专利名称：图像预测解码方法、解码装置、编码装置及数据存储媒体的制作方法
技术领域：
本发明涉及对经过压缩的数字图象进行预测解码的图象预测解码方法，尤其与对隔行扫描图象进行叠加运动补偿的图象预测解码方法、图象预测解码装置、图象预测编码装置及数据存储媒体有关。
为了对数字图象进行有效的存储或传送，需要进行压缩编码。对数字图象进行压缩编码的方法除了以JPEG和MPEG为代表的离散余弦变换(DCT)之外，还有子带、小波和分形等波形编码方法。而且，为了去除图象间的冗余信号，要采用运动补偿进行图象间预测，对差分信号进行波形编码。
这里，对基于运动补偿DCT的MPEG方式加以说明。
将输入图象分割成16×16的许多宏块进行处理。一个宏块将进一步分割成8×8的块，进行8×8的DCT，对该变换系数进行量化，将它传送出去或存储起来。这就叫做帧内编码。
另一方面，采用使块间达到匹配的块匹配等运动检测方法，从时间上相邻的其他帧的宏块中，检测出与对象宏块之间误差最小的预测宏块，基于该检出的运动量，根据前帧图象进行运动补偿，取得最佳的预测块。这样做时，表示误差最小的预测宏块的信号是运动矢量。下面将为了生成预测宏块而参考的图象，称为参考图象。
其次，求出将输入图象分割成8×8的块中作为对象的块和与其对应的预测块的差分，对其进行DCT，对其变换系数进行量化，将它与运动信息一起传送出去或存储起来。这就称为帧间编码。在接收端，使量化过的变换系数恢复为原来的差分信号后，根据上述被传送或存储的运动矢量取得与上述对象块对应的预测块，将其与上述差分信号相加而使图象再生。
MPEG2中，对隔行扫描的图象进行运动补偿时的运动补偿模式有用相同的运动矢量取得作为解码对象的块的奇数场数据和偶数场数据的帧运动补偿模式和用不同的两种运动矢量取得奇数场数据和偶数场数据的场运动补偿模式。在隔行扫描图象中，因为奇数场和偶数场在不同的瞬间被扫描，所以在奇数场和偶数场的场间运动量有时候会有大的差异。然而，在对隔行扫描图象进行运动补偿的时候，如果对奇数场和偶数场用不同的运动矢量进行运动补偿，就可以减小预测信号的误差，保持时域的析象清晰度。
由ITU-T制定的标准H.263，在对图象解码进行运动补偿的时候，不仅使用作为解码对象的对象块的运动矢量，还使用与该对象块相邻的相邻块的运动矢量来取得预测数据，对使用多种运动矢量取得的预测数据进行加权平均，生成预测块。这就叫做叠加运动补偿(overlappedmotion compensation)。通过进行叠加运动补偿，可以使与对象块对应的预测信号和与相邻块对应的预测信号的误差平均，因而可以抑制差分信号，还可以减轻以块为单位进行运动补偿时会出现的块间失真即各块边界明显可辨的现象。
因此，在将叠加运动补偿应用于隔行扫描图象的时候也要求减小预测信号的误差。然而，对隔行扫描图象有帧运动补偿模式和场运动补偿模式，有对相邻的两个块使用不同的模式进行补偿的情况。帧运动补偿模式对静止区域(扫描线间的高频成分少)是有效的，而场运动补偿模式适用于运动量大的区域(扫描线间的高频成分高)。在对象块是帧运动补偿模式而相邻块是场运动补偿模式的情况下，因为用相邻块的运动矢量取得的预测数据的扫描线间高频成分高，所以进行叠加运动补偿会将高频成分引入到对象块的预测信号中。相反，在对象块为场运动补偿模式而相邻块为帧运动补偿模式的情况下，叠加运动补偿的平均效果会降低预测信号的时间析象清晰度，使运动量大的区域的运动模糊。
本发明是借鉴了上述情况而作出的，目的在于对隔行扫描图象应用叠加运动补偿时，提供可以生成高效预测信号且提高编码效率的图象预测解码方法、图象预测解码装置、图象预测编码装置和数据记录媒体。
为了完成这一课题，本发明方案1的图象预测解码方法，在利用多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，其特征是，应能用与上对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据，可以只用运动补偿模式与上述对象区域相同的上述相邻区域的运动矢量来得到，从而生成上述最佳预测区域数据。
本发明方案2的图象预测编码方法，在对包含有多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量的图象压缩编码数据进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，这种解码方法的特征是对应能使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据，对于运动补偿模式与上述对象区域的运动补偿模式相同的上述相邻区域可用上述相邻区域的运动矢量取得；对于运动补偿模式与上述对象区域的运动补偿模式不同的相邻区域可用上述对象区域的运动矢量取得，然后生成上述最佳预测区域数据。
本发明方案3的图象预测解码方法的特征是，方案1或2记载的图象预测解码方法中，作为上述运动补偿模式包括使用相同的运动矢量来取得上述预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据的帧运动补偿模式，以及使用第1场运动矢量来取得预测区域的偶数扫描线数据而使用第2场运动矢量来取得奇数扫描线数据的场运动补偿模式。
本发明方案4的图象预测解码方法，是利用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量来取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量取得偶数扫描线数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线数据，解码时对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域上邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，这种解码方法的特征是，在上述对象区域的运动补偿模式和上述相邻区域的运动补偿模式均为场运动补偿模式的情况下，分别对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象奇数扫描线预测区域数据和使用上述相邻区域的运动矢量取得的第1奇数扫描线预测区域数据进行加权平均，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象偶数扫描线预测区域数据和使用上述相邻区域的运动矢量取得的第1偶数扫描线预测区域数据进行加权平均，将平均后的奇数、偶数场数据排列成帧结构而生成最佳预测区域数据。
本发明方案5的图象预测解码方法，是利用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量来取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据，场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量取得偶数扫描线数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线数据，解码时对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，这种解码方法的特征是，在上述对象区域是帧运动补偿模式而上述相邻区域是场运动补偿模式的情况下，对上述相邻区域的第1场运动矢量和第2场运动矢量进行平均，用相邻区域的平均帧运动矢量取得应能用与上述相邻区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据。
本发明方案6的图象预测编码方法，是利用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量来取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量来取得偶数扫描线数据而用第2场运动矢量来取得奇数扫描线数据，解码时对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，这种解码方法的特征是，在上述对象区域是帧运动补偿模式而上述相邻区域是场运动补偿模式的情况，利用上述相邻区域的第1场运动矢量和第2场运动矢量中与上述对象区域的运动矢量之差较小的运动矢量来取得应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据。
