用于运动向量预测的时间导出双向运动向量的方法与流程

本发明主张申请于2014年7月18日，序列号为PCT/CN2014/082538的PCT专利申请的优先权。将此PCT专利申请以参考的方式并入本文中。

【技术领域】

本发明涉及视频编码。特别地，本发明涉及从用于运动向量预测的单向运动向量导出双向运动向量。

背景技术：

运动估计是利用视频序列中的时间冗余的一种有效的帧间编码技术。运动补偿帧间编码已经被广泛地使用于各种国际视频编码标准中。在各种编码标准中采用的运动估计通常是基于块的技术，其中，运动信息(例如：编码模式以及运动向量)被确定以用于每个宏区块或类似块配置。对于运动补偿预测(motion compensation prediction，MCP)编码来说，当前块是通过参考块来预测。当前块与参考块之间的位移(displacement)被称为运动向量(motion vector，MV)。运动向量被标识到解码器。当使用两个参考块(即，双向预测)时，两个运动向量被标识。帧间预测或帧内预测残差通常通过转换、量化、以及熵编码被进一步处理以产生压缩后的视频比特流。

为了减少用于编码运动向量的数据量，运动向量预测子(motion vector predictor，MVP)已经被广泛地用于高级编码(例如：高效视频编码(High Efficiency Video Coding，HEVC))标准中。MVP是由空间或时间相邻已编码块导出。例如，在HEVC中的高级运动向量预测(advanced motion vector prediction，AMVP)和合并模式中使用多个MVP。期望进一步提高MVP的编码效率。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于给定第一方向的运动向量(given motion vector)来导出第二方向的时间导出运动向量(temporal derived motion vector)的运动向量预测的方法以及装置。根据本发明，用于当前块的给定运动向量被确定，其中，给定运动向量是沿第一方向从所述当前块指出。识别与第一参考帧中第一参考块相关联的参考运动向量。接着，基于参考运动向量以及给定运动向量来导出时间导出运动向量。时间导出运动向量从当前块沿第二方向指向第二参考帧的第二参考块，其中，第二方向不同于第一方向。接着，时间导出运动向量被用作为用于当前块的运动向量的编码或解码的一个预测子。

通过将当前块的对应中心、左上、或其他位置移位(shifting)给定运动向量来定位第一参考帧中的第一参考块。用于当前块的给定运动向量可基于当前块的空间或时间相邻块的运动向量来确定。时间导出运动向量可根据给定运动向量以及参考运动向量的和来确定。

如果给定运动向量指向不同于第一参考帧的另一参考帧，则给定运动向量被缩放(scaled)以指向第一参考帧。类似地，如果参考运动向量指向不同于第二参考帧的另一参考帧，则参考运动向量可被缩放以指向第二参考帧。此外，如果时间导出运动向量指向不同于第二参考帧的另一参考帧，则时间导出运动向量可被缩放以指向第二参考帧。

在一个实施例中，校验一个或多个编码参数以确定参考运动向量是否有效。只有当参考运动向量有效时，参考运动向量被用于导出时间导出运动向量。例如，如果第二参考块为跳过模式(skip mode)或合并模式或第二参考块的已编码块旗标(coded block flag，cbf)为零，则参考运动向量是无效的。

在一个实施例中，时间导出运动向量被用于合并模式中。产生一个或多个时间导出运动向量以添加到合并候选列表，且使用初始合并候选列表(original merge candidate list)中的一个运动向量作为一个给定运动向量来导出每个时间导出运动向量。冗余校验可被应用于时间导出运动向量，且任何冗余的时间导出运动向量不会被添加到合并候选列表。时间导出运动向量可被放置于合并候选列表的预定义的位置。例如，时间导出运动向量可被放置于合并候选列表中所有空间以及时间合并候选之后，且被允许添加到合并候选列表的所述一个或多个时间导出运动向量的数量取决于合并候选列表的最大尺寸。

在另一实施例中，时间导出运动向量被用于AMVP模式。例如，产生一个或多个时间导出运动向量以添加到AMVP合并候选列表，且使用初始AMVP候选列表中的一个运动向量作为一个给定运动向量来导出每个时间导出运动向量。

