根據輪廓運動估算技術對目標輪廓進行編碼的方法和設備的製作方法
2023-07-25 20:00:21
專利名稱：根據輪廓運動估算技術對目標輪廓進行編碼的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明是關於對視頻信號中所表示的目標的輪廓進行編碼的方法和設備，較具體說，是關於能生成用於系統地管理當前幀中的輪廓與先前幀中對應輪廓之間的匹配程度的控制信號的方法和設備。
在諸如視頻電話、電視會議和高清晰度電視系統等的數位電視系統中，需要大量的數字數據來定義各視頻幀信號，因為視頻幀信號中的視頻行信號包括一序列稱之為象素值的數字數據。但由於通常的傳送信道的可用頻帶寬有限，為通過它們傳送大量的數字數據，不可避免地要通過採用各種數據壓縮技術來壓縮或減少數據量，特別是在象視頻電話和電話會議系統這樣的低位速率視頻信號編碼器的情況中。
用於對低位速率編碼系統進行視頻信號編碼的這些技術之一是所謂的面向目標的分析-合成編碼技術(見Michael Hotter「基於移動二維目標的面向目標的分析-合成編碼」，Signal Processing:Image Communication2,409-428,Dec.1990)。
按照該面向目標的分析-合成編碼技術，輸入視頻圖象被分成為多個目標，並通過不同的編碼信道來處理定義各個目標的運動、輪廓和象素數據的三組參數。
在處理一目標的輪廓中，輪廓信息對目標形狀的分析和合成很為重要。用於表示輪廓信息的傳統編碼方法為一鏈式編碼方法。但該鏈式編碼方法需要有相當大量的用於對之進行表述的比特位，儘管在輪廓信息中沒有損失。
因此，為克服此缺點，已提出數種對輪廓信息進行編碼的方法，如多邊形逼近法和B-仿樣逼近法。多邊形逼近法中的一個缺點是輪廓表示的粗糙。另一方面，B-仿樣逼近法能較精確地表示輪廓，但它需要一高階多項式以降低其逼近誤差。因此，B-仿樣逼近技術可能導致視頻編碼器的整體計算複雜性的增加。
被引用來緩和這些與上述逼近方法中的輪廓的粗糙表現和計算複雜性增大有關的問題的技術之一是採用離散正弦變換(DST)的輪廓逼近技術。
但是，儘管通過利用基於DST的輪廓逼近有可能補救粗糙表現和計算複雜性，並在某種程度上減少了傳輸數據量，但仍然存在著進一步減少傳輸數據量的要求。
因此，提出了採用根據當前的和先前的輪廓間之差的輪廓運動估算技術的輪廓編碼方法。這一方法在共有未決的申請號為NO.97112499.X，題目為「對目標輪廓進行自適應編碼的方法和設備」，於1997.6.18遞交的中國專利申請中被描述，在該方法中，一當前幀中的每一當前的輪廓與最類似於該當前輪廓的一先前幀中一個先前輪廓相匹配。當前輪廓與其匹配的先前輪廓間的形狀差、指定給該匹配的先前輪廓的索引數據、和當前輪廓與匹配的先前輪廓之間的空間位移即運動矢量被進行多路復用，而後將此經多路化的數據作為被編碼的輪廓數據而被發送。
但由於上述方法分散地提供輪廓編碼信息，包括有對應於當前幀中每一個當前輪廓的形狀差、索引數據和運動矢量，仍然會產生相當大數量的欲被傳送的數據並可能難以嚴格地估算該數據量。因此，最好能提供用於系統地管理當前輪廓與它們的匹配的先前輪廓間的匹配程度的控制信號，從而有效地結合輪廓編碼信息並進一步降低傳輸數據量以便能成功地實現具有例如64kg/s傳輸信道帶寬的低位率編解碼系統。
因此本發明的主要目的是提供一種能生成用於管理當前輪廓與它們的匹配的先前輪廓之間的匹配程度的控制信號以從而有效地傳輸根據輪廓運動估算技術而產生的輪廓編碼信息的改進的編碼方法和設備。
按照本發明的一個方面，提供一種用於根據先前幀對當前幀中目標的輪廓進行編碼的方法，其中該當前幀和先前幀各自包含有一或多個目標，每一目標具有一輪廓，該方法包括有步驟(a)生成一表示在當前幀與先前幀之間生成最大數量的重疊的目標象素的當前與先前幀間的位移的全局運動矢量(b)檢測作為先前輪廓的先前幀中的目標輪廓，提供一表示先前輪廓的數量的輪廓數，並按照一預定處理順序指定索引數據給每一先前輪廓；(c)選擇當前幀中的輪廓之一作為當前輪廓；(d)確定先前輪廓中的最佳輪廓並設定當前輪廓與最佳輪廓間的位移作為局部運動矢量，此最佳輪廓為一與當前輪廓最類似的輪廓；(e)根據全局和局部運動矢量將最佳輪廓進行位移以產生一預測的輪廓；(f)檢測代表預測輪廓與當前輪廓間的差別的誤差；(g)重複步驟(c)(f)直至當前幀中的所有的當前輪廓均被處理；(h)根據對應於每一當前輪廓的輪廓數和輪廓編碼信息生成說明每一先前輪廓與在步驟(d)中檢測的一對應的當前輪廓的接近程度的標誌信號，其中輪廓編碼信息包含有最佳輪廓的索引數據，誤差，和局部運動矢量；(i)根據對應於每一當前輪廓的輪廓編碼信息，提供當前幀的誤差和局部運動矢量序列；及(j)通過對全局運動矢量，該誤差及局部運動矢量序列、和標誌信號進行編碼而輸出當前幀的編碼輪廓數據。