本发明方案7的图象预测解码方法，是利用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量来取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据的；场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量来取得偶数扫描线而用第2场运动矢量来取得奇数扫描线的预测数据，解码时对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，这种解码方法的特征是，在上述对象区域是场运动补偿模式而上述相邻区域是帧运动补偿模式的情况下，根据上述对象区域的第1场运动矢量、上述对象区域的第2场运动矢量以及在认为该相邻区域具有用第1场运动矢量取得偶数扫描线的预测数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线的预测数据的场运动补偿模式信息时看作与该相邻区域的帧运动矢量相等的上述相邻区域的第1场运动矢量，生成上述相邻区域的第2场运动矢量；利用上述相邻区域的第1场运动矢量和上述相邻区域的第2场运动矢量生成上述相邻预测区域数据。
本发明方案8的图象预测解码方法，是利用多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码，解码时对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，这种解码方法的特征是，在上述对象区域是帧运动补偿模式的情况，通过对上述对象预测区域数据和上述相邻预测区域数据进行加权平均来得到上述对象区域的最佳预测区域数据；在上述对象区域是场运动补偿模式的情况，只根据上述对象区域的运动矢量生成上述对象区域的最佳预测区域数据。
本发明方案9的图象预测解码方法的特征是，在方案8记载的图象预测解码方法中，上述对象区域是帧运动补偿模式时的上述对象区域的最佳预测区域数据是这样求得的首先判定与上述对象区域相邻的各相邻区域是否为场运动补偿模式；在是场运动补偿模式的情况下使该相邻区域的运动矢量用第1场和第2场进行平均；根据该各相邻区域的平均场运动矢量取得与各相邻区域相对应的预测区域数据；使上述对象预测区域数据与上述各相邻预测区域数据平均而求出最佳预测区域数据。
本发明方案10的图象预测解码装置具备输入装置、数据分析器、解码器、预测图象生成器、加法器和帧存储器，上述输入装置输入包含有多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量的图象压缩编码数据，上述数据分析器分析上述图象压缩编码数据，至少输出上述多种运动补偿模式信息、与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量和图象变换系数。上述解码器用规定的方法使上述图象变换系数还原为解压缩差分图象，上述预测图象生成器根据存储在上述帧存储器中的参考图象生成最佳预测图象，上述加法器使上述解压缩差分图象和上述最佳预测图象相加而生成并输出再生图象，同时将再生图象存入上述帧存储器中，其特征是，上述预测图象生成器是在方案1到9的各种图象预测解码方法中用来生成最佳预测区域数据的图象生成器。
本发明方案11的图象预测编码装置具备输入装置、预测数据生成器、第1加法器、编码器、可变长编码器、解码器、第2加法器、帧存储器和输出装置，通过上述输入装置输入各帧的数字图象信号，上述预测数据生成器根据存储在上述帧存储器中的参考图象生成预测数据，上述第1加法器把对象块数据与上述预测块数据的差分数据作为残差块的数据输出，上述编码器对上述残差块的数据施加信息压缩处理后输出压缩残差块的数据，上述可变长编码器对上述压缩残差块的数据施加可变长编码处理后利用上述输出装置输出编码信号，上述解码器对上述压缩残差块的数据施加信息解压缩处理后输出解压缩差分块的数据，上述第2加法器使上述解压缩差分块的数据与上述预测块的数据相加后，将再生块的数据输出的同时将它存入上述帧存储器，其特征是，上述预测数据生成器是在方案1到9的各种图象预测解码方法中用来生成与最佳预测区域数据生成相对应的预测数据的数据生成器。
本发明方案12的数据存储媒体的特点是用计算机来储存用于实现方案1到9的各种图象预测编码方法的程序。
图1是表示本发明实施例中使用的图象预测解码装置的方框图。
图2是表示本发明实施例1的图象预测解码方法中预测图象生成方法的流程图。
图3是用于说明本发明实施例的预测图象生成方法中使用的叠加运动补偿的模式图。
图4是用于说明本发明实施例的图象预测解码方法的预测图象生成方法中使用的场运动补偿的模式图。
图5是表示本发明实施例1的图象预测解码方法的预测图象生成方法的一种变形的实施例2的流程图。
图6是表示本发明实施例3的图象预测解码方法的预测图象生成方法流程图。
图7是用于说明本发明实施例3的预测图象生成方法中使用的叠加场运动补偿的模式图。
图8是表示本发明实施例4的图象预测解码方法的预测图象生成方法流程图。
图9是表示本发明实施例5的图象预测解码方法的预测图象生成方法流程图。
图10(a)、(b)是用于说明上述实施例1的预测图象生成方法的图。
图11(a)、(b)是用于说明上述实施例3的预测图象生成方法的图。
图12是表示本发明实施例6的图象预测解码方法的预测图象生成方法流程图。
图13是表示本发明实施例7的图象预测编码装置的方框图。
图14(a)、(b)、(c)是用于说明用来存储利用计算机实现上述各实施例的图象预测解码方法的程序的实施例8的数据存储媒体的图。
下面，用图1～14对本发明的实施例加以说明。
图1是表示实现本发明实施例1的图象预测解码方法的图象预测解码装置的结构方框图。
本实施例1的图象预测解码方法与本发明方案1相对应。它只根据运动补偿模式与对象区域是相同的相邻区域的运动矢量来取得相邻区域的预测区域数据，进行上述叠加运动补偿。也就是，只利用运动补偿模式与对象区域是相同的相邻区域的运动矢量来取得相邻区域的预测区域数据的第1预测区域数据，将其与用对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据平均，得到最佳预测区域数据，进行叠加运动补偿。
图1中，101是输入经压缩编码的数据的输入端子，102是对通过连线111从输入端子101输入的数据进行分析的数据分析器，103是对经过分析的数据进行变换解码的变换解码器，它由反量化器(InverseQuantizer:IQ)104和反离散余弦变换器(Inerse Discrete CosineTransformer:IDCT)105构成，110是预测图象生成器，它利用通过连线118从上述数据分析器102传送来的运动补偿模式信息和运动矢量生成预测图象，106是加法器，它使上述IDCT 105通过连线114的输出与上述预测图象生成器110通过连线119输出的预测图象信号相加，107是上述加法器106的输出通过连线115输出的输出端子，109是帧存储器，它通过上述连线115和连线116把上述加法器106的输出作为输入。
下面对结构如上所述的本实施例1的图象预测解码装置的工作情况进行说明。
将经过压缩编码的数据输入到输入端子101。在进行上述压缩编码的时候，本实施例l将图象分割成多个小区域，对各小区域进行离散余弦变换(DCT)，变换为频域。在这里，分割图象的小区域采用由8×8象素构成的块，但不一定就非得这样不可。对进行上述DCT时的变换系数用规定的量化幅度进行量化(Quantization:Q)，并进一步将量化结果进行可变长编码(Variable Length Coding:VLC)。而且，利用图象的帧间相关性，提取用与残差最小的运动补偿模式相对应的运动矢量进行运动补偿了的预测区域数据和编码对象区域的数据的差分(所谓残差是指对象区域的数据与与其相对应的预测区域的数据之差)，对该残差进行DCT变换后量化。在上述经过压缩编码的数据中，包含了进行上述量化(Quantization)时的量化幅度、进行上述量化而得到的变换系数、与上述残差最小的运动补偿模式相对应的运动矢量和上述运动补偿模式信息。作为运动补偿模式有MPEG2中采用的帧运动补偿模式和场运动补偿模式，还有H.263中采用的叠加运动补偿模式。以上是对编码方面所作的说明。
