圖像預測解碼方法、解碼裝置、編碼裝置及數據存儲媒體的製作方法
2023-05-24 16:22:41
專利名稱：圖像預測解碼方法、解碼裝置、編碼裝置及數據存儲媒體的製作方法
技術領域：
本發明涉及對經過壓縮的數字圖象進行預測解碼的圖象預測解碼方法，尤其與對隔行掃描圖象進行疊加運動補償的圖象預測解碼方法、圖象預測解碼裝置、圖象預測編碼裝置及數據存儲媒體有關。
為了對數字圖象進行有效的存儲或傳送，需要進行壓縮編碼。對數字圖象進行壓縮編碼的方法除了以JPEG和MPEG為代表的離散餘弦變換(DCT)之外，還有子帶、小波和分形等波形編碼方法。而且，為了去除圖象間的冗餘信號，要採用運動補償進行圖象間預測，對差分信號進行波形編碼。
這裡，對基於運動補償DCT的MPEG方式加以說明。
將輸入圖象分割成16×16的許多宏塊進行處理。一個宏塊將進一步分割成8×8的塊，進行8×8的DCT，對該變換係數進行量化，將它傳送出去或存儲起來。這就叫做幀內編碼。
另一方面，採用使塊間達到匹配的塊匹配等運動檢測方法，從時間上相鄰的其他幀的宏塊中，檢測出與對象宏塊之間誤差最小的預測宏塊，基於該檢出的運動量，根據前幀圖象進行運動補償，取得最佳的預測塊。這樣做時，表示誤差最小的預測宏塊的信號是運動矢量。下面將為了生成預測宏塊而參考的圖象，稱為參考圖象。
其次，求出將輸入圖象分割成8×8的塊中作為對象的塊和與其對應的預測塊的差分，對其進行DCT，對其變換係數進行量化，將它與運動信息一起傳送出去或存儲起來。這就稱為幀間編碼。在接收端，使量化過的變換係數恢復為原來的差分信號後，根據上述被傳送或存儲的運動矢量取得與上述對象塊對應的預測塊，將其與上述差分信號相加而使圖象再生。
MPEG2中，對隔行掃描的圖象進行運動補償時的運動補償模式有用相同的運動矢量取得作為解碼對象的塊的奇數場數據和偶數場數據的幀運動補償模式和用不同的兩種運動矢量取得奇數場數據和偶數場數據的場運動補償模式。在隔行掃描圖象中，因為奇數場和偶數場在不同的瞬間被掃描，所以在奇數場和偶數場的場間運動量有時候會有大的差異。然而，在對隔行掃描圖象進行運動補償的時候，如果對奇數場和偶數場用不同的運動矢量進行運動補償，就可以減小預測信號的誤差，保持時域的析象清晰度。
由ITU-T制定的標準H.263，在對圖象解碼進行運動補償的時候，不僅使用作為解碼對象的對象塊的運動矢量，還使用與該對象塊相鄰的相鄰塊的運動矢量來取得預測數據，對使用多種運動矢量取得的預測數據進行加權平均，生成預測塊。這就叫做疊加運動補償(overlappedmotion compensation)。通過進行疊加運動補償，可以使與對象塊對應的預測信號和與相鄰塊對應的預測信號的誤差平均，因而可以抑制差分信號，還可以減輕以塊為單位進行運動補償時會出現的塊間失真即各塊邊界明顯可辨的現象。
因此，在將疊加運動補償應用於隔行掃描圖象的時候也要求減小預測信號的誤差。然而，對隔行掃描圖象有幀運動補償模式和場運動補償模式，有對相鄰的兩個塊使用不同的模式進行補償的情況。幀運動補償模式對靜止區域(掃描線間的高頻成分少)是有效的，而場運動補償模式適用於運動量大的區域(掃描線間的高頻成分高)。在對象塊是幀運動補償模式而相鄰塊是場運動補償模式的情況下，因為用相鄰塊的運動矢量取得的預測數據的掃描線間高頻成分高，所以進行疊加運動補償會將高頻成分引入到對象塊的預測信號中。相反，在對象塊為場運動補償模式而相鄰塊為幀運動補償模式的情況下，疊加運動補償的平均效果會降低預測信號的時間析象清晰度，使運動量大的區域的運動模糊。
本發明是借鑑了上述情況而作出的，目的在於對隔行掃描圖象應用疊加運動補償時，提供可以生成高效預測信號且提高編碼效率的圖象預測解碼方法、圖象預測解碼裝置、圖象預測編碼裝置和數據記錄媒體。
為了完成這一課題，本發明方案1的圖象預測解碼方法，在利用多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，其特徵是，應能用與上對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據，可以只用運動補償模式與上述對象區域相同的上述相鄰區域的運動矢量來得到，從而生成上述最佳預測區域數據。
本發明方案2的圖象預測編碼方法，在對包含有多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量的圖象壓縮編碼數據進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，這種解碼方法的特徵是對應能使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據，對於運動補償模式與上述對象區域的運動補償模式相同的上述相鄰區域可用上述相鄰區域的運動矢量取得；對於運動補償模式與上述對象區域的運動補償模式不同的相鄰區域可用上述對象區域的運動矢量取得，然後生成上述最佳預測區域數據。
本發明方案3的圖象預測解碼方法的特徵是，方案1或2記載的圖象預測解碼方法中，作為上述運動補償模式包括使用相同的運動矢量來取得上述預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據的幀運動補償模式，以及使用第1場運動矢量來取得預測區域的偶數掃描線數據而使用第2場運動矢量來取得奇數掃描線數據的場運動補償模式。
本發明方案4的圖象預測解碼方法，是利用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量來取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式信息是用第1場運動矢量取得偶數掃描線數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線數據，解碼時對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域上鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，這種解碼方法的特徵是，在上述對象區域的運動補償模式和上述相鄰區域的運動補償模式均為場運動補償模式的情況下，分別對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象奇數掃描線預測區域數據和使用上述相鄰區域的運動矢量取得的第1奇數掃描線預測區域數據進行加權平均，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象偶數掃描線預測區域數據和使用上述相鄰區域的運動矢量取得的第1偶數掃描線預測區域數據進行加權平均，將平均後的奇數、偶數場數據排列成幀結構而生成最佳預測區域數據。
本發明方案5的圖象預測解碼方法，是利用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量來取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據，場運動補償模式信息是用第1場運動矢量取得偶數掃描線數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線數據，解碼時對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，這種解碼方法的特徵是，在上述對象區域是幀運動補償模式而上述相鄰區域是場運動補償模式的情況下，對上述相鄰區域的第1場運動矢量和第2場運動矢量進行平均，用相鄰區域的平均幀運動矢量取得應能用與上述相鄰區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據。
本發明方案6的圖象預測編碼方法，是利用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量來取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式信息是用第1場運動矢量來取得偶數掃描線數據而用第2場運動矢量來取得奇數掃描線數據，解碼時對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，這種解碼方法的特徵是，在上述對象區域是幀運動補償模式而上述相鄰區域是場運動補償模式的情況，利用上述相鄰區域的第1場運動矢量和第2場運動矢量中與上述對象區域的運動矢量之差較小的運動矢量來取得應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據。