按照本發明的另一個方面，提供一種根據先前幀對當前幀中的目標的輪廓進行編碼的設備，其中各個當前幀和先前幀包含一或多個目標，每一目標具有一輪廓，此設備包括全局運動矢量檢測單元，用於生成表示在當前幀與先前幀之間產生最大數量重疊目標象素的當前幀與先前幀之間的位移的全局運動矢量；先前輪廓提供單元，用於檢測先前幀中作為先前輪廓的目標輪廓，提供一表示這些先前輪廓的數量的輪廓數，按一預定處理次序將索引數據指定給各先前輪廓；當前輪廓提供單元，用於在當前幀中選擇一個輪廓作為當前輪廓；最佳輪廓確定單元，用於為當前幀中的各當前輪廓檢測先前輪廓中的最佳輪廓並將當前輪廓與此最佳輪廓間的位移設定為一局部運動矢量，此最佳輪廓為與當前輪廓最相似的一輪廓；預測輪廓生成單元，用於根據全局和局部運動矢量將最佳輪廓進行位移來為每一當前輪廓產生一預測輪廓；誤差確定單元，用於為每一當前輪廓檢測表示預測輪廓與當前輪廓間的差異的誤差；標誌信號產生單元，用於根據對應於每一當前輪廓的輪廓數和輪廓編碼信息生成說明每一先前輪廓與對應的當前輪廓的接近程度的標誌信號，其中輪廓編碼信息含有最佳輪廓的索引數據、誤差和局部運動矢量；序列輸出單元，用於根據對應於每一當前幀的輪廓編碼信息提供當前幀的誤差和局部運動矢量序列；和多路傳輸單元，用於通過對全局運動矢量、誤差和局部運動矢量序列、及標誌信號進行編碼而輸出當前幀的編碼輪廓數據。
通過以下結合附圖對優選實施例的說明，本發明的上述及其他目的和特徵將變得顯然，附圖中
圖1表示按照本發明對輪廓進行編碼的設備的示意方框圖；圖2為圖1中所示的運動估算單元的詳細方框圖；圖3表示圖2中所示的最佳輪廓檢測單元的詳細方框圖；圖4說明圖1中數據流形成單元的詳細方框圖；圖5說明按照本發明的優選實施例所進行的輪廓匹配過程；圖6A和6B分別表示含有多個輪廓的一先前幀和當前幀；和圖7A和7B表示按照本發明所產生的標誌信號的狀態。
參見圖1，示出了一本發明的用於對幀信號中的輪廓進行編碼的設備5的示意方框圖，其中具有一或多個目標的當前幀的輪廓圖象信息以分段掩碼(mask)的方式通過線路L50被輸入到輪廓檢測單元100和運動估算單元300，其中，分段掩碼中的各象素具有一識別它所屬區域的標號。例如，背景中的象素具有標號「0」，而目標中的各象素則被標以一個非零的值。
輪廓檢測單元100檢測來自輸入分段掩碼的輪廓並按照一預定處理次序確定輪廓圖象信號中所包括的每一個輪廓的處理次序；並順序地輸出當前幀中每一輪廓的輪廓信息，其中輪廓信息包含表示一輪廓上的輪廓象素的位置的輪廓數據。線路L10上的來自輪廓檢測單元100的輪廓信息被作為當前輪廓信息提供給一輪廓編碼單元200，和一運動估算單元300。
運動估算單元300根據線路L50上的當前輪廓圖象信號，線路L10上的當前輪廓信號和一通過線路L30由一幀存儲器700耦合至其的重建的先前輪廓圖象信號，檢測一最類似於線路L10上的當前輪廓的先前輪廓作為一「最佳輪廓」。此重建的先前輪廓圖象信號代表以分段掩碼形式的一先前幀，其中各個象素均具有一識別其所屬區域的標號。在線路L20和L40上的運動估算單元300的輸出為最佳輪廓的索引數據和表示當前輪廓和此最佳輪廓間的位移的運動信息。運動估算單元300將參照圖2和3作詳細說明。
參照圖2，運動估算單元300包含一全局運動矢量檢測單元310，預測輪廓圖象生成單元320，和最佳輪廓檢測單元330。
全局運動矢量檢測單元310利用線路L30上的先前輪廓圖象信號和線路L50上的當前輪廓圖象信號，檢測表示在當前幀和先前幀間產生最大數量重疊目標象素的當前幀與先前幀之間的位移的全局運動矢量(GMV)。GMV的檢測是在一預定的搜索範圍例如+/-16象素內進行的。在全局運動矢量檢測單元310導出的GMV被饋送到預測輪廓圖象生成單元320並分別提供到通向運動補償單元400和數據流形成單元800的線路L22和L42上。