参照图1，数据分析器102对输入到输入端子101的数据进行分析。将量化幅度和被量化的变换系数通过连线112传送给变换编码器103，运动补偿模式信息和运动矢量通过连线118被输出到预测图象生成器110。在变换解码器103，使被量化过的变换系数解压缩而还原为解压缩残差数据。本实施例1中，用反量化器104对用量化幅度量化过的变换系数进行反量化；用反离散余弦变换器(IDCT)105使频域变换系数变换成空域信号。
在预测图象生成器110，根据上述运动补偿模式信息，用对应的运动矢量生成读取帧存储109的地址120，根据存储在帧存储器109中的图象生成预测块(通过117到119)。
将在上述预测图象生成器110中生成的通过119输出的预测块和经过上述IDCT 105解压缩的残差块输入到加法器106，使两者相加生成再生块输出到连线115。这样再生的图象在通过连线116存入帧存储器109的同时，输出到输出端子107。虽然图中未曾标明，但在输出端子107可以连接显示器显示图象，还可以接图象加工处理电路对图象进行加工处理。
下面对预测图象生成器110的工作情况加以说明。
生成预测图象的时候，利用运动补偿模式信息和对应的运动矢量。作为运动补偿模式，如上所述，本实施例1至少包含3种模式，即帧运动补偿模式、场运动补偿模式和叠加运动补偿模式。帧运动补偿模式利用相同的运动矢量取得解码对象块的奇数场数据和偶数场数据。也就是说，对象块的各座标值对奇数场和偶数场都加上相同的矢量值，生成在帧存储器109的各项测值的地址。
场运动补偿模式利用互不相同的2种运动矢量取得对象块的奇数场预测值和偶数场预测值。也就是说，对象块的奇数场各座标值加上奇数场运动矢量的值，对象块的偶数场的各座标值加上偶数场运动矢量的值，生成在帧存储器109的与对象块各座标值相对应的各预测值的地址。
如果用图来对它进行说明，那末图4是说明帧运动补偿的模式图。图象422是作为解码对象的对象图象，图象423是为了生成预测信号而用作参考的参考图象。块400作为再生对象块，求出401～408行的象素预测值。如果设MV0_f1和MV0_f2分别为对象块的奇数场运动矢量和偶数场运动矢量，则在401、403、405和407各行的象素座标值上加MV0_f1，在402、404、406和408各行的象素座标值上加MV0 f2，这样得出的值就是参考图象423中各象素的座标值。401、403、405和407行的预测信号分别为411、413、415和417行；402、404、406和408行的预测信号分别为412、414、416和418行。
图3是用来说明叠加运动补偿模式的模式图。图象306是作为解码对象的对象图象，图象307是为了生成预测信号而作为参考的参考图象。块300是再生对象块、要求出该块中各象素的预测值。设块301、302、303和304是与块300相邻的块。以前的技术只对帧运动补偿模式采用叠加运动补偿，所以这里就考虑帧运动补偿模式的情况。
设MV0、MV1、MV2、MV3和MV4分别为块300、301、302、303和304的帧运动矢量。在位于对象块300左上角的象素305的座标值加上上述各块的运动矢量。将它作为参考图象307的8×8块中左下角的座标，就可以得到各预测块。在上述图象305的座标值上分别加上运动矢量MV0、MV1、MV2、MV3和MV4而得到的预测块分别为块310、311、312、313和314。对这些块中的各象素进行加权平均就成了对象块300最佳预测块的数据。在本实施例1中，对使用对象块的运动矢量取得的数据加上权值4，对使用相邻块的运动矢量取得的数据加上权值1，再用8平均。不过，也可以采用别的加权值。另外，也可以不用块311、312、313和314的全部，而只利用其一部分，比如利用各相邻块中与对象块相邻的那半边进行平均也可以。还有，对于相邻块虽然介绍了利用相邻的4个块进行平均的情况，但也可以根据具体情况只用左邻和上邻的块进行平均，或者只用左邻的块进行平均。
图2是本发明实施例1的预测图象生成方法流程图。首先，在步骤202输入作为解码对象的块(以下称为对象块)的运动补偿模式信息，即帧或场的运动补偿模式信息。在步骤203，对作为叠加对象的相邻区域(以下称为相邻块)的模式与对象块的模式进行比较。例如，如图10(a)所示，对象区域1001的运动补偿模式与各相邻区域1002、1003、1004和1005的运动补偿模式完全相同的情况(图中，Fr为帧运动补偿模式，Fi为场运动补偿模式)，在步骤204，用对象块的运动矢量MV0取得对象预测区域数据，而用相邻块的运动矢量Mvi(i=1,2,3,4)取得第1预测区域数据。然后，在步骤205，用下式(式1)对对象预测区域数据Po和第1预测区域数据Pi进行平均，生成最佳预测区域数据P。
〖式1〗P=4Po+Σi=14Pi8]]>在上述步骤203，如图10(b)所示，在上述对象区域的运动补偿模式不是与所有相邻区域的运动补偿模式相同的情况下，进入步骤206用对象块1001的运动矢量MV0取得对象预测区域数据，而用模式与对象区域相同的相邻区域1002的运动矢量Mvi(i=1,2,…,n，这里的n是模式与对象区域相同的相邻区域数，图10(b)的情况n=1)取得第1预测区域数据。而且，用下式(式2)进行平均而生成最佳预测区域数据。
〖式2〗P=4Po+Σi=1nPi4+n]]>在步骤207，将上述求出的最佳预测数据输出到加法器106，在该加法器106内相加。在步骤208，判断当前的对象区域是否为最后的对象区域，在成为最后的对象区域之前，返回步骤202重复上述动作，生成最佳预测数据。
在实施例1的这种图象预测解码方法，在对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿的时候，只利用运动补偿模式与对象区域相同的相邻区域的运动矢量，取得第1预测区域数据作为相邻区域的预测区域数据，将它与用对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据平均而得到最佳预测区域数据，进行叠加运动补偿。也就是说，对对象区域与相邻区域之间运动补偿模式相同的那些块，即对象区域与相邻区域是帧运动补偿模式的那些块或是场运动补偿模式的那些块，进行叠加平均。
从而，利用对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿也可以收到不将高频成分引入到静止区域的效果。即，与对象块是帧运动补偿模式的情况相反，由于相邻块是场运动补偿模式，所以不会出现用相邻块的运动矢量取得的预测数据的扫描线的高频成分高以及因进行叠加运动补偿而将高频成分引入到对象块的预测信号之中的情况。此外，也不至于降低运动量大的区域的时间析象清晰度。也就是说，也对象块是场运动补偿模式的情况相反，由于相邻块是帧运动补偿模式，所以叠加运动补偿的平均效果不会降低预测信号的时间析象清晰度，不会使运动量大的区域的运动模糊。
实施例2图5是本发明实施例1一种变形的实施例2的图象预测解码方法中生成预测图象的方法流程图。
本实施例2的图象预测解码方法与方案2相对应，对运动补偿模式与对象区域相同的相邻区域，根据该相邻区域的运动矢量取得相邻区域的预测区域数据作为第1预测区域数据；对运动补偿模式与对象区域不同的相邻区域，根据对象区域的运动矢量取得该相邻区域的预测区域数据作为第2预测区域数据。将对象预测区域数据与第1、第2预测区域数据进行平均即得到最佳预测区域数据。这样来进行叠加运动补偿。
图5是本实施例2的流程图，与图2的流程图基本一致，但在步骤503进行判定时模式不同，即，不是所有相邻区域的运动补偿模式都与对象区域的运动补偿模式相同的情况，在步骤510用对象区域1001的运动矢量MV0取得对象预测区域数据；用与对象区域相同模式(Fr)的相邻区域1002的运动矢量MVi(i=1,2,…,n，这里的n是模式(Fr)与对象区域相同的相邻区域数)取得第1预测区域数据；对不同模式(Fi)的相邻区域1003、1004和1005，用对象块的运动矢量MV0取得第2预测区域数据。然后，在步骤511用下式(式3)对对象预测区域数据Po和第1、第2预测区域数据Pi,Pj进行平均，生成最佳预测数据。
〖式3〗P=4Po+Σi=1nPi+Σj=14-nPj8]]>图5所示的实施2的流程与图2的流程有所不同，不论运动补偿模式相同(经过步骤504的情况)还是不同(经过步骤510的情况)，都要经过同样的平均步骤511。这样，由于采用相同的平均式，所以它的运算处理程序可以比实施例1的简单。
