[发明专利]利用当前帧预测装置的视频信号编码系统

说明书

本发明涉及对视频信息进行编码的装置，尤其涉及一种改进的当前帧预测装置，用于产生更为精确地预测的当前帧数据。

众所周知，数字化的视频信号的发送能够传递质量比模拟信号的发送要高得多的视频图象。当一个包括图象“帧”序列的图象信号被表示成数字形式的时候，就产生用于发送的大量数据，尤其是在高清晰度电视系统的情况中。但是由于普通的发送通道的可用带宽的限制，为了通过有限的频道带宽发送大量的数字数据，就不可避免地要压缩或降低要发送的数据量。在各种视频压缩技术中，将时间和空间压缩技术和统计编码技术相结合的所谓的混合编码技术被认为是最有效的。

多数的混合编码技术采用了运动补偿的DPCM(差分脉码调制)、二维DCT(离散余弦变换)、DCT系数的量化和VLC(可变长度编码)。运动补偿的DPCM是一个确定当前帧和先前帧之间的一个物体运动的过程，并根据物体的运动流对于当前帧进行预测，以产生表示当前帧和它的预测帧之间的差异的一个差分信号。这种方法可见于下列的两篇文章中，一篇是Staffan Ericsson的“用于混合预测/变换编码的固定的和自适应的预测器”(见于1985年12月的IEEE通信报导的33卷第12期)，另一篇是Ninomiya和Ohtsuka的“用于电视图象的运动补偿帧间编码方案”(见于1982年1月的IEEE通信报导的30卷第1期)。

具体地说，在运动补偿的DPCM中，根据对于当前帧和先前帧之间的运动的估算，从对应的先前帧数据预测当前帧数据。这种估算的运动能够用表示在先前帧和当前帧之间的象素的位移的二维运动矢量来描述。随后通过采用二维运动矢量将与当前帧相似的先前帧的若干部分组合而构成预测的当前帧；并且确定表示在当前帧和它的预测(即预测的当前帧)之间的差的差分信号。

然而，在上述的运动补偿的DPCM中，由于被使用来产生差分信号的预测的当前帧只是根据先前帧和运动矢量来构成，所以，如果在运动矢量中存有误差时，就会使得预测的当前帧变得实际上不同于当前帧。

因此，本发明的目的在于提供一种装置，通过结合在当前帧和先前帧的对应象素值之间的增强的相关性而有效地预测当前帧的数据。

本发明的另一个目的是提供一种视频信号编码器，该编码器采用了一种通过结合在当前帧和先前帧的对应象素值之间的增强的相关性而有效地预测当前帧的数据的装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种使用在视频信号编码系统中的装置，用于根据当前帧和先前帧产生一个预测的当前的数据块信号，其中的该当前帧和该先前帧被包括在具有多个帧的视频信号中，这些帧的每一个被分成具有NXM个象素值的多个数据块，其中的M和N是正整数，该装置包括：当前数据块信号提供器，用于作为一个当前数据块信号提供当前帧中的各数据块；预测的数据块信号选择器，用于在先前帧中选择与当前数据块信号相似的一个数据块，作为一个预测的数据块信号；相关因数计算器，用于确定对在当前的和预测的数据块信号的对应象素值之间的一个改进的相关性进行描述的一个相关因数；以及预测的当前数据块信号发生器，用于根据该相关因数和当前及预测的数据块信号而产生预测的当前数据块信号。

根据本发明的另一个方面，提供了用于对视频信号进行编码的一个视频信号编码器，其中的视频信号包括当前帧和先前帧，这些帧的每一个被分成具有NXM个象素的多个数据块，其中的M和N是正整数，该编码器包括：一个提供器，用于作为一个当前数据块信号提供当前帧中的数据块；一个选择器，用于在先前帧中选择与当前数据块信号相似的一个数据块，作为一个预测的数据块信号，并提供一个表示在当前和预测的数据块信号之间的位移的运动矢量；一个发生器，用于根据当前和预测的数据块信号产生一个预测的当前数据块信号和补偿信息，其中的预测的当前数据块信号是根据在当前和该预测的数据块信号的对应象素值之间的改进的相关性而生成的，而该补偿信息描述了该改进的相关性；一个计算器，用于计算表示在当前数据块信号和预测的当前数据块信号之间的差分象素值的一个数据块差信号；以及一个编码部分，用于对该数据块差信号，运动矢量和补偿信息进行编码，从而提供一个编码的视频信号。

从下面结合附图的描述，本发明的上述的和其它的目的和特征将会变得显见。

图1是采用本发明的运动补偿器的一个视频信号编码器的框图；和

图2A和2B分别表示根据本发明的较佳实施例的运动补偿器的详细的框图。

参考图1，其中示出一个用于编码输入视频信号的视频信号编码器，其中的视频信号包括诸如当前帧和先前帧的多个帧，这些帧的每一个被分成具有NXM个象素的多个数据块，其中的M和N是正整数。输入的视频信号按照逐帧的方式被送到第一帧存储器100进行存储。