在預測輪廓圖象生成單元320，通過線路L30耦合至其的先前幀被移位過GMV以產生一預測輪廓圖象。而且，如圖1中所示的輪廓檢測單元100中那樣，預測輪廓圖象生成單元320檢測預測輪廓圖象中的輪廓；按照預定處理次序將索引數據指定到預測輪廓圖象中所包含的每一輪廓；並順序輸出預測輪廓圖象中每一輪廓的輪廓信息，其中，該輪廓信息包含表示預測輪廓圖象中一輪廓上的輪廓象素的位置的輪廓數據及其索引數據。在預測輪廓圖象生成單元320檢測的每一預測輪廓的輪廓信息被饋送到線路L60上。預測輪廓圖象生成單元320還檢測預測輪廓圖象中的輪廓數量，它與先前幀的輪廓數相同，並將其作為輪廓數L提供給線路L45。
在最佳輪廓檢測單元330，根據線路L60上的預測輪廓信息和線路L10上的當前輪廓信息，在存在於當前輪廓一預定搜索範圍、例如+/-8象素內駐留的預測輪廓中檢測一最佳輪廓，即一最類似於當前輪廓的預測輪廓；並將代表當前輪廓與最佳輪廓間的一空間位移的局部運動矢量和該最佳輪廓的索引數據輸出到線路L20和L40上。
參看圖3，詳細示出了最佳輪廓檢測單元330，它包含一候選輪廓確定部分331，一匹配部分333，和一最佳輪廓確定部分335。
候選輪廓確定部分331檢測在當前輪廓的預定搜索範圍內駐留的預測輪廓並根據線路L10和L60上的當前輪廓信息和預測輪廓信息分別計算當前輪廓和被檢測的預測輪廓的長度。然後，將該預定搜索範圍內的預測輪廓的每一個的長度與當前輪廓的長度加以比較。如果當前輪廓的長度與預測輪廓的長度間的差小於此二輪廓中較短的一個的M倍，就確定該預測輪廓為該當前輪廓的候選輪廓，M為一預定數。在確定了當前輪廓的一或多個候選輪廓後，將識別這些候選輪廓的指示信號、例如候選輪廓的索引數據饋送到匹配部分333。一輪廓的長度可由，例如組成該輪廓的輪廓象素的數量來定義。
在本發明的另一優選實施例中，此候選輪廓可根據位於各個輪廓內的象素數量而不根據其長度來加以確定。
匹配部分333按照輸入給它的指示信號通過線路L60從預測輪廓圖象生成單元320檢索各候選輪廓的輪廓信息。隨後，根據線路L10上的當前輪廓信息和線路L40上的候選輪廓信息對當前輪廓及其候選輪廓進行匹配。在將當前輪廓與各候選輪廓進行匹配之後，匹配部分333給最佳輪廓確定部分335提供各候選輪廓的匹配信息。匹配信息包含一候選輪廓的索引數據，運動位移和匹配長度。在對一候選輪廓進行匹配處理期間，在預定搜索範圍內以例如一個象素為基礎顯示該候選輪廓，並確定各位移處的當前輪廓與候選輪廓的匹配線段。然後，計算各位移處匹配線段的總長度。再將計算的長度進行相互比較，其中最長的一條就被確定作為該候選輪廓的匹配長度並將生成此最大長度的位移設置作為此候選輪廓的運動位移。
參看圖5，詳細說明了一匹配線段確定方案。圖5示出了一當前輪廓10和一候選輪廓20相互重疊。在輪廓10與20重疊後，檢測它們間的交叉點如PV1-PV6、E1和E2，並計算出重疊線段PV6-PV1、PV2-PV3、E1-E2、和PV4-PV5的長度。如果重疊線段的長度大於一閾值TH1，則確定此重疊線段為匹配線段。在圖5中，假定E1和E2間的重疊線段長不大於TH1而其餘重疊線段長度大於TH1。因此確定這些其餘的重疊線段，如PV2-PV3、PV4-PV5和PV6-PV1為匹配線段。在本發明的另一優選實施例中，可根據一給定重疊線段上存在的輪廓象素的數量而不是其長度來進行匹配線段的確定。
在最佳輪廓確定部分335，響應各候選輪廓的匹配信息，將候選輪廓的匹配長度進行相互比較，並將相應於一最大值的匹配長度的候選輪廓看作是當前輪廓的最佳輪廓。將對應於最佳輪廓的運動位移設置為局部運動矢量(LMV)。在線路L20和L40上的來自最佳輪廓確定部分335的輸出是最佳輪廓的索引數據和LMV。並且還通過線路L25將最佳輪廓的索引數據饋送到候選輪廓確定部分331，以便防止部分331不再將已被確定為最佳輪廓的預測輪廓選作為跟隨的匹配處理中的候選輪廓。因此，預測輪廓圖象中的每一個預測輪廓僅有一次機會被選作為最佳輪廓。