本实施例2这样的图象预测解码方法，对于运动补偿模式与对象区域相同的相邻区域，根据该相邻区域的运动矢量取得相邻区域的第1预测区域数据；对于运动补偿模式与对象区域不同的相邻区域，根据对象区域的运动矢量取得相邻区域的第2预测区域数据；使对象预测区域数据与上述第1、第2预测区域数据平均，得出最佳预测区域数据，进行叠加运动补偿。
所以，与上述实施例1一样，在对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿的时候，利用对象区域和相邻区域之间运动补偿模式相同的那些块，即对象区域和相邻区域均为帧运动补偿模式的那些块或均为场运动补偿模式的那些块进行叠加平均，所以也与上述实施例1一样，通过对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿可以解决将高频成分引入静止区域或使运动量大的区域的时间析象清晰度下降的问题。
实施例3
图6是表示本发明实施例3的图象预测解码方法中生成预测图象的方式的流程图。
本实施例3与方案4相对应，在对象区域和相邻区域均为场预测模式的情况下采用叠加运动补偿方法。
首先，在步骤602输入对象块的运动补偿模式信息(帧运动补偿模式或场运动补偿模式)。
在步骤603，对对象块的运动补偿模式与相邻块的运动补偿模式进行比较。在运动补偿模式不同的情况，即对象区域和相邻区域模式不完全相同(在步骤603为NO)的情况，在步骤604就采用与图2的步骤206或图5的510、511同样的方法处理，生成最佳预测区域数据。
然后，将该最佳预测区域数据在步骤610输出到加法器106。
在步骤603判定运动补偿模式完全相同(在步骤603为YES)的情况，在步骤605便检查对象块和相邻块是否均为场预测模式。
如果不是那样，在步骤606就利用对象块的运动矢量MV0取得对象预测区域数据；利用相邻块的运动矢量MV1取得第1预测区域数据。
而且，在步骤607，使对象预测区域数据与第1预测区域数据平均，生成最佳预测区域数据。
对象块与相邻块均为场预测模式的情况，在步骤608中，用对象区域的奇数场运动矢量MV0-f1取得对象奇数场预测区域数据；用对象区域的偶数场运动矢量MV0-f2取得对象偶数场预测区域数据；用相邻区域的奇数场运动矢量MVi(i=1,2,3,4)-f1取得各相邻区域的第1奇数场预测区域数据(i)；以及用相邻区域的偶数场运动矢量MVi(i=1,2,3,4)-f2取得各相邻区域的第1偶数场预测区域数据(i)。
然后，在步骤609，如图11(a)所示，分别用上述公式(式1)对对象奇数场预测区域数据P1o和和第1奇数场预测区域数据P2o～P5o进行平均；同样对对象偶数场预测区域数据P1e和第1偶数场预测区域数据P2e～P5e进行平均。将平均后所得的奇数场和偶数场数据Pmo和Pme，如图11(b)所示排列成帧结构，生成与对象区域1101相对应的最佳预测区域数据。
接着，将上述最佳预测区域数据在步骤610输出到加法器106。
在步骤611，判定是否为最后的对象区域。在达到最后之前返回步骤602，重复以上工作，直到生成最佳预测区域数据，输出到加法器106。
图7是用来说明上述步骤608和609进行的叠加场运动补偿模式图。
图7中的图象706是对象图象，块700是对象块。
块701、702、703和704是相邻块。
图象707是为了取得预测数据的参考图象。
对象块700具有场测模式，用奇数场运动矢量取得的预测数据用711、713、715和717行表示，用偶数场运动矢量取得的预测数据用712、714、716和718行表示。
相邻块701也具有场预测模式，用其奇数场运动矢量取得的预测数据用721、723、725和727行表示，用偶数场运动矢量取得的预测数据用722、724、726和728行表示。
而且，在进行平均的时候，使711行与721行及其他相邻块的对应行进行平均；使712行与722行及其他相邻块的对应行进行平均；使713行与723行及其他相邻块的对应行进行平均；……那样来使相同场的象素值平均。
这样，在本实施例3对隔行扫描的图象采用叠加运动补偿时，由于对对象区域和相邻区域是场运动补偿模式的那些块进行叠加平均和叠加运动补偿，所以也可以解决将高频成分引入静止区域或使运动量大的区域的时间析象清晰度下降的问题(要确认这是否合适)。
另外，在上述实施例3的步骤603，对运动补偿模式作判定，判定对象区域和相邻区域是否完全相同。如果不是，可以在步骤604进行与图2的步骤206相同的处理，也可以进行与图5的步骤510、511相同的处理。
而且，实施例3中的步骤603，即使对象区域和相邻区域的预测模式不完全相同，也可以在对象区域与相邻区域的一部分是相同预测模式的情况下，进行与图6步骤608、609相当的处理，采用图2步骤206的式(数．2)进行平均的方法；或者进一步采用图5步骤510、511的式(数．3)的平均方法，不仅对对象预测区域数据与第1预测区域数据进行平均，还对对象预测区域数据与第1、第2预测区域数据进行平均，以提高预测精度。
实施例4图8是表示本发明实施例4的图象预测解码方法中生成预测图象的方法流程图。
本实施例4与方案5和7相对应，是在对象区域和相邻区域具有不同的预测模式情况下也可采用叠加运动补偿的一种方法。
步骤802和803与前面已介绍过的实施例2的步骤502和503以及实施例3的步骤602和603相同。
而且，在对象块和相邻块的预测模式相同的情况下，在步骤804进行与实施例3中介绍的图6步骤604相同的处理。
下面对对象区域与相邻区域的预测模式不同的情况进行说明。
在步骤805，判定对象块与帧预测模式，而相邻块是否至少有1个为场预测模式。
如果是那样则进入步骤806。
在步骤806，对相邻块中有场模式的情况，使所具有的2种场运动矢量(即奇数场运动矢量和偶数场运动矢量)平均，生成帧运动磁量MV1’。
在步骤807，用对象块的运动矢量MV0取得对象预测区域数据；用上述相邻块具有的经过平均得出的帧运动矢量MV1’取得第1预测区域数据。
接着，对对象预测区域数据和第1预测区域数据进行平均，生成最佳预测区域数据(步骤808)，输出到加法器106(步骤809)。
在上述步骤805的判定为no的情况，对象块为场预测模式，而相邻块为帧预测模式。
在步骤810，根据对象块的第1、第2场运动矢量(MV0-f1、MV0-f2)和相邻块的帧运动矢量(MV1)，生成相邻块具有第1、第2场运动矢量时的第1、第2场运动矢量。
在本实施例4中，设相邻块的第1、第2场运动矢量为(MV1-f1、MV1-f2)，由于MV1-f1=MV1，根据MV1-f1-MV1-f2=MV0-f1-MV0-f2的关系，求MV1-f2。利用这样求得的相邻块的第1、第2场运动矢量，在步骤811，用MV0-f1取得对象奇数场预测区域数据；用MV0-f2取得对象偶数场预测区域数据；用MVi(i=1,2,3,4)-f1取得各相邻区域的第1奇数场预测区域数据(i)；用MVi(i=1,2,3,4)-f2取得各相邻区域的第1偶数场预测区域数据(i)。
在步骤812，用上述的式1分别对对象奇数场预测区域数据和第1奇数场预测区域数据(ⅰ)进行平均；对对象偶数场预测区域数据和第1偶数场预测区域数据(ⅰ)进行平均，使平均后的奇数、偶数场数据如图12(a)所示的那样排列成帧结构，生成最佳预测区域数据。
即，本实施例4是在对象块与相邻相块的运动补偿模式不同的情况下，使相邻块的运动补偿模式适用于对象块的运动补偿模式。
本实施例4在对隔行扫描的图象采用叠加运动补偿的时候，在对象块是帧预测模式而相邻块是场预测模式的情况下使相邻块的2种场运动矢量平均，生成设想相邻块具有帧运动矢量情况的平均帧运动矢量，同时进行帧预测模式情况的处理；在对象块为场预测模式而相邻块为帧预测模式情况下，根据对象区域的场运动矢量和相邻块的帧运动矢量，生成设想相邻块具有2种场运动矢量情况的相邻块的第1、第2场运动矢量，而且，进行对象区域和相邻区域均为场预测模式情况的处理，进行叠加平均。这样，在对象区域是帧运动补偿模式而上述相邻区域为场运动补偿模式的情况下，由于通过上述相邻区域的第1场运动矢量和第2场运动矢量进行平均后得出的相邻区域平均帧运动矢量来取得应能用与对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据，所以通过对对象区域和相邻区域进行叠加运动补偿也可以解决将高频成分引入静止区域或使运动量大的区域的时间析象清晰度下降的问题。