本發明方案7的圖象預測解碼方法，是利用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量來取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據的；場運動補償模式信息是用第1場運動矢量來取得偶數掃描線而用第2場運動矢量來取得奇數掃描線的預測數據，解碼時對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，這種解碼方法的特徵是，在上述對象區域是場運動補償模式而上述相鄰區域是幀運動補償模式的情況下，根據上述對象區域的第1場運動矢量、上述對象區域的第2場運動矢量以及在認為該相鄰區域具有用第1場運動矢量取得偶數掃描線的預測數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線的預測數據的場運動補償模式信息時看作與該相鄰區域的幀運動矢量相等的上述相鄰區域的第1場運動矢量，生成上述相鄰區域的第2場運動矢量；利用上述相鄰區域的第1場運動矢量和上述相鄰區域的第2場運動矢量生成上述相鄰預測區域數據。
本發明方案8的圖象預測解碼方法，是利用多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼，解碼時對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，這種解碼方法的特徵是，在上述對象區域是幀運動補償模式的情況，通過對上述對象預測區域數據和上述相鄰預測區域數據進行加權平均來得到上述對象區域的最佳預測區域數據；在上述對象區域是場運動補償模式的情況，只根據上述對象區域的運動矢量生成上述對象區域的最佳預測區域數據。
本發明方案9的圖象預測解碼方法的特徵是，在方案8記載的圖象預測解碼方法中，上述對象區域是幀運動補償模式時的上述對象區域的最佳預測區域數據是這樣求得的首先判定與上述對象區域相鄰的各相鄰區域是否為場運動補償模式；在是場運動補償模式的情況下使該相鄰區域的運動矢量用第1場和第2場進行平均；根據該各相鄰區域的平均場運動矢量取得與各相鄰區域相對應的預測區域數據；使上述對象預測區域數據與上述各相鄰預測區域數據平均而求出最佳預測區域數據。
本發明方案10的圖象預測解碼裝置具備輸入裝置、數據分析器、解碼器、預測圖象生成器、加法器和幀存儲器，上述輸入裝置輸入包含有多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量的圖象壓縮編碼數據，上述數據分析器分析上述圖象壓縮編碼數據，至少輸出上述多種運動補償模式信息、與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量和圖象變換係數。上述解碼器用規定的方法使上述圖象變換係數還原為解壓縮差分圖象，上述預測圖象生成器根據存儲在上述幀存儲器中的參考圖象生成最佳預測圖象，上述加法器使上述解壓縮差分圖象和上述最佳預測圖象相加而生成並輸出再生圖象，同時將再生圖象存入上述幀存儲器中，其特徵是，上述預測圖象生成器是在方案1到9的各種圖象預測解碼方法中用來生成最佳預測區域數據的圖象生成器。
本發明方案11的圖象預測編碼裝置具備輸入裝置、預測數據生成器、第1加法器、編碼器、可變長編碼器、解碼器、第2加法器、幀存儲器和輸出裝置，通過上述輸入裝置輸入各幀的數字圖象信號，上述預測數據生成器根據存儲在上述幀存儲器中的參考圖象生成預測數據，上述第1加法器把對象塊數據與上述預測塊數據的差分數據作為殘差塊的數據輸出，上述編碼器對上述殘差塊的數據施加信息壓縮處理後輸出壓縮殘差塊的數據，上述可變長編碼器對上述壓縮殘差塊的數據施加可變長編碼處理後利用上述輸出裝置輸出編碼信號，上述解碼器對上述壓縮殘差塊的數據施加信息解壓縮處理後輸出解壓縮差分塊的數據，上述第2加法器使上述解壓縮差分塊的數據與上述預測塊的數據相加後，將再生塊的數據輸出的同時將它存入上述幀存儲器，其特徵是，上述預測數據生成器是在方案1到9的各種圖象預測解碼方法中用來生成與最佳預測區域數據生成相對應的預測數據的數據生成器。
本發明方案12的數據存儲媒體的特點是用計算機來儲存用於實現方案1到9的各種圖象預測編碼方法的程序。
圖1是表示本發明實施例中使用的圖象預測解碼裝置的方框圖。
圖2是表示本發明實施例1的圖象預測解碼方法中預測圖象生成方法的流程圖。
圖3是用於說明本發明實施例的預測圖象生成方法中使用的疊加運動補償的模式圖。
圖4是用於說明本發明實施例的圖象預測解碼方法的預測圖象生成方法中使用的場運動補償的模式圖。
圖5是表示本發明實施例1的圖象預測解碼方法的預測圖象生成方法的一種變形的實施例2的流程圖。
圖6是表示本發明實施例3的圖象預測解碼方法的預測圖象生成方法流程圖。
圖7是用於說明本發明實施例3的預測圖象生成方法中使用的疊加場運動補償的模式圖。
圖8是表示本發明實施例4的圖象預測解碼方法的預測圖象生成方法流程圖。
圖9是表示本發明實施例5的圖象預測解碼方法的預測圖象生成方法流程圖。
圖10(a)、(b)是用於說明上述實施例1的預測圖象生成方法的圖。
圖11(a)、(b)是用於說明上述實施例3的預測圖象生成方法的圖。
圖12是表示本發明實施例6的圖象預測解碼方法的預測圖象生成方法流程圖。
圖13是表示本發明實施例7的圖象預測編碼裝置的方框圖。
圖14(a)、(b)、(c)是用於說明用來存儲利用計算機實現上述各實施例的圖象預測解碼方法的程序的實施例8的數據存儲媒體的圖。
下面，用圖1～14對本發明的實施例加以說明。
圖1是表示實現本發明實施例1的圖象預測解碼方法的圖象預測解碼裝置的結構方框圖。
本實施例1的圖象預測解碼方法與本發明方案1相對應。它只根據運動補償模式與對象區域是相同的相鄰區域的運動矢量來取得相鄰區域的預測區域數據，進行上述疊加運動補償。也就是，只利用運動補償模式與對象區域是相同的相鄰區域的運動矢量來取得相鄰區域的預測區域數據的第1預測區域數據，將其與用對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據平均，得到最佳預測區域數據，進行疊加運動補償。
圖1中，101是輸入經壓縮編碼的數據的輸入端子，102是對通過連線111從輸入端子101輸入的數據進行分析的數據分析器，103是對經過分析的數據進行變換解碼的變換解碼器，它由反量化器(InverseQuantizer:IQ)104和反離散餘弦變換器(Inerse Discrete CosineTransformer:IDCT)105構成，110是預測圖象生成器，它利用通過連線118從上述數據分析器102傳送來的運動補償模式信息和運動矢量生成預測圖象，106是加法器，它使上述IDCT 105通過連線114的輸出與上述預測圖象生成器110通過連線119輸出的預測圖象信號相加，107是上述加法器106的輸出通過連線115輸出的輸出端子，109是幀存儲器，它通過上述連線115和連線116把上述加法器106的輸出作為輸入。
下面對結構如上所述的本實施例1的圖象預測解碼裝置的工作情況進行說明。
將經過壓縮編碼的數據輸入到輸入端子101。在進行上述壓縮編碼的時候，本實施例l將圖象分割成多個小區域，對各小區域進行離散餘弦變換(DCT)，變換為頻域。在這裡，分割圖象的小區域採用由8×8象素構成的塊，但不一定就非得這樣不可。對進行上述DCT時的變換係數用規定的量化幅度進行量化(Quantization:Q)，並進一步將量化結果進行可變長編碼(Variable Length Coding:VLC)。而且，利用圖象的幀間相關性，提取用與殘差最小的運動補償模式相對應的運動矢量進行運動補償了的預測區域數據和編碼對象區域的數據的差分(所謂殘差是指對象區域的數據與與其相對應的預測區域的數據之差)，對該殘差進行DCT變換後量化。在上述經過壓縮編碼的數據中，包含了進行上述量化(Quantization)時的量化幅度、進行上述量化而得到的變換係數、與上述殘差最小的運動補償模式相對應的運動矢量和上述運動補償模式信息。作為運動補償模式有MPEG2中採用的幀運動補償模式和場運動補償模式，還有H.263中採用的疊加運動補償模式。以上是對編碼方面所作的說明。
