至少一个参考图像来估计当前图像中包括的块的每个运 动。这里，在至少一个参考图像的预定的搜索范围内使用预定的估计函数来 搜索与当前块最相似的参考块。

对在当前块与参考图像中包括的块之间的绝对差和(SAD)进行计算， 具有最小SAD的块被确定为当前块的参考块，确定的参考块是当前块的预测 块。通过从当前块减去预测块来产生当前块的残差块，通过仅对产生的残差 块进行编码而增加图像编码的压缩率。被编码的块的单元可以是各种大小， 诸如16×16、8×16、16×8、8×8和4×4像素。

由于仅对残差块进行编码，故预测块越精确，当前块可被压缩的更高效。 因此，如果可以找到与当前块最相似的参考块，则可以使用高编码率对当前 块进行编码。

因此，根据H.264/AVC，通过对参考图像执行插值来产生像素单元中的 小于整数pel(像素)单元的子像素，随后基于产生的子像素执行高精度运动 估计，如将参照图1详细描述的。

图1是用于描述执行插值的传统方法的示图。

参照图1，通过使用6阶有限冲激响应(FIR)滤波器执行插值，以产生 二分之一pel单元中的子像素a到1。查看垂直1/2子像素a到f，通过使用 A1、A2、A3、A4、A5和A6执行插值来产生子像素a，通过使用B1、B2、 B3、B4、B5和B6执行插值来产生子像素b。以相同的方式产生子像素c、d、 e和f。

通过例如a＝(A1-5×A2+20×A3+20×A4-5×A5+A6)/32，b＝(B1-5× B2+20×B3+20×B4-5×B5+B6)/32来计算垂直1/2子像素a到f的像素值。 以相同的方式计算垂直1/2子像素c到f的像素值。

与垂直1/2子像素a到f相似，通过使用6阶FIR滤波器执行插值来产 生水平1/2子像素g到1。通过使用A1、B1、C1、D1、E1和F1来产生子像 素g，通过使用A2、B2、C2、D2、E2和F2来产生子像素h。

可以以与垂直1/2子像素a到f的像素值相同的方式来计算水平子像素的 像素值。例如，g＝(A1-5×B1+20×C1+20×D1-5×E1+F1)/32。

通过使用二分之一pel单元中的另一子像素对二分之一pel单元中的对角 线子像素m执行插值。换句话说，可通过使用等式m＝(a-5×b+20×c+20×d-5 ×e+f)/32来计算子像素m的像素值。

当产生二分之一pel单元中的子像素时，可通过使用整数pel单元中的像 素和二分之一pel单元中的子像素来产生四分之一pel单元中的子像素。通过 对两个相邻像素执行线性插值来产生四分之一pel单元中的子像素。

例如，通过对整数pel单元中的像素C3和二分之一pel单元中的子像素 c执行线性插值来产生四分之一pel单元中的子像素n。换句话说，通过使用 等式n＝(C3+c)/2来计算子像素n的像素值。另外，通过对二分之一pel单元 中的子像素c和二分之一pel单元中的子像素m执行线性插值来产生四分之 一pel单元中的子像素o。因此，通过使用等式o＝(c+m)/2来计算子像素o的 像素值。通过使用对角线线性插值对四分之一pel单元中的子像素p执行插 值。通过使用等式p＝(d+j)/2来计算子像素p的像素值。

如图1所示，当通过对参考图像执行插值来产生二分之一pel单元和四 分之一pel单元中的子像素时，通过将插值的参考图像与当前块进行比较来 在四分之一pel单元中搜索具有最小SAD的块。因此，估计了四分之一pel 单元中的运动矢量。