专利名称：一种运动矢量预测编解码方法、装置及编解码系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频编解码领域，，尤其涉及一种运动矢量预测编解码方法、装置及编解码系统。
背景技术：
随着视频应用不断开展，视频编码标准和算法也得到了快速发展，例如最新视频编码标准H264相比传统的编码标准如H263图像压缩效率有极大地提升，但同时也带来一些了新的问题。新的视频编码标准中图像编码算法更加精细，对图像数据的划分也越来越小，例如H264对亮度数据最小处理单元就是虹4。这样做的优点是在帧间预测过程中，可以提升运动预测的准确度。不足之处是数据处理单元的精细化带来运动矢量的增加，需要耗费大量的数据来传输运动矢量，导致码率的增加，这个不足在低码率视频压缩中尤其突出， 据统计在低码率视频流中约20%到30%的数据是用来传输运动矢量的。
发明内容
本发明实施例的目的在于提出一种运动矢量预测编码方法，旨在解决现有技术在低码率视频压缩中，数据处理单元的精细化带来运动矢量的增加，导致码率的增加问题。本发明实施例一种运动矢量预测编码方法是这样实现的，所述方法包括获取经过运动预测后当前块的运动矢量(mv)；构建用于运动矢量预测编码的候选运动矢量集；从候选运动矢量集中选取最优运动矢量预测值Owtest)；求取当前块运动矢量和所述最优运动矢量预测值的运动矢量差(mvd)。优选地，步骤求取当前块运动矢量和所述最优运动矢量预测值的运动矢量差之后还包括步骤在编码端对运动矢量进行模拟解码，以获取最优运动矢量模拟值OwdJ。优选地，步骤求取当前块运动矢量和所述最优运动矢量预测值的运动矢量差之后还包括步骤将所述运动矢量差(mvd)经熵编码模块编码发送至解码端。本发明实施例的第二目的在于提出一种运动矢量预测编码装置，所述装置包括运动矢量获取模块，用于获取经过运动预测后当前块的运动矢量；候选运动矢量集构建模块，用于构建用于运动矢量预测编码的候选运动矢量集； 具体为选取当前块左边邻近一个块的运动矢量mvA、当前块正上方块的运动矢量mvB、当前块右上方块的运动矢量mv。、当前块使用H264方法得到的预测运动矢量Iwh264、当前帧前一帧相同位置块的运动矢量mvD、当前块运动矢量mv指向的参考块的运动矢量mvE，构成候选运动矢量集[mvA mvB mvc Hivh264 mvD mvE]，每一个候选运动矢量在候选运动矢量集中均有其特定的位置序号；
最优运动矢量预测值选取模块，用于从候选运动矢量集中选取最优运动矢量预测值，其包括运动矢量预测差值比特数计算模块、运动矢量差选择模块；运动矢量预测差值比特数计算模块，用于计算编码运动矢量预测差值需要的比特数R(mv-mvp),其中，mvp e [mvA mvB mvc mvh264 mvD mvE],其中mv是当前块运云力矢量， mvP是运动矢量的预测值，mvP的值在所述候选运动矢量集中选择；运动矢量差比特数选择模块，用于选择使得编码运动矢量差比特数R(mV-mVp)最小的运动矢量预测值mvP为最优运动矢量预测值Hivbest ；运动矢量差求取模块，用于求取当前块运动矢量mv和所述最优运动矢量预测值 mvbest ^ ]^ !! mvd, mvd = mv-mvbest 优选地，所述装置进一步包括运动矢量差发送模块，用于将所述运动矢量差mvd经熵编码模块编码发送至解码端。优选地，所述装置进一步包括模拟解码模块，与所述运动矢量差求取模块相连，用于在编码端对运动矢量进行模拟解码，以获取最优运动矢量模拟值。