參照圖1，數據分析器102對輸入到輸入端子101的數據進行分析。將量化幅度和被量化的變換係數通過連線112傳送給變換編碼器103，運動補償模式信息和運動矢量通過連線118被輸出到預測圖象生成器110。在變換解碼器103，使被量化過的變換係數解壓縮而還原為解壓縮殘差數據。本實施例1中，用反量化器104對用量化幅度量化過的變換係數進行反量化；用反離散餘弦變換器(IDCT)105使頻域變換係數變換成空域信號。
在預測圖象生成器110，根據上述運動補償模式信息，用對應的運動矢量生成讀取幀存儲109的地址120，根據存儲在幀存儲器109中的圖象生成預測塊(通過117到119)。
將在上述預測圖象生成器110中生成的通過119輸出的預測塊和經過上述IDCT 105解壓縮的殘差塊輸入到加法器106，使兩者相加生成再生塊輸出到連線115。這樣再生的圖象在通過連線116存入幀存儲器109的同時，輸出到輸出端子107。雖然圖中未曾標明，但在輸出端子107可以連接顯示器顯示圖象，還可以接圖象加工處理電路對圖象進行加工處理。
下面對預測圖象生成器110的工作情況加以說明。
生成預測圖象的時候，利用運動補償模式信息和對應的運動矢量。作為運動補償模式，如上所述，本實施例1至少包含3種模式，即幀運動補償模式、場運動補償模式和疊加運動補償模式。幀運動補償模式利用相同的運動矢量取得解碼對象塊的奇數場數據和偶數場數據。也就是說，對象塊的各座標值對奇數場和偶數場都加上相同的矢量值，生成在幀存儲器109的各項測值的地址。
場運動補償模式利用互不相同的2種運動矢量取得對象塊的奇數場預測值和偶數場預測值。也就是說，對象塊的奇數場各座標值加上奇數場運動矢量的值，對象塊的偶數場的各座標值加上偶數場運動矢量的值，生成在幀存儲器109的與對象塊各座標值相對應的各預測值的地址。
如果用圖來對它進行說明，那末圖4是說明幀運動補償的模式圖。圖象422是作為解碼對象的對象圖象，圖象423是為了生成預測信號而用作參考的參考圖象。塊400作為再生對象塊，求出401～408行的象素預測值。如果設MV0_f1和MV0_f2分別為對象塊的奇數場運動矢量和偶數場運動矢量，則在401、403、405和407各行的象素座標值上加MV0_f1，在402、404、406和408各行的象素座標值上加MV0 f2，這樣得出的值就是參考圖象423中各象素的座標值。401、403、405和407行的預測信號分別為411、413、415和417行；402、404、406和408行的預測信號分別為412、414、416和418行。
圖3是用來說明疊加運動補償模式的模式圖。圖象306是作為解碼對象的對象圖象，圖象307是為了生成預測信號而作為參考的參考圖象。塊300是再生對象塊、要求出該塊中各象素的預測值。設塊301、302、303和304是與塊300相鄰的塊。以前的技術只對幀運動補償模式採用疊加運動補償，所以這裡就考慮幀運動補償模式的情況。
設MV0、MV1、MV2、MV3和MV4分別為塊300、301、302、303和304的幀運動矢量。在位於對象塊300左上角的象素305的座標值加上上述各塊的運動矢量。將它作為參考圖象307的8×8塊中左下角的座標，就可以得到各預測塊。在上述圖象305的座標值上分別加上運動矢量MV0、MV1、MV2、MV3和MV4而得到的預測塊分別為塊310、311、312、313和314。對這些塊中的各象素進行加權平均就成了對象塊300最佳預測塊的數據。在本實施例1中，對使用對象塊的運動矢量取得的數據加上權值4，對使用相鄰塊的運動矢量取得的數據加上權值1，再用8平均。不過，也可以採用別的加權值。另外，也可以不用塊311、312、313和314的全部，而只利用其一部分，比如利用各相鄰塊中與對象塊相鄰的那半邊進行平均也可以。還有，對於相鄰塊雖然介紹了利用相鄰的4個塊進行平均的情況，但也可以根據具體情況只用左鄰和上鄰的塊進行平均，或者只用左鄰的塊進行平均。
圖2是本發明實施例1的預測圖象生成方法流程圖。首先，在步驟202輸入作為解碼對象的塊(以下稱為對象塊)的運動補償模式信息，即幀或場的運動補償模式信息。在步驟203，對作為疊加對象的相鄰區域(以下稱為相鄰塊)的模式與對象塊的模式進行比較。例如，如圖10(a)所示，對象區域1001的運動補償模式與各相鄰區域1002、1003、1004和1005的運動補償模式完全相同的情況(圖中，Fr為幀運動補償模式，Fi為場運動補償模式)，在步驟204，用對象塊的運動矢量MV0取得對象預測區域數據，而用相鄰塊的運動矢量Mvi(i=1,2,3,4)取得第1預測區域數據。然後，在步驟205，用下式(式1)對對象預測區域數據Po和第1預測區域數據Pi進行平均，生成最佳預測區域數據P。
〖式1〗P=4Po+i=14Pi8]]>在上述步驟203，如圖10(b)所示，在上述對象區域的運動補償模式不是與所有相鄰區域的運動補償模式相同的情況下，進入步驟206用對象塊1001的運動矢量MV0取得對象預測區域數據，而用模式與對象區域相同的相鄰區域1002的運動矢量Mvi(i=1,2,…,n，這裡的n是模式與對象區域相同的相鄰區域數，圖10(b)的情況n=1)取得第1預測區域數據。而且，用下式(式2)進行平均而生成最佳預測區域數據。
〖式2〗P=4Po+i=1nPi4+n]]>在步驟207，將上述求出的最佳預測數據輸出到加法器106，在該加法器106內相加。在步驟208，判斷當前的對象區域是否為最後的對象區域，在成為最後的對象區域之前，返回步驟202重複上述動作，生成最佳預測數據。
在實施例1的這種圖象預測解碼方法，在對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償的時候，只利用運動補償模式與對象區域相同的相鄰區域的運動矢量，取得第1預測區域數據作為相鄰區域的預測區域數據，將它與用對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據平均而得到最佳預測區域數據，進行疊加運動補償。也就是說，對對象區域與相鄰區域之間運動補償模式相同的那些塊，即對象區域與相鄰區域是幀運動補償模式的那些塊或是場運動補償模式的那些塊，進行疊加平均。
從而，利用對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償也可以收到不將高頻成分引入到靜止區域的效果。即，與對象塊是幀運動補償模式的情況相反，由於相鄰塊是場運動補償模式，所以不會出現用相鄰塊的運動矢量取得的預測數據的掃描線的高頻成分高以及因進行疊加運動補償而將高頻成分引入到對象塊的預測信號之中的情況。此外，也不至於降低運動量大的區域的時間析象清晰度。也就是說，也對象塊是場運動補償模式的情況相反，由於相鄰塊是幀運動補償模式，所以疊加運動補償的平均效果不會降低預測信號的時間析象清晰度，不會使運動量大的區域的運動模糊。
實施例2圖5是本發明實施例1一種變形的實施例2的圖象預測解碼方法中生成預測圖象的方法流程圖。
本實施例2的圖象預測解碼方法與方案2相對應，對運動補償模式與對象區域相同的相鄰區域，根據該相鄰區域的運動矢量取得相鄰區域的預測區域數據作為第1預測區域數據；對運動補償模式與對象區域不同的相鄰區域，根據對象區域的運動矢量取得該相鄰區域的預測區域數據作為第2預測區域數據。將對象預測區域數據與第1、第2預測區域數據進行平均即得到最佳預測區域數據。這樣來進行疊加運動補償。
圖5是本實施例2的流程圖，與圖2的流程圖基本一致，但在步驟503進行判定時模式不同，即，不是所有相鄰區域的運動補償模式都與對象區域的運動補償模式相同的情況，在步驟510用對象區域1001的運動矢量MV0取得對象預測區域數據；用與對象區域相同模式(Fr)的相鄰區域1002的運動矢量MVi(i=1,2,…,n，這裡的n是模式(Fr)與對象區域相同的相鄰區域數)取得第1預測區域數據；對不同模式(Fi)的相鄰區域1003、1004和1005，用對象塊的運動矢量MV0取得第2預測區域數據。然後，在步驟511用下式(式3)對對象預測區域數據Po和第1、第2預測區域數據Pi,Pj進行平均，生成最佳預測數據。
〖式3〗P=4Po+i=1nPi+j=14-nPj8]]>圖5所示的實施2的流程與圖2的流程有所不同，不論運動補償模式相同(經過步驟504的情況)還是不同(經過步驟510的情況)，都要經過同樣的平均步驟511。這樣，由於採用相同的平均式，所以它的運算處理程序可以比實施例1的簡單。