返回參看圖1，運動補償單元400根據線路L22上的GMV和線路L20上的最佳輪廓的索引數據和LMV，通過經線路L30從幀存儲器700檢索對應於最佳輪廓的輪廓信息來生成一預測的當前輪廓，其中該預測的當前輪廓表示被移位過GMV與LMV之和的最佳輪廓。從運動補償單元400通過線路L55供給輪廓編碼單元200和重建單元600的輸出為代表組成該預測的當前輪廓的輪廓象素的位置數據的預測的當前輪廓信息。
利用公知的輪廓編碼技術，輪廓編碼單元200根據線路L55上的預測的當前輪廓信息和線路L10上的當前輪廓信息，檢測表示當前輪廓與預測的當前輪廓間的差異的一誤差，對此誤差進行編碼，從而提供一編碼的誤差。此編碼的誤差被傳送到輪廓解碼單元500和數據流形成單元800。
輪廓解碼單元500對該編碼的誤差進行解碼，從而將一解碼的誤差提供給重建單元600。
在重建單元600，來自輪廓解碼單元500的該解碼的誤差連同通過線路L55饋送給其的預測的當前輪廓信息一起被用於重建當前圖象信號。在重建過程中，為了以分段掩碼的方式生成表示一個幀的重建的當前輪廓圖象信號，重建單元600指定一標號給組成該幀的每一個輪廓中所包括的各象素。因此分段掩碼中的各象素具有識別它所屬的區域的標號。然後重建的當前輪廓圖象信號被存儲在幀存儲器700並被用作為下一當前輪廓圖象信號的重建的先前圖象信號。
同時，數據流形成單元800根據線路L70上的編碼的誤差、線路L42上的GMV、線路L40上的最佳輪廓的索引數據和LMV、和線路L45上的輪廓數L，將含有控制信號例如標誌信號的編碼的輪廓數據提供給用於發送它的發送器(圖中未示)，其中標誌信號表示當前幀中的輪廓與先前幀中的輪廓間的匹配程度，從而有效地傳輸根據輪廓運動估算技術產生的編碼結果。
參看圖4，表明含有存儲單元820、標誌信號生成單元840、和多路傳輸器(MUX)860的數據流形成單元800的詳細方框圖。
對當前幀中每一個輪廓，存儲單元820存儲對應於每一個當前輪廓的含有線路L40上的LMV和索引數據和線路L70上的編碼的誤差的輪廓編碼信息；通過線路L76將索引數據供給標誌信號產生單元840；並根據編碼的誤差和其中存儲的LMV分別產生第一和第二狀態信號到線L72和L74上。
上述中，第一和第二狀態信號表示編碼的誤差和LMV的狀態。亦即，第一狀態信號說明編碼的誤差是否具有零值，而第二狀態信號表示是否有LMV，如果有，它還表示LMV是否為零值。另外，存儲單元820按照自標誌信號生成單元840通過線78饋給的輸出控制信號，分別經由線路L82和L84向MUX860提供編碼的誤差和LMV。
標誌信號生成單元840根據線路L76上索引數據、線路L72和L74上的第一和第二狀態信號、和線路L45上的輪廓數L產生輸出控制信號和標誌信號。標誌信號被用來系統地表示當前輪廓與它們對應的先前輪廓之間的匹配程度。為產生這些標誌信號，應注意到根據索引數據和第一及第二狀態信號確定了當前輪廓與先前輪廓之間的匹配程度，如下所示
表1
其中「Y」表示其對應值為非零值；「N」表示其對應值無值；及「ZERO」表示其對應值為一零值。
另外在表1中，匹配程度GM表示通過根據GMV將先前幀移位，即通過全局運動補償，一當前輪廓與一先前輪廓完全匹配，因此在此匹配程度GM中，當編碼的誤差，亦即表中的誤差和LMV均為零值時存在有此索引數據。匹配程度LM說明通過全局和局部運動補償，當前輪廓與先前輪廓之一完全匹配，在這種情況下，當編碼的誤差具有零值時存在有為非零值的LMV和索引數據，其中，局部運動補償是通過在全局運動補償之後在預定搜索範圍中對先前輪廓進行位移而實現的。同時，匹配程度PM指示通過全局和局部運動補償，當前輪廓與先前輪廓之一部分地相匹配，在這一情況中，如表1中所示，存在有二種數據情況。在第一種情況中，雖然存在有編碼的誤差、LMV和索引數據，而LMV為一零值。因此它意味著通過全局運動補償而與當前輪廓相匹配的一先前輪廓是當前輪廓的最佳輪廓。在第二種情況中，如果通過全局和局部運動補償，一當前輪廓與先前輪廓之一部分地匹配，則存在有非零值的對應於當前輪廓的編碼的誤差、索引數據和LMV。匹配程度NM說明一當前輪廓不與任一先前輪廓匹配，因此，編碼的誤差僅饋送到存儲單元820，其中，此編碼的誤差是通過對當前輪廓進行幀內編碼而得到的編碼結果。
一旦確定了對每一個當前輪廓的匹配程度，如表1中所示，即根據當前輪廓與先前輪廓間的匹配程度產生標誌信號。