本发明实施例的第三目的在于提出一种运动矢量预测解码方法，所述方法包括接收编码端发送的码流数据；检测接收的码流数据中是否包含运动矢量在候选运动矢量集中的位置序号；根据码流数据中是否包含运动矢量位置序号，采用不同的方式解码。，所述“根据码流数据中是否包含运动矢量位置序号，采用不同的的方式解码”具体为当所述码流数据中包含所述位置序号时，根据所述运动矢量位置序号，从运动矢量候选集中获取最优运动矢量预测值Hivbest，进一步解码计算的出当前块运动矢量mv，其中,mvd = mv-mvbest ；当所述码流数据中不包含所述位置序号时，对接收到的运动矢量差mvd进行解码计算得出当前块运动矢量，其中，mvd = mv-mvbest ；本发明实施例的第四目的在于提出一种运动矢量预测解码装置，所述装置包括数据接收模块，用于接收编码端发送的码流数据，所述码流数据包括运动矢量差和/或运动矢量位置序号；运动矢量位置序号检测模块，用于检测接收的码流数据中是否包含运动矢量位置序号，所述运动矢量位置序号为候选运动矢量在候选运动矢量集中的特定的位置序号；解码模块，用于当码流数据中不包含运动矢量的位置序号时，对接收到的运动矢量差进行解码计算得出当前块运动矢量；还用于当码流数据中包含运动矢量位置序号时， 根据所述运动矢量位置序号，从运动矢量候选集中获取最优运动矢量预测值，进一步解码计算的出当前块运动矢量。本发明实施例的第五目的在于提出一种运动矢量预测编解码系统，，所述系统包括所述运动矢量预测编码装置和所述运动矢量预测解码装置。本发明的有益效果本发明实施例通过在编码端构建一套运动矢量模拟解码模块，通过空间和时间相关性更精确地选择运动矢量的预测值，减小编码运动矢量差值的码率，可以更精细地压缩运动矢量数据，减少输出的码率。
图1是本发明实施例一种运动矢量预测编码方法流程图；图2是图1方法中在编码端对运动矢量进行模拟解码，以获取最优运动矢量模拟值的方法流程图；图3是本发明实施例中列举的当前块位于当前帧的第1列第k行时的候选运动矢
量位置图；图4是本发明实施例一种运动矢量预测编码装置结构示意图；图5为图4装置中的模拟解码模块的具体模块结构示意图；图6为本发明实施例一种运动矢量预测解码方法流程图；图7为本发明实施例一种运动矢量预测解码装置结构示意图；图8为本发明实施例一种运动矢量预测编解码系统结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。应当理解，此处所描写的具体实施例，仅仅用于解释本发明，并不用以限制本发明。本发明实施例通过在编码端构建一套运动矢量模拟解码模块，通过空间和时间相关性更精确地选择运动矢量的预测值，减小编码运动矢量差值的码率，可以更精细地压缩运动矢量数据，减少输出的码率。实施例一图1是本发明实施例一种运动矢量预测编码方法流程图，所述方法包括以下步骤S101，获取经过运动预测后当前块的运动矢量mv ；S102，构建用于运动矢量预测编码的候选运动矢量集；所述“构建用于运动矢量预测编码的候选运动矢量集”具体方法为选取当前块左边邻近一个块的运动矢量mvA、当前块正上方块的运动矢量mvB、当前块右上方块的运动矢量mv。、当前块使用H264方法得到的预测运动矢量mvh264、当前帧前一帧相同位置块的运动矢量mvD、当前块运动矢量mv指向的参考块的运动矢量mvE，构成候选运动矢量集[mvA mvB mvc Hivh264 mvD mvE]，每一个候选运动矢量在候选运动矢量集中均有其特定的位置序号，例如mvA在候选运动矢量集中的位置序号可以为1，mvD在候选运动矢量集中的位置序号可以为5。如图3所示为列举的当前块位于当前帧的第1列第k行时的候选运动矢量位置图。如图3所示，当前块的运动矢量为mv，当前块左侧块的运动矢量为mvA，当前块正上方块的运动矢量为mvB，当前块右上方块的运动矢量为mvc ；当前帧前一帧相同位置(第1列第k 行)块的运动矢量为mvD，当前块运动矢量mv指向的参考块的运动矢量为mvE。S103,从候选运动矢量集中选取最优运动矢量预测值Hivbest ；