本實施例2這樣的圖象預測解碼方法，對於運動補償模式與對象區域相同的相鄰區域，根據該相鄰區域的運動矢量取得相鄰區域的第1預測區域數據；對於運動補償模式與對象區域不同的相鄰區域，根據對象區域的運動矢量取得相鄰區域的第2預測區域數據；使對象預測區域數據與上述第1、第2預測區域數據平均，得出最佳預測區域數據，進行疊加運動補償。
所以，與上述實施例1一樣，在對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償的時候，利用對象區域和相鄰區域之間運動補償模式相同的那些塊，即對象區域和相鄰區域均為幀運動補償模式的那些塊或均為場運動補償模式的那些塊進行疊加平均，所以也與上述實施例1一樣，通過對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償可以解決將高頻成分引入靜止區域或使運動量大的區域的時間析象清晰度下降的問題。
實施例3
圖6是表示本發明實施例3的圖象預測解碼方法中生成預測圖象的方式的流程圖。
本實施例3與方案4相對應，在對象區域和相鄰區域均為場預測模式的情況下採用疊加運動補償方法。
首先，在步驟602輸入對象塊的運動補償模式信息(幀運動補償模式或場運動補償模式)。
在步驟603，對對象塊的運動補償模式與相鄰塊的運動補償模式進行比較。在運動補償模式不同的情況，即對象區域和相鄰區域模式不完全相同(在步驟603為NO)的情況，在步驟604就採用與圖2的步驟206或圖5的510、511同樣的方法處理，生成最佳預測區域數據。
然後，將該最佳預測區域數據在步驟610輸出到加法器106。
在步驟603判定運動補償模式完全相同(在步驟603為YES)的情況，在步驟605便檢查對象塊和相鄰塊是否均為場預測模式。
如果不是那樣，在步驟606就利用對象塊的運動矢量MV0取得對象預測區域數據；利用相鄰塊的運動矢量MV1取得第1預測區域數據。
而且，在步驟607，使對象預測區域數據與第1預測區域數據平均，生成最佳預測區域數據。
對象塊與相鄰塊均為場預測模式的情況，在步驟608中，用對象區域的奇數場運動矢量MV0-f1取得對象奇數場預測區域數據；用對象區域的偶數場運動矢量MV0-f2取得對象偶數場預測區域數據；用相鄰區域的奇數場運動矢量MVi(i=1,2,3,4)-f1取得各相鄰區域的第1奇數場預測區域數據(i)；以及用相鄰區域的偶數場運動矢量MVi(i=1,2,3,4)-f2取得各相鄰區域的第1偶數場預測區域數據(i)。
然後，在步驟609，如圖11(a)所示，分別用上述公式(式1)對對象奇數場預測區域數據P1o和和第1奇數場預測區域數據P2o～P5o進行平均；同樣對對象偶數場預測區域數據P1e和第1偶數場預測區域數據P2e～P5e進行平均。將平均後所得的奇數場和偶數場數據Pmo和Pme，如圖11(b)所示排列成幀結構，生成與對象區域1101相對應的最佳預測區域數據。
接著，將上述最佳預測區域數據在步驟610輸出到加法器106。
在步驟611，判定是否為最後的對象區域。在達到最後之前返回步驟602，重複以上工作，直到生成最佳預測區域數據，輸出到加法器106。
圖7是用來說明上述步驟608和609進行的疊加場運動補償模式圖。
圖7中的圖象706是對象圖象，塊700是對象塊。
塊701、702、703和704是相鄰塊。
圖象707是為了取得預測數據的參考圖象。
對象塊700具有場測模式，用奇數場運動矢量取得的預測數據用711、713、715和717行表示，用偶數場運動矢量取得的預測數據用712、714、716和718行表示。
相鄰塊701也具有場預測模式，用其奇數場運動矢量取得的預測數據用721、723、725和727行表示，用偶數場運動矢量取得的預測數據用722、724、726和728行表示。
而且，在進行平均的時候，使711行與721行及其他相鄰塊的對應行進行平均；使712行與722行及其他相鄰塊的對應行進行平均；使713行與723行及其他相鄰塊的對應行進行平均；……那樣來使相同場的象素值平均。
這樣，在本實施例3對隔行掃描的圖象採用疊加運動補償時，由於對對象區域和相鄰區域是場運動補償模式的那些塊進行疊加平均和疊加運動補償，所以也可以解決將高頻成分引入靜止區域或使運動量大的區域的時間析象清晰度下降的問題(要確認這是否合適)。
另外，在上述實施例3的步驟603，對運動補償模式作判定，判定對象區域和相鄰區域是否完全相同。如果不是，可以在步驟604進行與圖2的步驟206相同的處理，也可以進行與圖5的步驟510、511相同的處理。
而且，實施例3中的步驟603，即使對象區域和相鄰區域的預測模式不完全相同，也可以在對象區域與相鄰區域的一部分是相同預測模式的情況下，進行與圖6步驟608、609相當的處理，採用圖2步驟206的式(數．2)進行平均的方法；或者進一步採用圖5步驟510、511的式(數．3)的平均方法，不僅對對象預測區域數據與第1預測區域數據進行平均，還對對象預測區域數據與第1、第2預測區域數據進行平均，以提高預測精度。
實施例4圖8是表示本發明實施例4的圖象預測解碼方法中生成預測圖象的方法流程圖。
本實施例4與方案5和7相對應，是在對象區域和相鄰區域具有不同的預測模式情況下也可採用疊加運動補償的一種方法。
步驟802和803與前面已介紹過的實施例2的步驟502和503以及實施例3的步驟602和603相同。
而且，在對象塊和相鄰塊的預測模式相同的情況下，在步驟804進行與實施例3中介紹的圖6步驟604相同的處理。
下面對對象區域與相鄰區域的預測模式不同的情況進行說明。
在步驟805，判定對象塊與幀預測模式，而相鄰塊是否至少有1個為場預測模式。
如果是那樣則進入步驟806。
在步驟806，對相鄰塊中有場模式的情況，使所具有的2種場運動矢量(即奇數場運動矢量和偶數場運動矢量)平均，生成幀運動磁量MV1』。
在步驟807，用對象塊的運動矢量MV0取得對象預測區域數據；用上述相鄰塊具有的經過平均得出的幀運動矢量MV1』取得第1預測區域數據。
接著，對對象預測區域數據和第1預測區域數據進行平均，生成最佳預測區域數據(步驟808)，輸出到加法器106(步驟809)。
在上述步驟805的判定為no的情況，對象塊為場預測模式，而相鄰塊為幀預測模式。
在步驟810，根據對象塊的第1、第2場運動矢量(MV0-f1、MV0-f2)和相鄰塊的幀運動矢量(MV1)，生成相鄰塊具有第1、第2場運動矢量時的第1、第2場運動矢量。
在本實施例4中，設相鄰塊的第1、第2場運動矢量為(MV1-f1、MV1-f2)，由於MV1-f1=MV1，根據MV1-f1-MV1-f2=MV0-f1-MV0-f2的關係，求MV1-f2。利用這樣求得的相鄰塊的第1、第2場運動矢量，在步驟811，用MV0-f1取得對象奇數場預測區域數據；用MV0-f2取得對象偶數場預測區域數據；用MVi(i=1,2,3,4)-f1取得各相鄰區域的第1奇數場預測區域數據(i)；用MVi(i=1,2,3,4)-f2取得各相鄰區域的第1偶數場預測區域數據(i)。
在步驟812，用上述的式1分別對對象奇數場預測區域數據和第1奇數場預測區域數據(ⅰ)進行平均；對對象偶數場預測區域數據和第1偶數場預測區域數據(ⅰ)進行平均，使平均後的奇數、偶數場數據如圖12(a)所示的那樣排列成幀結構，生成最佳預測區域數據。
即，本實施例4是在對象塊與相鄰相塊的運動補償模式不同的情況下，使相鄰塊的運動補償模式適用於對象塊的運動補償模式。
本實施例4在對隔行掃描的圖象採用疊加運動補償的時候，在對象塊是幀預測模式而相鄰塊是場預測模式的情況下使相鄰塊的2種場運動矢量平均，生成設想相鄰塊具有幀運動矢量情況的平均幀運動矢量，同時進行幀預測模式情況的處理；在對象塊為場預測模式而相鄰塊為幀預測模式情況下，根據對象區域的場運動矢量和相鄰塊的幀運動矢量，生成設想相鄰塊具有2種場運動矢量情況的相鄰塊的第1、第2場運動矢量，而且，進行對象區域和相鄰區域均為場預測模式情況的處理，進行疊加平均。這樣，在對象區域是幀運動補償模式而上述相鄰區域為場運動補償模式的情況下，由於通過上述相鄰區域的第1場運動矢量和第2場運動矢量進行平均後得出的相鄰區域平均幀運動矢量來取得應能用與對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據，所以通過對對象區域和相鄰區域進行疊加運動補償也可以解決將高頻成分引入靜止區域或使運動量大的區域的時間析象清晰度下降的問題。