通过使用一个或多个语法元素来指示是否将时间导出运动向量用于运动向量预测，可自适应地应用用于运动向量预测的时间导出运动向量。语法元素可被显式地标识于序列等级、视频等级、图片等级、或条带等级。是否将时间导出运动向量用于运动向量预测还可于解码器侧被隐式地确定。例如，此决定可根据模式选择、当前块的相邻已编码块的运动参数、或第一参考块的运动参数、或第二参考块的运动参数、或第一参考块的运动参数以及第二参考块的运动参数来做出。

【附图说明】

图1所示为时间导出双向(temporal-derived bi-direction，TDB)运动向量预测子(motion vector predictor，MVP)的示例，其中，MV0表示当前块在一个方向上的给定运动向量，MV01表示参考运动向量，且MV1表示TDB MVP。

图2所示为根据本发明实施例的结合TDB MVP的视频编码系统的示范性流程图。

【具体实施方式】

下文的描述是实施本发明的最佳预期模式。这种描述是为了说明本发明的一般原理，而不应被理解成对本发明的限制。本发明的范围可通过参考所附权利要求做最好的确定。

为了提高与运动向量预测(motion vector prediction，MVP)相关联的编码效率，本发明基于给定运动向量导出附加的时间运动向量(也被称作“时间导出运动向量”)以形成用于当前块的双向运动向量预测子(motion vector predictor，MVP)。于本公开中，根据相关的上下文，术语MVP可指代运动向量预测或运动向量预测子。图1所示为时间导出双向(temporal-derived bi-direction，TDB)运动向量预测子(motion vector predictor，MVP)的示例。运动向量MV0表示当前帧120的当前块122在一个方向上的运动向量。如图1所示，运动向量MV0指向参考帧110中的参考块112。参考块112的运动向量MV01指向对应于另一方向的另一参考帧130中的另一参考块132。运动向量MV01与运动向量MV0一起被用于导出用于当前块其它方向的新的运动向量。两个MV(即，MV0以及MV1)形成了用于当前块的双向运动向量预测子。

通过将当前块122的对应中心、左上、或其他位置移位(shifting)MV0，可定位参考帧中参考块112的位置。

对于运动向量预测中的应用，运动向量MV0可对应于先前已编码块的MV。因此，根据本发明，运动向量MV0可从当前块122的空间或时间相邻块导出。此外，在基于MVP的编码中，差分编码可减少用于编码运动向量所需的数据，其中，当前MV以及MVP之间的差(difference)被编码。因此，运动向量MV0可通过差分编码被标识。

在一个实施例中，已导出的MV1可通过将MV0以及MV01相加来获得，即：MV1＝MV0+MV01。

根据本发明的一个实施例，如果运动向量MV0指向不同于第一目标参考帧(例如，参考帧110)的参考帧，运动向量MV0可据此被缩放。在本领域中，各种运动向量缩放技术是公知的。例如，时间运动向量缩放可根据图片顺序计数(picture order count，POC)来执行。类似地，根据本发明的一个实施例，如果运动向量MV1指向不同于第二目标参考帧(例如，参考帧130)的参考帧，则运动向量MV1可据此被缩放。此外，根据本发明的一个实施例，如果运动向量MV01指向不同于第二目标参考帧(例如，参考帧130)的参考帧，则运动向量MV01可据此被缩放。例如，第一和第二目标参考帧是与当前块122相关联的预定参考帧(122)。

也可校验某些编码参数或条件以确定参考运动向量(即，MV01)是否为有效的。如果运动向量MV01是无效的，则可跳过TDB MVP，或应用其它备选程序。例如，可校验对应于参考块132是否被编码于跳过模式或合并模式，或参考块132的已编码块旗标是否为零的条件，以确定运动向量MV01是否有效。如果任何以上条件为真，则运动向量MV01是无效的。

TDB运动向量预测子可被应用于不同的MVP场景。例如，TDB MVP可被用作HEVC中合并模式的候选。此外，来自每个空间候选的运动向量可被用作给定的MV(即，MV0)。TDB MVP可被添加到合并候选列表以作为附加的候选(被称为TDB合并候选)。类似地，来自每个时间合并候选的运动向量也可被用作给定的MV(即，MV0)。TDB MVP被添加到合并候选列表以作为TDB候选。