按照本發明，這些標誌信號包括4個信號，象Gfs_flag,Global_flag,Contour_flag，和Contour_flag_status。後面將對各標誌信號進行解釋。
Gfs_flag信號表示通過全局運動補償而與當前輪廓完全匹配的先前輪廓的數量是否屬於一被選定的範圍，它具有邏輯值如下1 如果L＜4×GPM0 如果L≥4×GPM其中，GPM為通過全局運動補償而與當前輪廓完全匹配的先前輪廓數量，L為輪廓數。
按照Gfs_flag信號，可識別到是否產生Global_flag信號。亦即，如果Gfs_flag信號為邏輯值1，就輸出Global_flag信號，而如果不是這樣，則不生成Global_flag信號。
在Gfs_flag信號具有邏輯值1時產生的Global_flag信號由L比特位組成，各比特位表示對應的先前輪廓通過全局運動補償是否與當前輪廓之一完全匹配。即，如果Global_flag信號含有具有邏輯值1的一比特位，它指明對應的先前輪廓與一當前輪廓完全匹配。
如果Gfs_flag信號具有邏輯值1,Contour_flag信號即由M比特位表示，各比特位表明對應的先前輪廓根據全局或局部運動補償是否完全或部分地與一當前輪廓相匹配，M為L-GPM。在這一情況中Contour_flag信號定義除經全局運動補償而與一當前輪廓完全匹配的先前輪廓外的其餘先前輪廓。亦即，如果Contour_flag信號具有一邏輯值1的比特位，其對應的先前輪廓即與一當前輪廓相匹配。如不是這樣，其對應的先前輪廓即不與任一當前輪廓匹配。另一方面，如果Gfs_flag信號具有邏輯值0，則不產生Global_flag信號，而因此Contour_flag信號含有L比特位以定義每一先前輪廓是否通過全局和局部運動補償而與一當前輪廓匹配。
如果Gfs_flag信號具有邏輯值1，Contour_flag_status信號表示先前輪廓是否基於全局和局部運動補償而與一當前輪廓完全匹配，其中Contour_flag_status信號包含CPM比特位，CPM為基於全局和局部運動補償而與一當前輪廓完全或部分地匹配的先前輪廓的數量。但CPM不包含對應於GPM的先前輪廓。而且，如果一先前輪廓不與一當前輪廓相匹配，其對應比特位即不在Contour_flag_status信號內。另一方面，如果Gfs_flag信號具有邏輯值0,Contour_flag_status信號採用CPM+GPM比特位表示，並說明通過全局和局部運動補償而完全或部分與當前輪廓匹配的先前輪廓的匹配程度。
如上述在標誌信號生成單元840中產生的標誌信號通過線路L80被饋送到MUX860。同時，標誌信號生成單元840將輸出控制信號送到存貯單元820。
根據輸出控制信號，存貯單元820分別通過線路L82和L84將當前幀的編碼誤差和LMV的序列供給MUX860。編碼誤差和LMV的序列遵循先前幀中的先前輪廓的處理順序。對於不與任一先前輪廓匹配的當前輪廓的編碼誤差在匹配的當前輪廓的編碼誤差之後順序輸出。
參看圖6A、6B、7A和7B，將能容易地理解按照本發明的確定標誌信號和誤差及LMV的序列的過程。
圖6A和6B中，分別示例說明含有多個輪廓的一先前和當前幀。圖6A中的先前幀包含具有索引數據P1-P7的7個先前輪廓且圖6B中的當前幀按需要含有9個以索引數據C1-C9表示的當前輪廓。
參看圖7A和7B，這裡表明根據圖6A和6B中先前和當前幀所產生的標誌信號的二個示例。
第一例中，假定經全局部運動補償，當前輪廓C1和C3各自與先前輪廓P1和P3完全匹配；當前輪廓C2經過在全局運動補償後執行局部運動補償與先前輪廓C2完全匹配；當前輪廓C4、C5和C6經全局和局部運動補償分別與先前輪廓P4、P5和P6部分地匹配；當前輪廓C7、C8和C9不與任一先前輪廓匹配；且先前輪廓P7不與任一當前輪廓匹配。按照圖形和上述假設，由於輪廓數L為7及GPM為2，所以L就成為小於4×GPM。因此，Gfs_flag信號具有邏輯值1而Global_flag、Contour_flag和Contour_flag_stat us信號如圖7A中所示根據標誌信號的定義而被確定。如可由圖7A中看到的，標誌信號的比特位配置取決於先前輪廓的處理次序。