另外，在實施例4的步驟803，在對象區域與相鄰區域的預測模式不完全相同而對象區域與相鄰區域的一部分的預測模式相同的情況下，對預測模式相同的對象區域和相鄰區域進行相當於步驟810、811和812的處理，可以利用圖2步驟206的公式(式2)的平均方法，或利用圖5步驟510和511的公式(式3)的平均方法進一步提高預測精度。
圖9是表示本發明實施例5的圖象預測解碼方法中生成預測圖象的方法流程圖。
本實施例5的圖象預測解碼方法與方案6相對應，它用步驟904取代實施例4中圖8的步驟806，在對象塊具有幀預測模式而相鄰塊具有場預測模式的情況，採用與對象塊的幀運動矢量接近的相鄰塊的場運動矢量。
如步驟901和902所示，在對象塊的幀運動矢量MV0與相鄰塊的奇數場運動矢量MV1-f1之差，比對象塊的幀運動矢量MV0與相鄰塊的偶數場運動矢量MV1-f2之差小的情況下，把相鄰塊的平均幀運動矢量MV1』作為相鄰塊的奇數場運動矢量MV1-f1；在對象塊的幀運動矢量MV0與相鄰塊的偶數場運動矢量MV1-f2之差，比對象塊的幀運動矢量與相鄰塊的奇數場運動矢量MV1-f1之差小的情況下，把相鄰塊的平均幀運動矢量MV1』作為相鄰塊的偶數場運動矢量MV1-f2。然後，分別利用對象塊的幀運動矢量MV0和相鄰塊的平均幀運動矢量MV1』取得對象預測區域數據和第1預測區域數據(807)。除此之外的其他處理與實施例4相同。
就這樣，本實施例5更換了實施例4圖8的步驟806，在對象塊具有幀預測模式而相鄰塊具有場預測模式的情況下，由於為了得到相鄰區域的預測數據而利用了與對象塊的幀運動矢量相近的相鄰塊的場運動矢量，所以就象實施例4一樣，可以解決將高頻成分引入靜止區域或使運動量大的區域的時間析象清晰度下降的問題，還能夠進行更高精度的疊加運動補償。
實施例6圖12是表示本發明實施例6的圖象預測解碼方法中生成預測圖象的方法流程圖。
本實施例的圖象預測解碼方法與方案9相對應，在對象區域是幀運動補償模式情況進行疊加運動補償；在對象區域是場運動補償模式情況不進行疊加運動補償，也就是說，不進行對對象預測區域數據與相鄰預測區域數據的加權平均。
下面，參照圖12的流程圖對本實施例6的圖象預測解碼方法的工作情況加以說明。
首先，在步驟1202輸入作為解碼對象的對象塊的運動補償模式信息，即該對象塊是幀運動補償模式還是場運動補償模式的信息。
在步驟1203，判定對象塊是否為幀(Fr)模式。
然後，在對象塊是Fr模式情況下，在步驟1204用對象區域的運動矢量取得第0預測區域數據，在步驟1205判定第ⅰ相鄰區域(i=1,2,3,4)是否為場(Fi)模式。如果是Fi模式，則在步驟1206在第1、第2場內對運動矢量(MV)進行平均，進入步驟1207；如果步驟1205判定相鄰區域是Fr模式(不是Fi模式)，則直接進入步驟1207。在ⅰ=1,2,3,4的幾個相鄰區域都通過步驟1205(和1206)之後，在步驟1207用相鄰的第ⅰ(i=1,2,3,4)個象素的MVi取得第ⅰ個預測區域數據，在步驟1208，對上述第0～4的預測區域數據進行平均後作為最佳預測數據。在步驟1209輸出最佳預測數據。
另一方面，對於在上述步驟1203判定對象塊不是Fr模式而是Fi模式的情況，只進行與上述步驟1204相同的步驟1204a。在步驟1208a將第0預測數據作為最佳預測數據。在步驟1209輸出最佳預測數據。
按照本實施例6的圖象預測解碼方法，對對象圖象為幀模式的情況進行對象圖象和相鄰象素的疊加運動補償；對對象圖象為場模式的情況不進行對象圖象和相鄰象素的疊加運動補償。所以，通過疊加運動補償可以解決無用高頻成分引入靜止區域或運動量大的區域時間析象清晰度下降的問題。
實施例7下面，對與本發明的圖象預測解碼裝置相對應的圖象預測編碼裝置加以說明，此圖象預測編碼裝置將要用該圖象預測解碼裝置的圖象預測解碼方法來解碼的編碼信號進行編碼。
圖13是與方案10相對應的本發明實施例7的圖象預測編碼裝置的方框圖。圖中，1301a是輸入各幀的數字圖象信號的輸入端。1301是塊化器，它把由輸入端子1301a輸入的數字圖象信號分割成由作為編碼處理單位的16×16象素構成的塊(圖象空間)，輸出與各塊對應的圖象數據。1300c是預測數據生成器，決定與從塊化器1301輸出的當前處理幀中的對象塊數據相對應的預測模式(幀預測模式或場預測模式)，生成預測數據(預測塊的數據)，它由運動檢測器1314和運動補償器1315構成。1302是第1加法器，把上述對象塊數據與預測塊數據之差分數據作為殘差塊的數據(預測誤差信號)輸出。1300a是編碼器，對第1加法器1302的輸出進行信息壓縮處理而輸出壓縮殘差塊數據，它由離散餘弦變換器(DCT)1304和量化器1305構成。1311是可變長編碼器(VLC)，對編碼器1300a的輸出進行可變長度編碼處理，向輸出端子1301b輸出編碼信號。1300b是解碼器，對上述編碼器1300a的輸出進行信息解壓縮處理，輸出解壓縮差分塊數據，它由反量化器1308和反離散餘弦變換器(IDCT)1309構成。1310是第2加法器，把解壓縮差分塊的數據與上述預測塊的數據相加而輸出再生塊的數據。1313是幀存儲器，存儲上述第2加法器1310的輸出(再生塊的數據)作為下一處理幀的參考圖象數據，此參考圖象數據被提供給上述預測數據生成器1300c。
結構如上所述的本實施例7的圖象預測編碼裝置的工作情況介紹如下。
數字圖象信號輸入到輸入端子1301a，在塊化器1301對該圖象信號進行塊化後，作為編碼對象的對象塊的數據被輸入到運動檢測器1314。另一方面，存儲在幀存儲器1313的過去的再生圖象(參考圖象)的數據被輸入到運動檢測器1314。在上述運動檢測器1314決定對象塊的預測模式，用塊匹配等方法，根據與當前處理幀對應的參考圖象數據給出預測塊(該預測塊的圖象數據相對對象塊的圖象數據誤差最小)，將給出預測塊的運動位移信息作為運動矢量輸出。作為預測模式有已經介紹過的幀預測模式和場預測模式。模式的決定用與MPEG2相同的方法進行。這裡已決定的預測模式與運動矢量一起送給可變長編碼器1311和運動補償器1315。
從而，此運動矢量通過幀存儲器1313輸入到運動補償器1315。運動補償器1315在根據與當前處理幀相對應的參考圖象數據生成與上述對象塊相對應的預測塊數據的同時，上述運動矢量被傳送給可變長編碼器1311(VLC)，並被變換成可變長碼輸出到輸出端子1301b。
上述對象塊的數據和預測塊的數據在第1加法器1302進行運算處理，求出兩種圖象數據的差分數據作為殘差塊的數據。
接著，對上述殘差塊的數據進行信息壓縮處理。也就是，上述殘差塊的數據在離散餘弦變換器(DCT)1304進行離散餘弦變換(DCT)處理，變換成頻率成分。雖然這裡採用8×8象素構成的塊作為分割上述數據的小區域，但並不是一定非得這樣。進一步，此高頻成分在量化器1305進行量化變換成量化係數，作為壓縮塊的數據輸出。此壓縮塊的數據在可變長編碼器(VLC)1311變換為可變長碼，與包括上述運動矢量在內的其他方面信息的編碼數據一起，作為圖象編碼信號從輸出端子1301b輸出。
另一方面，對上述壓縮塊的數據用解碼器1300b施行信息解壓縮處理。即，上述壓縮塊的數據通過反量化器1308進行反量化變換成頻率成分，再將此頻率成分用反離散餘弦變換器(IDCT)1309還原為空域數據。此空域數據就是對應上述殘差塊數據的還原信號(解壓縮塊的數據)。此解壓縮塊的數據通過第2加法器1310與上述預測塊的數據相加，其結果作為再生塊的數據存入幀存儲器1313。
本實施例7的這種圖象預測編碼裝置是與上述實施例1～6的圖象預測解碼裝置相對應的圖象預測編碼裝置，也就是說，它可以生成上述圖象預測解碼裝置要進行圖象預測解碼的編碼信號。在這裡，該各圖象預測編碼裝置在上述預測數據生成器1300c生成與上述各實施例1～6的圖象預測解碼方法的最佳預測區域數據的生成相對應的預測數據。
將用於實現上述實施例1～6的圖象預測解碼方法的圖象預測解碼程序，或用於實現上述實施例7的圖象預測編碼裝置的圖象預測編碼方法的編碼程序，記錄到軟盤等數據存儲媒體中，就可以容易地在獨立的計算機系統上進行上述實施例所示的處理。
圖14表示利用存儲上述實施例1～6的圖象預測解碼方法的圖象預測解碼程序或上述實施例7的圖象預測編碼方法的圖象預測編碼程序的軟盤，說明通過計算機系統來實現的情況的圖。