另外，在实施例4的步骤803，在对象区域与相邻区域的预测模式不完全相同而对象区域与相邻区域的一部分的预测模式相同的情况下，对预测模式相同的对象区域和相邻区域进行相当于步骤810、811和812的处理，可以利用图2步骤206的公式(式2)的平均方法，或利用图5步骤510和511的公式(式3)的平均方法进一步提高预测精度。
图9是表示本发明实施例5的图象预测解码方法中生成预测图象的方法流程图。
本实施例5的图象预测解码方法与方案6相对应，它用步骤904取代实施例4中图8的步骤806，在对象块具有帧预测模式而相邻块具有场预测模式的情况，采用与对象块的帧运动矢量接近的相邻块的场运动矢量。
如步骤901和902所示，在对象块的帧运动矢量MV0与相邻块的奇数场运动矢量MV1-f1之差，比对象块的帧运动矢量MV0与相邻块的偶数场运动矢量MV1-f2之差小的情况下，把相邻块的平均帧运动矢量MV1’作为相邻块的奇数场运动矢量MV1-f1；在对象块的帧运动矢量MV0与相邻块的偶数场运动矢量MV1-f2之差，比对象块的帧运动矢量与相邻块的奇数场运动矢量MV1-f1之差小的情况下，把相邻块的平均帧运动矢量MV1’作为相邻块的偶数场运动矢量MV1-f2。然后，分别利用对象块的帧运动矢量MV0和相邻块的平均帧运动矢量MV1’取得对象预测区域数据和第1预测区域数据(807)。除此之外的其他处理与实施例4相同。
就这样，本实施例5更换了实施例4图8的步骤806，在对象块具有帧预测模式而相邻块具有场预测模式的情况下，由于为了得到相邻区域的预测数据而利用了与对象块的帧运动矢量相近的相邻块的场运动矢量，所以就象实施例4一样，可以解决将高频成分引入静止区域或使运动量大的区域的时间析象清晰度下降的问题，还能够进行更高精度的叠加运动补偿。
实施例6图12是表示本发明实施例6的图象预测解码方法中生成预测图象的方法流程图。
本实施例的图象预测解码方法与方案9相对应，在对象区域是帧运动补偿模式情况进行叠加运动补偿；在对象区域是场运动补偿模式情况不进行叠加运动补偿，也就是说，不进行对对象预测区域数据与相邻预测区域数据的加权平均。
下面，参照图12的流程图对本实施例6的图象预测解码方法的工作情况加以说明。
首先，在步骤1202输入作为解码对象的对象块的运动补偿模式信息，即该对象块是帧运动补偿模式还是场运动补偿模式的信息。
在步骤1203，判定对象块是否为帧(Fr)模式。
然后，在对象块是Fr模式情况下，在步骤1204用对象区域的运动矢量取得第0预测区域数据，在步骤1205判定第ⅰ相邻区域(i=1,2,3,4)是否为场(Fi)模式。如果是Fi模式，则在步骤1206在第1、第2场内对运动矢量(MV)进行平均，进入步骤1207；如果步骤1205判定相邻区域是Fr模式(不是Fi模式)，则直接进入步骤1207。在ⅰ=1,2,3,4的几个相邻区域都通过步骤1205(和1206)之后，在步骤1207用相邻的第ⅰ(i=1,2,3,4)个象素的MVi取得第ⅰ个预测区域数据，在步骤1208，对上述第0～4的预测区域数据进行平均后作为最佳预测数据。在步骤1209输出最佳预测数据。
另一方面，对于在上述步骤1203判定对象块不是Fr模式而是Fi模式的情况，只进行与上述步骤1204相同的步骤1204a。在步骤1208a将第0预测数据作为最佳预测数据。在步骤1209输出最佳预测数据。
按照本实施例6的图象预测解码方法，对对象图象为帧模式的情况进行对象图象和相邻象素的叠加运动补偿；对对象图象为场模式的情况不进行对象图象和相邻象素的叠加运动补偿。所以，通过叠加运动补偿可以解决无用高频成分引入静止区域或运动量大的区域时间析象清晰度下降的问题。
实施例7下面，对与本发明的图象预测解码装置相对应的图象预测编码装置加以说明，此图象预测编码装置将要用该图象预测解码装置的图象预测解码方法来解码的编码信号进行编码。
图13是与方案10相对应的本发明实施例7的图象预测编码装置的方框图。图中，1301a是输入各帧的数字图象信号的输入端。1301是块化器，它把由输入端子1301a输入的数字图象信号分割成由作为编码处理单位的16×16象素构成的块(图象空间)，输出与各块对应的图象数据。1300c是预测数据生成器，决定与从块化器1301输出的当前处理帧中的对象块数据相对应的预测模式(帧预测模式或场预测模式)，生成预测数据(预测块的数据)，它由运动检测器1314和运动补偿器1315构成。1302是第1加法器，把上述对象块数据与预测块数据之差分数据作为残差块的数据(预测误差信号)输出。1300a是编码器，对第1加法器1302的输出进行信息压缩处理而输出压缩残差块数据，它由离散余弦变换器(DCT)1304和量化器1305构成。1311是可变长编码器(VLC)，对编码器1300a的输出进行可变长度编码处理，向输出端子1301b输出编码信号。1300b是解码器，对上述编码器1300a的输出进行信息解压缩处理，输出解压缩差分块数据，它由反量化器1308和反离散余弦变换器(IDCT)1309构成。1310是第2加法器，把解压缩差分块的数据与上述预测块的数据相加而输出再生块的数据。1313是帧存储器，存储上述第2加法器1310的输出(再生块的数据)作为下一处理帧的参考图象数据，此参考图象数据被提供给上述预测数据生成器1300c。
结构如上所述的本实施例7的图象预测编码装置的工作情况介绍如下。
数字图象信号输入到输入端子1301a，在块化器1301对该图象信号进行块化后，作为编码对象的对象块的数据被输入到运动检测器1314。另一方面，存储在帧存储器1313的过去的再生图象(参考图象)的数据被输入到运动检测器1314。在上述运动检测器1314决定对象块的预测模式，用块匹配等方法，根据与当前处理帧对应的参考图象数据给出预测块(该预测块的图象数据相对对象块的图象数据误差最小)，将给出预测块的运动位移信息作为运动矢量输出。作为预测模式有已经介绍过的帧预测模式和场预测模式。模式的决定用与MPEG2相同的方法进行。这里已决定的预测模式与运动矢量一起送给可变长编码器1311和运动补偿器1315。
从而，此运动矢量通过帧存储器1313输入到运动补偿器1315。运动补偿器1315在根据与当前处理帧相对应的参考图象数据生成与上述对象块相对应的预测块数据的同时，上述运动矢量被传送给可变长编码器1311(VLC)，并被变换成可变长码输出到输出端子1301b。
上述对象块的数据和预测块的数据在第1加法器1302进行运算处理，求出两种图象数据的差分数据作为残差块的数据。
接着，对上述残差块的数据进行信息压缩处理。也就是，上述残差块的数据在离散余弦变换器(DCT)1304进行离散余弦变换(DCT)处理，变换成频率成分。虽然这里采用8×8象素构成的块作为分割上述数据的小区域，但并不是一定非得这样。进一步，此高频成分在量化器1305进行量化变换成量化系数，作为压缩块的数据输出。此压缩块的数据在可变长编码器(VLC)1311变换为可变长码，与包括上述运动矢量在内的其他方面信息的编码数据一起，作为图象编码信号从输出端子1301b输出。
另一方面，对上述压缩块的数据用解码器1300b施行信息解压缩处理。即，上述压缩块的数据通过反量化器1308进行反量化变换成频率成分，再将此频率成分用反离散余弦变换器(IDCT)1309还原为空域数据。此空域数据就是对应上述残差块数据的还原信号(解压缩块的数据)。此解压缩块的数据通过第2加法器1310与上述预测块的数据相加，其结果作为再生块的数据存入帧存储器1313。
本实施例7的这种图象预测编码装置是与上述实施例1～6的图象预测解码装置相对应的图象预测编码装置，也就是说，它可以生成上述图象预测解码装置要进行图象预测解码的编码信号。在这里，该各图象预测编码装置在上述预测数据生成器1300c生成与上述各实施例1～6的图象预测解码方法的最佳预测区域数据的生成相对应的预测数据。
将用于实现上述实施例1～6的图象预测解码方法的图象预测解码程序，或用于实现上述实施例7的图象预测编码装置的图象预测编码方法的编码程序，记录到软盘等数据存储媒体中，就可以容易地在独立的计算机系统上进行上述实施例所示的处理。
图14表示利用存储上述实施例1～6的图象预测解码方法的图象预测解码程序或上述实施例7的图象预测编码方法的图象预测编码程序的软盘，说明通过计算机系统来实现的情况的图。