接著，考慮標誌信號，可注意到先前輪廓與當前輪廓間的匹配程度並且確定對應於匹配輪廓的LMV和編碼誤差的序列。即就是，在第一例中存在有按照表1對應於先前輪廓P1-P6的LMV。這樣，雖然對應於先前輪廓P1和P3的LMV為零值，對於匹配輪廓的LMV的序列仍遵循P1-P2-P3-P4-P5-P6的序列。另一方面，對於匹配輪廓的編碼誤差的序列則與當前和先前輪廓的處理次序相關。考慮到當前和先前輪廓的索引數據，編碼誤差的序列按照P1-P2-P3-P4-P5-P6的序列而被確定，其中，對應於先前輪廓P1-P3的當前輪廓C1-C3的編碼誤差具有零值，而當前輪廓C7-C9的編碼誤差則已通過對輪廓C7-C9的幀內編碼而得到。
在第二例中，與第一例的假設不同，而是假定當前輪廓C3基於全局和局部運動補償而部分地與先前輪廓P3匹配。但假設的其餘部分均與第一例同。按照這一例的假設，由於輪廓數L為7和GPM為1，所以L成為大於4×GPM。因此Gfs_flag信號具有邏輯值0且除Global_flag信號外的Contour_flag和Contour_flag_status信號則如圖7b中所示那樣確定。按照圖7B中的標誌信號，就表1看存在有對應於先前輪廓P1-P6的LMV，並以P1-P2-P3-P4-P5-P6的相同序列傳送匹配輪廓的LMV。但與第一例不同，此例中對應於先前輪廓P1的LMV僅具有零值，因為先前輪廓P3與當前輪廓C3部分匹配。另一方面，當前輪廓的編碼誤差序列根據序列P1-P2-P3-P4-P5-P6-P7-P8-P9而被確定，其中對應於先前輪廓P1和P2的當前輪廓C1和C2的編碼誤差具有零值，而當前輪廓C7-C9的編碼誤差是通過對輪廓C7-C9進行幀內編碼而得到的。
如上述，當前幀的標誌信號和編碼誤差及LMV序列在標誌信號生成單元840和存貯單元820產生，然後被送至MUX860。
在MUX860，根據線路L42上的GMV、線路L80上的標誌信號、線路L82上的編碼誤差序列、和線路L84上的LMV序列產生送到用於傳送的發送器(未加圖示)的編碼輪廓數據。
雖然本發明的描述僅是針對一定的優選實施例，但可對之作其他修改和變型而不背離如權利要求中所提出的本發明的基本精神和範疇。
權利要求
1.一種根據先前幀對當前幀中目標的輪廓進行編碼的方法，其中當前和先前幀各自包含一或多個目標，每一目標均具有一輪廓，所述方法包括步驟(a)生成全局運動矢量，其代表在當前幀與先前幀間產生最大重疊目標象素數量的當前與先前幀間的位移；(b)檢測當前幀中的作為先前輪廓的目標輪廓，提供代表先前輪廓的數量的輪廓數，並按照預定處理次序指定索引數據給各先前輪廓；(c)選擇當前幀中一個輪廓作為當前輪廓；(d)確定先前輪廓中的最佳輪廓並設定當前輪廓與此最佳輪廓間的位移作為局部運動向量，此最佳輪廓為先前輪廓中的最類似於當前輪廓的一輪廓；(e)根據全局和局部運動矢量通過將最佳輪廓作位移以產生預測輪廓；(f)檢測代表該預測輪廓與當前輪廓間的差異的誤差；(g)重複步驟(c)-(f)直到當前幀中所有的當前輪廓被處理；(h)根據對應於每一當前輪廓的輪廓數和輪廓編碼信息產生表明每一先前輪廓與在步驟(d)中檢測的一對應當前輪廓接近程度的標誌信號，其中，輪廓編碼信息包含最佳輪廓的索引數據，該誤差；和局部運動矢量；(i)根據對應於所述每一當前輪廓的輪廓編碼信息提供當前幀的誤差和局部運動矢量序列；及(j)通過對全局運動矢量、誤差和局部運動矢量序列、和標誌信號進行編碼來輸出當前幀的編碼輪廓數據。
2.如權利要求1的方法，其中步驟(h)包含步驟(h1)通過將經過全局運動補償而與它們的對應當前輪廓完全重疊的先前輪廓的數量與一預定閥值進行比較來提供一Gfs_flag信號，其中，全局運動補償通過使當前和先前幀之一向另一方位移過該全局運動矢量而被執行；(h2)按照Gfs_flag信號生成含有L比特位的Global-flag信號，各比特位表示其對應的先前輪廓通過全局運動補償是否與當前輪廓之一完全重疊，L為輪廓數；(h3)按照Gfs_flag信號提供一具有M比特位的Contour_flag信號，各比特表明其對應的先前輪廓通過全局和局部運動補償是否完全或部分地與一預定搜索範圍內的當前輪廓之一相重疊，其中，全局和局部運動補償根據對應於每一當前輪廓的全局運動矢量和局部運動矢量進行，M為一正整數；及(h4)按照Gfs-flag信號產生含有N比特位的Contour_flag_status信號，各比特說明其對應的先前輪廓通過全局和局部運動補償是否與當前輪廓之一完全重疊，其中，每一先前輪廓與其對應的當前輪廓的重疊程度根據對應於每一當前輪廓的輪廓數和輪廓編碼信息來確定，N為正整數。