圖14(b)表示從正面看本發明實施例8的軟盤的外觀、斷面結構和軟盤，圖14(a)是記錄媒體主體部分軟盤的物理格式的例子。軟盤FD裝在外罩F內，盤的表面從外圈向內圈形成許多同心圓狀的磁軌Tr。各磁軌沿角度方向分割成16個區段Se。所以，在存儲上述程序的軟盤上，上述程序的數據就被記錄在上述軟盤上面被分配的區域。
圖14(c)表示在軟盤FD上記錄和再生上述程序的結構。在軟盤FD上記錄上述程序時，計算機系統Cs通過軟盤驅動器寫入上述程序的數據。而且，在計算機系統中利用軟盤上的程序建立上述圖象預測解碼方法時，利用軟盤驅動器從軟盤上讀出程序傳送給計算機系統。
上述介紹是用軟盤作為數據記錄媒體來說明的，用光碟也同樣可行，而且，記錄媒體不限於這些，利用IC卡、ROM盒式磁帶等可以記錄程序的其他記錄媒體同樣可以實現。
按照本發明方案1的圖象預測解碼方法，在利用多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，那末由於應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據，可以只用運動補償模式與上述對象區域相同的上述相鄰區域的運動矢量獲得，從而生成上述最佳預測區域數據，所以對隔行掃描圖象進行疊加運動補償也不會將高頻成分引入靜止區域，而且不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題，可以收到減小預測信號誤差的效果。
按照本發明方案2的圖象預測解碼方法，對包含有多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量的圖象壓縮編碼數據進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，那末由於應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據，對運動補償模式與上述對象區域的運動補償模式相同的上述相鄰區域可以用上述相鄰區域的運動矢量獲得；對運動補償模式與上述對象區域的運動補償模式不同的相鄰區域可以用上述對象區域的運動補償模式獲得，從而生成上述最佳預測區域數據，所以對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償也不會將高頻成分引入靜止區域，而且不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題，可以收到減小預測信號誤差的效果。
按照本發明方案3的圖象預測解碼方法，由於在方案1或2的圖象預測解碼方法中，作為上述運動補償模式包括用相同的運動矢量取得上述預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據的幀運動補償模式，以及用第1場運動矢量取得預測區域的偶數掃功線數據而用第2場運動矢量取得預測區域的奇數掃描線數據的場運動補償模式，所以可以收到上述方案1或2的效果。
如果按照本發明方案4的圖象預測解碼方法，在利用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量(其中的幀運動補償模式信息是使用相同的運動矢量取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式信息是使用第1場運動矢量取得偶數掃描線的數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線的數據)，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，那末由於在上述對象區域的運動補償模式與上述相鄰區域的運動補償模式均為場運動補償模式的情況下，分別對用上述對象區域的運動矢量取得的對象奇數掃描線預測區域數據和用上述相鄰區域的運動矢量取得的第1奇數掃描線預測區域數據進行加權平均，對用上述對象區域的運動矢量取得的對象偶數掃描線預測區域數據和用上述相鄰區域的運動矢量取得的第1偶數掃描線預測區域數據進行加權平均，使平均後的奇數、偶數場數據排列成幀結構，生成最佳預測區域數據，所以在對象區域和相鄰區域均為場預測模式的情況，採用疊加運動補償方法對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償不會將高頻成分引入靜止區域，而且也不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題，可以收到減小預測信號誤差的效果。
按照本發明方案5的圖象預測解碼方法，在利用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量(其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式信息是用第1場運動矢量取得偶數掃描線數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線數據)，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，那末由於在上述對象區域是幀運動補償模式而上述相鄰區域是場運動補償模式的情況，對應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據，可以用對上述相鄰區域的第1場運動矢量和第2場運動矢量進行平均後的相鄰區域平均幀運動矢量來獲得，所以在對象區域是幀運動補償模式而上述相鄰區域是場運動補償模式的情況，利用對上述相鄰區域的第1場運動矢量和第2場運動矢量進行平均所得的相鄰區域平均幀運動矢量來獲取應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據，即，就是在幀運動補償模式區域與場運動補償模式區域相鄰的情況下，利用對象區域的運動補償的預測模式適當地更換疊加方法，也不會將高頻成分引入幀預測模式區域，而且也不會降低場預測模式區域的時間析象清晰度，可以減小預測信號的誤差。另外，對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償也不會將高頻成分引入靜止區域，不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題，可以收到減少預測信號誤差的效果。
按照本發明方案6的圖象預測解碼方法，在利用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量(其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式信息是用第1場運動矢量取得偶數掃描線數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線數據)，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，那末由於在上述對象區域是幀運動補償模式而上述相鄰區域是場運動補償模式的情況，利用上述相鄰區域的第1場運動矢量和第2場運動矢量中與上述對象區域的運動矢量之差較小的那個運動矢量來獲取應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據，所以在幀運動補償模式的區域與場運動補償模式的區域相鄰的情況，利用對象區域的運動補償的預測模式適當地更換疊加方法，也不會將高頻成分引入幀預測模式區域，而且也不會降低場預測模式區域的時間析象清晰度，可以減小預測信號的誤差。另外，在對象塊是幀預測模式而相鄰塊是場預測模式的情況，利用與對象塊的幀運動矢量接近的相鄰塊的場運動矢量對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償也不會將高頻成分引入靜止區域，而且，也不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題，可以收到減小預測信號誤差的效果。