在另一实施例中，可使用冗余校验程序来校验TDB合并候选是否与合并候选列表中已经存在的任何候选相同。如果是，则TDB合并候选是冗余的，且不需要被添加。

当合并候选列表被使用时，合并候选列表中的合并候选根据特定顺序被放置于列表中。每个合并候选可通过索引来识别。如果产生TDB合并候选以用于合并候选列表(即，于添加任何TDB合并候选之前的初始合并候选列表)中的每个MV，则多个TDB合并候选可被产生以用于初始合并候选列表中的多个MV。在一个实施例中，TDB合并候选或候选被放置于列表中的预定位置。在另一实施例中，TDB合并候选或候选可被放置于空间以及时间合并候选之后。可被添加到合并候选列表的TDB合并候选的数量可由合并候选列表的最大尺以及现存的合并候选的数量来确定。

在另一实施例中，用于合并候选的TDB MVP的使用是被自适应地应用。例如，语法元素可被用于指示单向或双向合并候选是否被用于导出对应的合并候选。

在又一实施例中，是否添加TDB合并候选可取决于与两个参考帧(即，图1中的参考帧110以及130)相关联的参考列表。例如，如果两个参考列表是相同的，则TDB合并候选将不会被添加。否则，TDB合并候选将被添加。

于另一示例中，TDB MVP可被用作HEVC中AMVP模式的候选。在此情况下，运动向量MV0可从AMVP候选列表中的MV导出。TDB MVP程序可被用于导出运动向量MV1，且TDB MVP被添加到其它方向的AMVP候选列表。备选地，TDB MVP可被用作其它方向的MV，而不需标识MVD。

当TDB MVP被用作为合并或AMVP模式中的候选时，一个或多个语法元素被用于标识双向运动向量预测子是否被使用。此外，语法元素可被显式地传送于序列、视频、图片或条带等级，例如：序列参数集(sequence parameter set，SPS)、视频参数集(video parameter set，VPS)、图片参数集(picture parameter set，PPS)或条带标头(slice header)。备选地，关于双向运动向量预测子是否被用于合并或AMVP候选列表的信息可于解码器侧被隐式地导出。于解码器侧，可根据模式选择或当前块122的相邻已编码块的运动参数，或根据参考块112和/或参考块132的运动参数隐式地导出此信息。

图2所示为根据本发明实施例的结合TDB MVP的视频编码系统的示范性流程图。如步骤210所述，确定用于当前块的给定运动向量，其中，给定运动向量是沿第一方向从当前块指出。于步骤220中，识别与第一参考帧中第一参考块相关联的参考运动向量。于步骤230中，基于参考运动向量以及给定运动向量，导出时间导出运动向量，其中，时间导出运动向量是从当前块沿不同于第一方向的第二方向指向第二参考帧的第二参考块。接着，于步骤240中，使用时间导出运动向量来作为一个预测子以编码或解码当前块的当前运动向量。

图2所示的示范性流程图是用于示例的目的。本领域技术人员可在不背离本发明精神实质的情况下，重新排列每个步骤、合并步骤、或分割步骤来实施本发明。

以上描述可使本领域的普通技术人员如特定应用及其要求的上下文提供的来实践本发明。对本领域技术人员来说，对所描述的实施例的各种修改是显而易见的，且本文定义的一般原理可被应用于其它实施例。因此，本发明并非意在限定于以上所示及所描述的特定实施例，而是要符合与此公开揭露的原理和新颖特征相一致的最宽范围。在以上详细描述中，各种具体细节被示出以便提供本发明的彻底理解。然而，本领域技术人员应知晓本发明是可被实践的。

如上所述，本发明的实施例可以由各种硬件，软件代码，或两者的组合来实现。例如，本发明的实施例可以是被集成到视频压缩芯片的一个或多个电子电路，或被集成于视频压缩软件的程序代码以执行本文所描述的处理过程。本发明的实施例还可以是执行于数字信号处理器上的程序代码，以执行本文所描述的处理过程。本发明还可包含由计算机处理器，数字信号处理器，微处理器，或现场可编程门阵列执行的多个功能。根据本发明，通过执行定义本发明所体现的特定方法的机器可读软件代码或固件代码，这些处理器可被配置为执行特定任务。软件代码或固件代码可被开发为不同的编程语言以及不同的格式或风格。软件代码还可被编译以用于不同的目标平台。然而，根据本发明的不同的软件代码的代码格式、风格及语言，以及用于配置代码以执行任务的其他方式，均不会背离本发明的精神以及范围。

在不脱离其精神或本质特征的情况下，本发明可以其它特定形式来体现。所描述的示例在所考虑的所有的方面都只是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围是由其所附的权利要求来指示的，而不是由上文的描述来指示的。在权利要求的等效范围及含义内的所有改变均包含于本发明范围之内。