[发明专利]运动预测方法及其装置

说明书

本发明涉及运动预测方法及其装置，尤其涉及数字图象信号编码的DPCM(差分脉冲偏码调制)制式中，用决定运动矢量的运动预测时产生的误差值，可以更进一步地对微细动作作出预测的运动预测方法及其装置。

一般，在高清晰度电视(HDTV)、数字磁带录象机(数字VTR)及多种记录载体等的用连续数字图象信号的图象处理装置中，为了更有效地压缩传输的信息，已经提出了许多编码方式，其中之一就是用视频信号各帧之间存在的信息相关性进行编码的DPCM编码制式。

DPCM制式中，把时间上相邻的帧间差分信号编码的情况下，处理运动图象要比处理静止图象时的编码信息量多得多，这是它的缺点。

但是，如果知道当前一帧(下称本帧)的哪个特定的信息组是由以前的信息组的哪一部分运动而来，即本帧的特定图象与前一帧的哪个部分最相似，因为这个差值是很小的，所以可望有效地进行信息压缩。

因此，如果把运动预测用于DPCM制式，只要把相互对应的前一帧给定的图象信息组与本帧给定的图象信息组的信号差的少量差分信息进行编码，就可提高传输效率。

至于运动预测方法，就是把运动图象，即把帧间有移动的区域的运动程度作为运动矢量，把本帧内运动图象与前一帧相比，计算出在哪个方向上有何种程度的移动。

而且，对应于上述运动预测，以大约的运动矢量来移动前一帧信号，作为运动补偿。

作为象素单元的运动预测方法，已提出各种方案。通常，时间相邻的两帧之间的运动，由于没有准确固定数象素单元的可能性居多，如果把表示固定数目象素单元的运动矢量用作运动补偿，那末，恐怕就会在运动补偿方面产生较大的误差。因此，为了减小这样的运动补偿误差，需要作辅助象素单元(以下称之为“副象素”)的运动矢量计算。为此，有用半象素单元(下称“半象素”)作为副象素单元的运动预测方法，首先简单地说明采用已有方法的半象素单元的运动预测方法。

图1的装置由以下各部分组成：输入本帧图象信号，形成由N1×N2象素构成的图象信息组的N1×N2信息组形成部1、输入前一帧图象信号，形成由M1×M2象索构成的图象信息组的M1×M2探索区域形成部2、输入N1×N2信息组形成部1的信号和M1×M2探索区域形成部2的信号而检测出象素单元的运动矢量MV1的第1探索部3、输入N1×N2信息组形成部1以及M1×M2探索区域形成部2的输出信号，而用与第1探索部3所检测出的上述运动矢量MV1相应的前一帧内的基准象素及其周围象素算出基准象素周围半象素位置的图象信号值的半象素内插部4、输入N1×N2信息组形成部1以及半象素内插部4的输出信号，而输出半象索单元的运动矢量MV2的第2探索部5以及输入第1探索部3与第2探索部5的输出信号MV1，MV2，而输出运动矢量MV的综算部6。

在N1×N2信息组形成部1，输入本帧图象信号，形成N1×N2大小的信息组。在M1×M2探索区域形成部2，则输入前一帧图象信号，而形成M1×M2大小的探索区域。第1探索部3让本帧的N1×N2信息组在前一帧的探索区域内移动象素单元，比较两个信息组之间的象素信息，找出探索区域内平均绝对误差(MAE)或均方误差(MSE)最小值的位置，就算出固定数象素单元的运动矢量MV1。

第1探索部3生成的固定数象素单元的运动矢量MV1输入到综算部6与半象素内插部4。半象素内插部4用线性内插法在前一帧内根据固定数象素单元的运动矢量MV1从指定的基准象素及其周围象素计算出半象素值，然后输出到第二探索部5。

图2中，“O”表示象素单元间隔，“X”表示半象素单元间隔。第2探索部5在与已得到的固定数象素单元的运动矢量MV1所对应的前一帧图象信息组向上下左右各移动半个象素得到8个半象素运动矢量的位置“X”及运动矢量MV1位置内检测有最小运动补偿误差的位置，从而确定出半象素位置的细微调整值的矢量成分(-1/2，0，1/2之中的一个)，然后输出去。

综算部6把从第1探索部3输出的固定数象素单元的运动矢量MV1与从第2探索部5输出的半象素单元的运动矢量MV2进行矢量计算，来确定用于运动预测的整个运动矢量MV。例如，综算部6在来自第1探索部3的象素单元的运动矢量MV＝(X，Y)上加上来自第2探索部5的半象素单元的运动矢量的左右方向分量-1/2，确定出运动矢量MV＝X-1/2，Y。