图14(b)表示从正面看本发明实施例8的软盘的外观、断面结构和软盘，图14(a)是记录媒体主体部分软盘的物理格式的例子。软盘FD装在外罩F内，盘的表面从外圈向内圈形成许多同心圆状的磁道Tr。各磁道沿角度方向分割成16个区段Se。所以，在存储上述程序的软盘上，上述程序的数据就被记录在上述软盘上面被分配的区域。
图14(c)表示在软盘FD上记录和再生上述程序的结构。在软盘FD上记录上述程序时，计算机系统Cs通过软盘驱动器写入上述程序的数据。而且，在计算机系统中利用软盘上的程序建立上述图象预测解码方法时，利用软盘驱动器从软盘上读出程序传送给计算机系统。
上述介绍是用软盘作为数据记录媒体来说明的，用光盘也同样可行，而且，记录媒体不限于这些，利用IC卡、ROM盒式磁带等可以记录程序的其他记录媒体同样可以实现。
按照本发明方案1的图象预测解码方法，在利用多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，那末由于应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据，可以只用运动补偿模式与上述对象区域相同的上述相邻区域的运动矢量获得，从而生成上述最佳预测区域数据，所以对隔行扫描图象进行叠加运动补偿也不会将高频成分引入静止区域，而且不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题，可以收到减小预测信号误差的效果。
按照本发明方案2的图象预测解码方法，对包含有多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量的图象压缩编码数据进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，那末由于应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据，对运动补偿模式与上述对象区域的运动补偿模式相同的上述相邻区域可以用上述相邻区域的运动矢量获得；对运动补偿模式与上述对象区域的运动补偿模式不同的相邻区域可以用上述对象区域的运动补偿模式获得，从而生成上述最佳预测区域数据，所以对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿也不会将高频成分引入静止区域，而且不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题，可以收到减小预测信号误差的效果。
按照本发明方案3的图象预测解码方法，由于在方案1或2的图象预测解码方法中，作为上述运动补偿模式包括用相同的运动矢量取得上述预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据的帧运动补偿模式，以及用第1场运动矢量取得预测区域的偶数扫功线数据而用第2场运动矢量取得预测区域的奇数扫描线数据的场运动补偿模式，所以可以收到上述方案1或2的效果。
如果按照本发明方案4的图象预测解码方法，在利用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量(其中的帧运动补偿模式信息是使用相同的运动矢量取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式信息是使用第1场运动矢量取得偶数扫描线的数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线的数据)，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，那末由于在上述对象区域的运动补偿模式与上述相邻区域的运动补偿模式均为场运动补偿模式的情况下，分别对用上述对象区域的运动矢量取得的对象奇数扫描线预测区域数据和用上述相邻区域的运动矢量取得的第1奇数扫描线预测区域数据进行加权平均，对用上述对象区域的运动矢量取得的对象偶数扫描线预测区域数据和用上述相邻区域的运动矢量取得的第1偶数扫描线预测区域数据进行加权平均，使平均后的奇数、偶数场数据排列成帧结构，生成最佳预测区域数据，所以在对象区域和相邻区域均为场预测模式的情况，采用叠加运动补偿方法对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿不会将高频成分引入静止区域，而且也不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题，可以收到减小预测信号误差的效果。
按照本发明方案5的图象预测解码方法，在利用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量(其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量取得偶数扫描线数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线数据)，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，那末由于在上述对象区域是帧运动补偿模式而上述相邻区域是场运动补偿模式的情况，对应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据，可以用对上述相邻区域的第1场运动矢量和第2场运动矢量进行平均后的相邻区域平均帧运动矢量来获得，所以在对象区域是帧运动补偿模式而上述相邻区域是场运动补偿模式的情况，利用对上述相邻区域的第1场运动矢量和第2场运动矢量进行平均所得的相邻区域平均帧运动矢量来获取应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据，即，就是在帧运动补偿模式区域与场运动补偿模式区域相邻的情况下，利用对象区域的运动补偿的预测模式适当地更换叠加方法，也不会将高频成分引入帧预测模式区域，而且也不会降低场预测模式区域的时间析象清晰度，可以减小预测信号的误差。另外，对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿也不会将高频成分引入静止区域，不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题，可以收到减少预测信号误差的效果。
按照本发明方案6的图象预测解码方法，在利用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量(其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量取得偶数扫描线数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线数据)，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，那末由于在上述对象区域是帧运动补偿模式而上述相邻区域是场运动补偿模式的情况，利用上述相邻区域的第1场运动矢量和第2场运动矢量中与上述对象区域的运动矢量之差较小的那个运动矢量来获取应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据，所以在帧运动补偿模式的区域与场运动补偿模式的区域相邻的情况，利用对象区域的运动补偿的预测模式适当地更换叠加方法，也不会将高频成分引入帧预测模式区域，而且也不会降低场预测模式区域的时间析象清晰度，可以减小预测信号的误差。另外，在对象块是帧预测模式而相邻块是场预测模式的情况，利用与对象块的帧运动矢量接近的相邻块的场运动矢量对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿也不会将高频成分引入静止区域，而且，也不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题，可以收到减小预测信号误差的效果。