3.根據權利要求2的方法，其中每一個標誌信號的序列遵循被指定給每一先前輪廓的索引數據的序列。
4.按照權利要求3的方法，其中Gfs_flag信號具有邏輯值1 如果L＜4×GPM0 如果L≥4×GPM其中，GPM為經過全局運動補償後與它們對應的當前輪廓完全重疊的先前輪廓數量。
5.按照權利要求4的方法，其中如果Gfs_flag信號具有邏輯值1，即生成Global_flag信號，如不是這樣，不生成Global_flag信號。
6.按照權利要求5的方法，其中Global_flag信號含有L比特位，當其對應的先前輪廓通過全局運動補償與當前輪廓之一完全重疊時各比特位具有邏輯值1。
7.按照權利要求6的方法，其中Contour_flag信號含有二不同的位流如果Gfs_flag信號具有邏輯值1，它由M比特位表示，M等於L-GPM，其中各比特位說明除通過全局運動補償而與當前輪廓之一完全重疊的那些先前輪廓之外其餘的每一個先前輪廓；及如果Gfs_flag信號具有邏輯值0，它含有M比特位來定義通過全局和局部運動補償，每一先前輪廓與其相應的當前輪廓相接近的程度，M等於L，其中，如果Contour_flag信號具有一邏輯值1的比特位，其對應的先前輪廓完全或部分地與預定搜索範圍中的當前輪廓之一重疊，而如果相反，其對應的先前輪廓不與預定搜索範圍內任一當前輪廓重疊。
8.按照權利要求7的方法，其中Contour_flag_status信號包含有二不同的位流如果Gfs_flag信號具有邏輯值1，它由N比特位表示，N等於CPM,CPM為除對應於GPM的先前輪廓外的通過全局和局部運動補償而完全或部分地與當前輪廓之一重疊的先前輪廓的數量；及如果Gfs_flag信號具有邏輯值0，它具有N比特，N等於CPM+GPM，各比特說明通過全局和局部運動補償而完全或部分地與它們對應的當前輪廓重疊的先前輪廓，其中，如果Contour_flag_status信號具有一邏輯值1的比特，其對應的先前輪廓與預定搜索範圍內的當前輪廓之一完全重疊。
9.按照權利要求8的方法，其中在步驟(ⅰ)中，當前幀的誤差和局部運動矢量的序列遵循被指定到每一先前輪廓的索引數據的序列。
10.按照權利要求9的方法，其中如果有不與預定搜索範圍中任一先前輪廓重疊的當前輪廓，所述當前輪廓即被作幀內編碼而其輪廓編碼信息僅具有由幀內編碼得到的誤差。
11.按照權利要求10的方法，其中在誤差序列中，不與任一先前輪廓重疊的當前輪廓的誤差在重疊當前輪廓的誤差輸出之後，按當前幀中的當前輪廓的處理次序而被順序地輸出。
12.一種根據先前幀對當前幀中目標的輪廓進行編碼的設備，其中當前幀和先前幀各包含一或多個目標，每一個目標均具有一輪廓，所述設備包括用於產生一代表在當前和先前幀間生成最大數量重疊目標象素的當前與先前幀之間的位移的全局運動矢量的裝置；用於檢測先前幀中作為先前輪廓的目標輪廓，提供代表先前輪廓數量的輪廓數，並按照一預定的處理次序指定索引數據給每一先前輪廓的裝置；選擇當前幀中的輪廓之一作為當前輪廓的裝置；用於為當前幀中每一當前輪廓確定先前輪廓中的一最佳輪廓並設定當前輪廓與此最佳輪廓間的位移作為局部運動矢量(LMV)的裝置，此最佳輪廓為先前輪廓中最類似於此當前輪廓的一輪廓；用於通過根據全局和局部運動矢量使最佳輪廓移位來為所述每一當前輪廓產生預測輪廓的裝置；用於為所述每一當前輪廓檢測一表示預測輪廓和當前輪廓間的差異的誤差的裝置；用於根據對應於所述每一當前輪廓的輪廓數和輪廓編碼信息生成表明每一先前輪廓與對應的當前輪廓的接近程度的標誌信號的裝置，其中輪廓編碼信息含有最佳輪廓的索引數據，該誤差，和局部運動矢量；用於根據對應於所述每一當前輪廓的輪廓編碼信息設置當前幀的誤差和局部運動矢量的序列的裝置；及用於對全局運動矢量、誤差和局部運動矢量的序列、和標誌信號進行編碼來輸出當前幀的編碼的輪廓數據的裝置。