按照本發明方案7的圖象預測解碼方法，在利用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量(其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式是用第1場運動矢量取得偶數掃描線的預測數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線的預測數據)，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據。由於在對象區域是場運動補償模式而上述相鄰區域是幀運動補償模式情況下，根據上述對象區域的第1場運動矢量、上述對象區域的第2場運動矢量以及在認為該相鄰區域具有用第1場運動矢量取得偶數掃描線的預測數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線的預測數據的場運動補償模式信息時看作與該相鄰區域的幀運動矢量相等的第1場運動矢量生成上述相鄰區域的第2場運動矢量；利用上述相鄰區域的第1場運動矢量和上述相鄰區域的第2場運動矢量生成上述相鄰預測區域數據，所以在對象區域是場運動補償模式而上述相鄰區域是幀運動補償模式的情況，根據上述對象區域的第1場運動矢量、上述對象區域的第2場運動矢量和在認為該相鄰區域具有用第1場運動矢量取得偶數掃描線的預測數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線的預測數據的場運動補償模式信息時看作與該相鄰區域的幀運動矢量相等的上述相鄰區域的第1場運動矢量生成上述相鄰區域的第2場運動矢量，用上述相鄰區域的第1場運動矢量和上述相鄰區域的第2場運動矢量生成上述相鄰預測區域數據，這樣，在對象區域和相鄰區域具有不同預測模式的情況下也不會因為採用疊加運動補償方法對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償而將高頻成分引入靜止區域，而且也不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題，可以收到減小預測信號的誤差的效果。
按照本發明方案8的預測解碼方法，在利用多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據。由於在上述對象區域是幀運動補償模式情況，通過對上述對象預測區域數據和上述相鄰預測區域數據進行加權平均得到上述對象區域的最佳預測區域數據；在上述對象區域是場運動補償模式情況，只利用上述對象區域的運動矢量生成上述對象區域的最佳預測區域數據，所以對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償也不會將高頻成分引入靜止區域，而且也不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題，可以收到減小預測信號誤差的效果。
按照本發明方案9的圖象預測解碼方法，在方案8的圖象預測解碼方法中，上述對象區域是幀運動補償模式情況的上述對象區域的最佳預測區域數據是這樣求得的首先，判定與上述對象區域相鄰的各相鄰區域是否為場運動補償模式，在是場運動補償模式情況將該相鄰區域的運動矢量用第1場和第2場進行平均，根據該各相鄰區域的平均場運動矢量取得與各相鄰區域相對應的預測區域數據，對上述對象預測區域數據與上述各相鄰預測區域數據進行平均，求出最佳預測區域數據。所以可以收到上述方案8的效果。
按照本發明方案10的圖象預測解碼裝置，則具備輸入裝置、數據分析器、解碼器、預測圖象生成器、加法器和幀存儲器。在上述輸入裝置輸入包含有多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量的圖象壓縮編碼數據。上述數據分析器對上述圖象壓縮編碼數據進行分析，至少輸出上述多種運動補償模式信息、與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量和圖象變換係數。上述解碼器用規定的方法使上述圖象變換係數還原為解壓縮差分圖象。上述預測圖象生成器根據存儲在上述幀存儲器內的參考圖象生成最佳預測圖象。上述加法器使上述解壓縮差分圖象和上述最佳預測圖象相加而生成並輸出再生圖象同時將再生圖象存入上述幀存儲器。上述預測圖象生成器在方案1～9中一個所述的圖象預測解碼方法中均用來生成最佳預測區域數據。所以，本發明方案10提供的圖象預測解碼裝置實現的圖象預測解碼方法具有如下效果對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償也不會將高頻成分引入靜止區域，而且不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題。
按照本發明方案11的圖象預測編碼裝置，則具備輸入裝置、預測數據生成器、第1加法器、編碼器、可變長編碼器、解碼器、第2加法器、幀存儲器和輸出裝置。通過上述輸入裝置輸入各幀的數字圖象信號。上述預測數據生成器根據存儲在幀存儲器內的參考圖象生成預測數據。上述第1加法器將對象塊的數據與上述預測塊的數據之差分數據作為殘差塊的數據輸出。上述編碼器對上述殘差塊的數據施加信息壓縮處理後輸出壓縮殘差塊的數據。上述可變長編碼器對上述壓縮殘差塊的數據進行可變長編碼處理後用上述輸出裝置輸出編碼信號。上述解碼器對上述壓縮殘差塊的數據施加信息解壓縮處理後輸出解壓縮差分塊的數據。上述第2加法器將上述解壓縮差分塊的數據與上述預測塊的數據相加後輸出再生塊的數據，同時將它存入上述幀存儲器。上述預測數據生成器在方案1～9中一個所述的圖象預測解碼方法中均用來生成與最佳預測區域數據生成相對應的預測數據。所以，這種圖象預測解碼方法具有如下效果對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償也不會將高頻成分引入靜止區域，而且不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題。本發明可以提供與這種圖象預測解碼方法相對的編碼裝置。
按照本發明方案12的數據記錄媒體，由於利用計算機來存儲用於實現方案1～8中一個記載的圖象預測解碼方法的程序。這種圖象預測解碼方法具有如下效果對隔行掃描的圖象進行疊加運動補償也不會將高頻成分引入靜止區域，而且也不會出現疊加運動補償的平均效果使預測信號的時間析象清晰度下降，使運動量大的區域的運動模糊的問題。本發明可以提供存儲有可實現這種圖象預測解碼方法的程序的記錄媒體。
權利要求
1．一種圖象預測解碼方法，該解碼方法在將利用多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，其特徵在於可以只利用具有與上述對象區域相同的運動補償模式的上述相鄰區域的運動矢量得到應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量獲得的相鄰預測區域數據，從而生成上述最佳預測區域數據。
2．一種圖象預測解碼方法，該解碼方法在對包含有多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的運動矢量的圖象壓縮編碼數據進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的對象預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，其特徵在於，對應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的相鄰區域運動矢量取得的相鄰預測區域數據，對於運動補償模式與上述對象區域的運動補償模式相同的上述相鄰區域可以用上述相鄰區域的運動矢量取得，對於運動補償模式與上述對象區域的運動補償模式不同的相鄰區域可以用上述對象區域的運動矢量取得，從而生成上述最佳預測區域數據。
3．如權利要求1或2所述的圖象預測解碼方法，其特點在於作為上述運動補償模式包括用相同的運動矢量取得上述預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據的幀運動補償模式，和用第1場運動矢量取得預測區域的偶數掃描線數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線數據的場運動補償模式。