按照本发明方案7的图象预测解码方法，在利用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量(其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式是用第1场运动矢量取得偶数扫描线的预测数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线的预测数据)，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据。由于在对象区域是场运动补偿模式而上述相邻区域是帧运动补偿模式情况下，根据上述对象区域的第1场运动矢量、上述对象区域的第2场运动矢量以及在认为该相邻区域具有用第1场运动矢量取得偶数扫描线的预测数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线的预测数据的场运动补偿模式信息时看作与该相邻区域的帧运动矢量相等的第1场运动矢量生成上述相邻区域的第2场运动矢量；利用上述相邻区域的第1场运动矢量和上述相邻区域的第2场运动矢量生成上述相邻预测区域数据，所以在对象区域是场运动补偿模式而上述相邻区域是帧运动补偿模式的情况，根据上述对象区域的第1场运动矢量、上述对象区域的第2场运动矢量和在认为该相邻区域具有用第1场运动矢量取得偶数扫描线的预测数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线的预测数据的场运动补偿模式信息时看作与该相邻区域的帧运动矢量相等的上述相邻区域的第1场运动矢量生成上述相邻区域的第2场运动矢量，用上述相邻区域的第1场运动矢量和上述相邻区域的第2场运动矢量生成上述相邻预测区域数据，这样，在对象区域和相邻区域具有不同预测模式的情况下也不会因为采用叠加运动补偿方法对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿而将高频成分引入静止区域，而且也不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题，可以收到减小预测信号的误差的效果。
按照本发明方案8的预测解码方法，在利用多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据。由于在上述对象区域是帧运动补偿模式情况，通过对上述对象预测区域数据和上述相邻预测区域数据进行加权平均得到上述对象区域的最佳预测区域数据；在上述对象区域是场运动补偿模式情况，只利用上述对象区域的运动矢量生成上述对象区域的最佳预测区域数据，所以对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿也不会将高频成分引入静止区域，而且也不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题，可以收到减小预测信号误差的效果。
按照本发明方案9的图象预测解码方法，在方案8的图象预测解码方法中，上述对象区域是帧运动补偿模式情况的上述对象区域的最佳预测区域数据是这样求得的首先，判定与上述对象区域相邻的各相邻区域是否为场运动补偿模式，在是场运动补偿模式情况将该相邻区域的运动矢量用第1场和第2场进行平均，根据该各相邻区域的平均场运动矢量取得与各相邻区域相对应的预测区域数据，对上述对象预测区域数据与上述各相邻预测区域数据进行平均，求出最佳预测区域数据。所以可以收到上述方案8的效果。
按照本发明方案10的图象预测解码装置，则具备输入装置、数据分析器、解码器、预测图象生成器、加法器和帧存储器。在上述输入装置输入包含有多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量的图象压缩编码数据。上述数据分析器对上述图象压缩编码数据进行分析，至少输出上述多种运动补偿模式信息、与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量和图象变换系数。上述解码器用规定的方法使上述图象变换系数还原为解压缩差分图象。上述预测图象生成器根据存储在上述帧存储器内的参考图象生成最佳预测图象。上述加法器使上述解压缩差分图象和上述最佳预测图象相加而生成并输出再生图象同时将再生图象存入上述帧存储器。上述预测图象生成器在方案1～9中一个所述的图象预测解码方法中均用来生成最佳预测区域数据。所以，本发明方案10提供的图象预测解码装置实现的图象预测解码方法具有如下效果对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿也不会将高频成分引入静止区域，而且不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题。
按照本发明方案11的图象预测编码装置，则具备输入装置、预测数据生成器、第1加法器、编码器、可变长编码器、解码器、第2加法器、帧存储器和输出装置。通过上述输入装置输入各帧的数字图象信号。上述预测数据生成器根据存储在帧存储器内的参考图象生成预测数据。上述第1加法器将对象块的数据与上述预测块的数据之差分数据作为残差块的数据输出。上述编码器对上述残差块的数据施加信息压缩处理后输出压缩残差块的数据。上述可变长编码器对上述压缩残差块的数据进行可变长编码处理后用上述输出装置输出编码信号。上述解码器对上述压缩残差块的数据施加信息解压缩处理后输出解压缩差分块的数据。上述第2加法器将上述解压缩差分块的数据与上述预测块的数据相加后输出再生块的数据，同时将它存入上述帧存储器。上述预测数据生成器在方案1～9中一个所述的图象预测解码方法中均用来生成与最佳预测区域数据生成相对应的预测数据。所以，这种图象预测解码方法具有如下效果对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿也不会将高频成分引入静止区域，而且不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题。本发明可以提供与这种图象预测解码方法相对的编码装置。
按照本发明方案12的数据记录媒体，由于利用计算机来存储用于实现方案1～8中一个记载的图象预测解码方法的程序。这种图象预测解码方法具有如下效果对隔行扫描的图象进行叠加运动补偿也不会将高频成分引入静止区域，而且也不会出现叠加运动补偿的平均效果使预测信号的时间析象清晰度下降，使运动量大的区域的运动模糊的问题。本发明可以提供存储有可实现这种图象预测解码方法的程序的记录媒体。
权利要求
1．一种图象预测解码方法，该解码方法在将利用多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，其特征在于可以只利用具有与上述对象区域相同的运动补偿模式的上述相邻区域的运动矢量得到应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量获得的相邻预测区域数据，从而生成上述最佳预测区域数据。
2．一种图象预测解码方法，该解码方法在对包含有多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的运动矢量的图象压缩编码数据进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的对象预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，其特征在于，对应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的相邻区域运动矢量取得的相邻预测区域数据，对于运动补偿模式与上述对象区域的运动补偿模式相同的上述相邻区域可以用上述相邻区域的运动矢量取得，对于运动补偿模式与上述对象区域的运动补偿模式不同的相邻区域可以用上述对象区域的运动矢量取得，从而生成上述最佳预测区域数据。
3．如权利要求1或2所述的图象预测解码方法，其特点在于作为上述运动补偿模式包括用相同的运动矢量取得上述预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据的帧运动补偿模式，和用第1场运动矢量取得预测区域的偶数扫描线数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线数据的场运动补偿模式。