13.按照權利要求12中所述設備，其中標誌信號生成裝置包括有用於為每一當前輪廓提供表明誤差是否具有零值的第一狀態信號和表示是否存在LMV、且在存在LMV時進一步表示LMV是否為零值的第二狀態信號的裝置；和用於為所述每一當前輪廓，根據輪廓數、索引數據、第一和第二狀態信號確定每一先前輪廓與對應的當前輪廓相接近的程度來產生標誌信號的裝置。
14.按照權利要求13中所述設備，其中每一先前輪廓與對應的當前輪廓的接近程度被確定為
其中「Y」表示其對應值為非零值；「N」表示其對應值無值；及「ZE RO」表示其對應值有一零值；匹配程度GM表示一對應的當前輪廓通過全局運動補償與一預定搜索範圍內的先前輪廓之一完全重疊；匹配程度LM說明一對應的當前輪廓通過全局和局部運動補償與預定搜索範圍內的先前輪廓之一完全重疊；匹配程度PM指明一對應的當前輪廓通過全局和局部運動補償與預定搜索範圍內的先前輪廓之一部分重疊；及匹配程度NM說明一對應的當前輪廓不與預定搜索範圍內先前輪廓的任一個重疊，其中，誤差和LMV的狀態由第一和第二狀態信號表示。
15.按照權利要求14中所述設備，其中標誌信號產生裝置包括有用於通過將匹配程度GM中的先前輪廓數與一預定閥值進行比較來提供Gfs_flag信號的裝置；用於按照Gfs_flag信號生成含有L比特位的Global-flag信號的裝置，其中當對應的先前輪廓屬於匹配程度GM時各比特位具有邏輯值1,L為輪廓數；用於按照Gfs_flag信號提供具有M比特位的Contour_flag信號的裝置，其中，各比特表明其對應的先前輪廓屬於哪一匹配程度，M為正整數；用於按照Gfs-flag信號產生含有N比特位的Contour_flag_status信號的裝置，其中N為正整數，各比特位說明其對應的先前輪廓屬於匹配程度LM還是PM。
16.按照權利要求15中所述設備，其中Gfs-flag信號具有邏輯值1 如果L＜4×GPM0 如果L≥4×GPM其中，GPM是屬於匹配程度GM的先前輪廓的數量。
17.按照權利要求16中所述設備，其中如果Gfs-flag信號具有邏輯值1，即生成Global-flag信號，如果不這樣，則不生成Global_flag信號。
18.按照權利要求17中所述設備，其中Contour-flag信號包含二不同的位流如果Gfs_flag信號為邏輯值1，它由M比特位表示，M等於L-GPM，其中各比特位說明除屬於匹配程度GM的先前輪廓外的每一個其餘的先前輪廓；及如果Gfs_flag信號具有邏輯值0，它含有M比特位以定義通過全局和局部運動補償，每一先前輪廓與其對應的當前輪廓相接近的程度，M等於L，其中，如果Contour_flag信號具有一邏輯值1的比特位，其對應的先前輪廓屬於匹配程度GM、LM或PM，否則其對應的先前輪廓屬於匹配程度NM。
19.按照權利要求18中所述設備，其中Contour_flag_status信號包括有二不同的位流；如果Gfs_flag具有邏輯值1，它由N比特位表示，N等於CPM,CPM為屬於匹配程度LM或PM的先前輪廓的數量而當其對應的先前輪廓屬於匹配程度LM時各比特具有邏輯值；及如果Gfs_flag信號具有邏輯值0，它具有N比特位，N等於CPM+GPM，當其對應的先前輪廓屬於匹配程度GM或LM時各比特具有邏輯值1。
20.按照權利要求19中所述設備，其中當前幀的誤差和局部運動矢量的序列遵循被指定給每一先前輪廓的索引數據的序列。
21.按照權利要求20中所述設備，其中如果有屬於匹配程度NM的當前輪廓，所述當前輪廓被進行內部編碼而其輪廓編碼信息僅具有通過內部編碼得到的誤差。
22.按照權利要求21中所述設備，其中在誤差序列中，屬於匹配程度NM的當前輪廓的誤差在屬於其他匹配程度的當前輪廓的誤差被輸出後，被按照當前幀中的當前輪廓的處理次序順序地輸出。
全文摘要
一種根據先前幀對當前幀中的目標的輪廓進行編碼的設備,包括:全局運動矢量檢測單元;先前輪廓提供單元;當前輪廓提供單元;最佳輪廓確定單元;預測輪廓生成單元;誤差確定單元;標誌信號產生單元;序列輸出單元;和多路傳輸單元。通過對全局運動矢量、誤差和局部運動矢量序列、及標誌信號進行編碼而輸出當前幀的編碼輪廓數據。
文檔編號G06T7/20GK1204925SQ9711629
公開日1999年1月13日 申請日期1997年9月10日 優先權日1997年7月5日
發明者韓錫源, 金鎮憲 申請人:大宇電子株式會社