4．一種圖象預測解碼方法，該解碼方法在將用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量對對象區域的預測區域的數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量來取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式信息是用第1場運動矢量來取得偶數掃描線的數據而用第2場運動矢量來取得奇數掃描線的數據，對作為解碼對象的對象區域，對用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，其特徵在於在上述對象區域的運動補償模式和上述相鄰區域的運動補償模式均為場運動補償模式的情況，對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象奇數掃描線預測區域數據和使用上述相鄰區域的運動矢量取得的第1奇數掃描線預測區域數據進行加權平均；對使用上述對象區域的運動矢量取得的對象偶數掃描線預測區域數據和使用上述相鄰區域的運動矢量取得的第1偶數掃描線預測區域數據進行加權平均，使平均後的奇數、偶數場數據排列成幀結構，生成最佳預測區域數據。
5．一種圖象預測解碼方法，該解碼方法在將用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量，對對象區域的預測區域的數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式信息是用第1場運動矢量取得偶數掃描線數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線數據，對作為解碼對象的對象區域，對用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，其特徵在於，在上述對象區域是幀運動補償模式而上述相鄰區域是場運動補償模式的情況，利用相鄰區域的平均幀運動矢量取得應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據，其中的平均幀運動矢量是用上述相鄰區域的第1場運動矢量與第2場運動矢量平均後得到的。
6．一種圖象預測解碼方法，該解碼方法在將用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，其中的幀運動補償模式信息是用相同的運動矢量取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式信息是用第1場運動矢量取得偶數掃描線的數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線的數據，對作為解碼對象的對象區域，對用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據與用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，其特徵在於在上述對象區域是幀運動補償模式而上述相鄰區域是場運動補償模式的情況下，利用上述相鄰區域的第1場運動矢量和第2場運動矢量中與上述對象區域的運動矢量之差較小的那個運動矢量取得應能用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據。
7．一種圖象預測解碼方法，該解碼方法在將用幀運動補償模式信息、場運動補償模式信息和與上述運動補償模式相對應的運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，其中的幀運動補償模式信息是用相同運動矢量取得預測區域的偶數掃描線數據和奇數掃描線數據；場運動補償模式信息是用第1場運動矢量取得偶數掃描線的預測數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線的預測數據，對作為解碼對象的對象區域，對用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，其特徵在於在上述對象區域是場運動補償模式而上述相鄰區域是幀運動補償模式的情況下，根據上述對象區域的第1場運動矢量、上述對象區域的第2場運動矢量以及在認為該相鄰區域具有用第1場運動矢量取得偶數掃描線的預測數據而用第2場運動矢量取得奇數掃描線的預測數據的場運動補償模式時看作與該相鄰區域的幀運動矢量相等的上述相鄰區域的第1場運動矢量，生成上述相鄰區域的第2場運動矢量；利用上述相鄰區域的第1場運動矢量和上述相鄰區域的第2場運動矢量生成上述相鄰預區域數據。
8．一種圖象預測解碼方法，該解碼方法在將用多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量，對對象區域的預測區域數據進行預測編碼而成的圖象壓縮編碼數據再進行解碼時，對作為解碼對象的對象區域，對用上述對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和用與上述對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均，生成上述對象區域的最佳預測區域數據，其特徵在於在上述對象區域是幀運動補償模式的情況，對上述對象預測區域數據和上述相鄰預測區域數據進行加權平均而得到上述對象區域的最佳預測區域數據；在上述對象區域是場運動補償模式的情況，上述對象區域的最佳預測區域數據僅用上述對象區域的運動矢量生成。
9．如權利要求8所述的圖象預測解碼方法，其特徵在於上述對象區域是幀運動補償模式情況下的上述對象區域的最佳預測區域數據是這樣求得的首先判定與上述對象區域相鄰的各相鄰區域是否為場運動補償模式，在是場運動補償模式情況下使該相鄰區域的運動矢量用第1場和第2場平均，根據該各相鄰區域的平均場運動矢量取得與各相鄰區域相對應的預測區域數據，使上述對象預測區域數據和上述各相鄰預測區域數據平均而求出最佳預測區域數據。
10．一種圖象預測解碼裝置，包括輸入裝置、數據分析器、解碼器、預測圖象生成器、加法器和幀存儲器，其特徵在於在上述輸入裝置輸入包含有多種運動補償模式信息和與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量的圖象壓縮編碼數據，上述數據分析對上述圖象壓縮編碼數據進行分析，至少輸出上述多種運動補償模式信息、與上述多種運動補償模式相對應的多種運動矢量和圖象變換係數，上述解碼器用規定的方法使上述圖象變換係數還原為解壓縮差分圖象，上述預測圖象生成器從上述幀存儲器所存儲的參考圖象生成最佳預測圖象，上述加法器使上述解壓縮差分圖象與上述最佳預測圖象相加而生成再生圖象輸出，同時還將再生圖象存入上述幀存儲器，上述預測圖象生成器生成權利要求1到9中一個所述的圖象預測解碼方法中的最佳預測區域數據。
11．一種圖象預測編碼裝置，包括輸入裝置、預測數據生成器、第1加法器、編碼器、可變長編碼器、解碼器、第2加法器、幀存儲器和輸出裝置，其特徵在於通過上述輸入裝置輸入各幀的數字圖象信號，上述預測數據生成器根據存儲在上述幀存儲器中的參考圖象生成預測數據。上述第1加法器將對象塊的數據與上述預測塊的數據之差分數據作為殘差塊的數據輸出，上述編碼器對上述殘差塊的數據施加信息壓縮處理後輸出壓縮殘差塊的數據，上述可變長編碼器對上述壓縮殘差塊的數據施加可變長編碼處理後，用上述輸出裝置輸出編碼信號，上述解碼器對上述壓縮殘差塊的數據施加信息解壓縮處理後輸出解壓縮差分塊的數據，上述第2加法器使上述解壓縮差分塊的數據與上述預測塊的數據相加，在將再生塊的數據輸出的同時，將其存入上述幀存儲器，上述數據預測生成器生成權利要求1到9中一個所述的圖象預測解碼方法中的與最佳預測區域數據生成相對應的預測數據。
12．一種數據存儲媒體，其特徵在於用計算機來儲存用於實現權利要求1到9的各種圖象預測編碼方法的程序。
全文摘要
本發明在對包含有多種運動補償模式信息和與該多種運動補償模式相對應的多種運動矢量的圖象壓縮編碼數據進行解碼時,對作為解碼對象的對象區域,將使用對象區域的運動矢量取得的對象預測區域數據和使用與對象區域相鄰的至少一個相鄰區域的一種運動矢量取得的相鄰預測區域數據進行加權平均,生成對象區域的最佳預測區域數據的方法中,只利用運動補償模式與對象區域的運動補償模式相同的相鄰區域的運動矢量來生成最佳預測區域數據。
文檔編號H04N7/36GK1212562SQ9811741
公開日1999年3月31日 申請日期1998年7月3日 優先權日1997年7月4日
發明者文仲丞 申請人:松下電器產業株式會社