4．一种图象预测解码方法，该解码方法在将用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量对对象区域的预测区域的数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量来取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量来取得偶数扫描线的数据而用第2场运动矢量来取得奇数扫描线的数据，对作为解码对象的对象区域，对用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，其特征在于在上述对象区域的运动补偿模式和上述相邻区域的运动补偿模式均为场运动补偿模式的情况，对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象奇数扫描线预测区域数据和使用上述相邻区域的运动矢量取得的第1奇数扫描线预测区域数据进行加权平均；对使用上述对象区域的运动矢量取得的对象偶数扫描线预测区域数据和使用上述相邻区域的运动矢量取得的第1偶数扫描线预测区域数据进行加权平均，使平均后的奇数、偶数场数据排列成帧结构，生成最佳预测区域数据。
5．一种图象预测解码方法，该解码方法在将用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量，对对象区域的预测区域的数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量取得偶数扫描线数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线数据，对作为解码对象的对象区域，对用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，其特征在于，在上述对象区域是帧运动补偿模式而上述相邻区域是场运动补偿模式的情况，利用相邻区域的平均帧运动矢量取得应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据，其中的平均帧运动矢量是用上述相邻区域的第1场运动矢量与第2场运动矢量平均后得到的。
6．一种图象预测解码方法，该解码方法在将用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，其中的帧运动补偿模式信息是用相同的运动矢量取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量取得偶数扫描线的数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线的数据，对作为解码对象的对象区域，对用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据与用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，其特征在于在上述对象区域是帧运动补偿模式而上述相邻区域是场运动补偿模式的情况下，利用上述相邻区域的第1场运动矢量和第2场运动矢量中与上述对象区域的运动矢量之差较小的那个运动矢量取得应能用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据。
7．一种图象预测解码方法，该解码方法在将用帧运动补偿模式信息、场运动补偿模式信息和与上述运动补偿模式相对应的运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，其中的帧运动补偿模式信息是用相同运动矢量取得预测区域的偶数扫描线数据和奇数扫描线数据；场运动补偿模式信息是用第1场运动矢量取得偶数扫描线的预测数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线的预测数据，对作为解码对象的对象区域，对用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，其特征在于在上述对象区域是场运动补偿模式而上述相邻区域是帧运动补偿模式的情况下，根据上述对象区域的第1场运动矢量、上述对象区域的第2场运动矢量以及在认为该相邻区域具有用第1场运动矢量取得偶数扫描线的预测数据而用第2场运动矢量取得奇数扫描线的预测数据的场运动补偿模式时看作与该相邻区域的帧运动矢量相等的上述相邻区域的第1场运动矢量，生成上述相邻区域的第2场运动矢量；利用上述相邻区域的第1场运动矢量和上述相邻区域的第2场运动矢量生成上述相邻预区域数据。
8．一种图象预测解码方法，该解码方法在将用多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量，对对象区域的预测区域数据进行预测编码而成的图象压缩编码数据再进行解码时，对作为解码对象的对象区域，对用上述对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和用与上述对象区域相邻的至少一个相邻区域的运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均，生成上述对象区域的最佳预测区域数据，其特征在于在上述对象区域是帧运动补偿模式的情况，对上述对象预测区域数据和上述相邻预测区域数据进行加权平均而得到上述对象区域的最佳预测区域数据；在上述对象区域是场运动补偿模式的情况，上述对象区域的最佳预测区域数据仅用上述对象区域的运动矢量生成。
9．如权利要求8所述的图象预测解码方法，其特征在于上述对象区域是帧运动补偿模式情况下的上述对象区域的最佳预测区域数据是这样求得的首先判定与上述对象区域相邻的各相邻区域是否为场运动补偿模式，在是场运动补偿模式情况下使该相邻区域的运动矢量用第1场和第2场平均，根据该各相邻区域的平均场运动矢量取得与各相邻区域相对应的预测区域数据，使上述对象预测区域数据和上述各相邻预测区域数据平均而求出最佳预测区域数据。
10．一种图象预测解码装置，包括输入装置、数据分析器、解码器、预测图象生成器、加法器和帧存储器，其特征在于在上述输入装置输入包含有多种运动补偿模式信息和与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量的图象压缩编码数据，上述数据分析对上述图象压缩编码数据进行分析，至少输出上述多种运动补偿模式信息、与上述多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量和图象变换系数，上述解码器用规定的方法使上述图象变换系数还原为解压缩差分图象，上述预测图象生成器从上述帧存储器所存储的参考图象生成最佳预测图象，上述加法器使上述解压缩差分图象与上述最佳预测图象相加而生成再生图象输出，同时还将再生图象存入上述帧存储器，上述预测图象生成器生成权利要求1到9中一个所述的图象预测解码方法中的最佳预测区域数据。
11．一种图象预测编码装置，包括输入装置、预测数据生成器、第1加法器、编码器、可变长编码器、解码器、第2加法器、帧存储器和输出装置，其特征在于通过上述输入装置输入各帧的数字图象信号，上述预测数据生成器根据存储在上述帧存储器中的参考图象生成预测数据。上述第1加法器将对象块的数据与上述预测块的数据之差分数据作为残差块的数据输出，上述编码器对上述残差块的数据施加信息压缩处理后输出压缩残差块的数据，上述可变长编码器对上述压缩残差块的数据施加可变长编码处理后，用上述输出装置输出编码信号，上述解码器对上述压缩残差块的数据施加信息解压缩处理后输出解压缩差分块的数据，上述第2加法器使上述解压缩差分块的数据与上述预测块的数据相加，在将再生块的数据输出的同时，将其存入上述帧存储器，上述数据预测生成器生成权利要求1到9中一个所述的图象预测解码方法中的与最佳预测区域数据生成相对应的预测数据。
12．一种数据存储媒体，其特征在于用计算机来储存用于实现权利要求1到9的各种图象预测编码方法的程序。
全文摘要
本发明在对包含有多种运动补偿模式信息和与该多种运动补偿模式相对应的多种运动矢量的图象压缩编码数据进行解码时,对作为解码对象的对象区域,将使用对象区域的运动矢量取得的对象预测区域数据和使用与对象区域相邻的至少一个相邻区域的一种运动矢量取得的相邻预测区域数据进行加权平均,生成对象区域的最佳预测区域数据的方法中,只利用运动补偿模式与对象区域的运动补偿模式相同的相邻区域的运动矢量来生成最佳预测区域数据。
文档编号H04N7/36GK1212562SQ9811741
公开日1999年3月31日 申请日期1998年7月3日 优先权日1997年7月4日
发明者文仲丞 申请人:松下电器产业株式会社