所述“选取最优运动矢量预测值mvbest ”的具体方法如下S1031，计算编码运动矢量预测差值需要的比特数R(mV-mVp)；其中，mvPe [mvA mvB mvc mvh264 mvD mvE],其中 mv 是当前块运动矢量，mvP 是运动矢量的预测值，mvP的值在所述候选运动矢量集中选择。S1032，选择使得编码运动矢量差比特数R(mV-mVp)最小的运动矢量预测值mvP为最优运动矢量预测值mvbest;S104，求取当前块运动矢量mv和所述最优运动矢量预测值Hivbest的运动矢量差 mvd，mvd = mv-mvbest ；S106，将所述运动矢量差mvd经熵编码模块编码发送至解码端。本发明实施例通过空间和时间相关性更精确地选择运动矢量的预测值，减小了编码运动矢量差值的码率。为了进一步地减少传输运动矢量预测模式需要的码率，在步骤S104之后还可增加以下步骤S105，在编码端对运动矢量进行模拟解码，以获取最优运动矢量模拟值；图2是所述编码端对运动矢量进行模拟解码，以获取最优运动矢量模拟值的方法流程图；所述“对运动矢量进行模拟解码，以获取最优运动矢量模拟值”具体方法为S1051，依次从所述候选运动矢量集中选出运动矢量预测值mvP ；S1052,构建临时运动矢量 mvi，mvi = mvd+mvp ；S1053,获取当前重构图像块数据YK，Ye = ΖΕ+ΧΕ ；其中&为当前块图像的预测数据，其是通过所述临时运动矢量mvi进行运动补偿获取的；Xe为残差数据，其是通过当前块运动矢量mv进行运动补偿获取的。S1054,构建差异系数& ；
权利要求
1.一种运动矢量预测编码方法，所述方法包括 获取经过运动预测后当前块的运动矢量(mv)； 构建用于运动矢量预测编码的候选运动矢量集；从候选运动矢量集中选取最优运动矢量预测值(IWbest)； 求取当前块运动矢量和所述最优运动矢量预测值的运动矢量差(mvd)； 将所述运动矢量差(mvd)熵编码后发送至解码端； 其特征在于，所述“构建用于运动矢量预测编码的候选运动矢量集”具体方法为选取当前块左边邻近一个块的运动矢量(mvA)、当前块正上方块的运动矢量(mvB)、当前块右上方块的运动矢量Owe)、当前块使用H264方法得到的预测运动矢量Owh264)、当前帧前一帧相同位置块的运动矢量(mvD)、当前块运动矢量指向的参考块的运动矢量(mvE)，构成候选运动矢量集 ([mvA mvB mvc Hivh264 mvD mvE])。
2.如权利要求1所述的运动矢量预测编码方法，其特征在于，步骤求取当前块运动矢量和所述最优运动矢量预测值的运动矢量差之后还包括步骤在编码端对运动矢量进行模拟解码，以获取最优运动矢量模拟值OwdJ。
3.如权利要求1所述的运动矢量预测编码方法，其特征在于，所述从候选运动矢量集中选取最优运动矢量预测值具体为计算编码运动矢量预测差值需要的比特数(R(mV-mVp))；选择使得编码运动矢量差比特数(R(mV-mVp))最小的运动矢量预测值Owp)为最优运动矢量预测值Owbest)；其中，mvP是运动矢量的预测值，mvP的值在所述候选运动矢量集中选择，mv是当前块运动矢量。
4.如权利要求2所述的运动矢量预测编码方法，其特征在于，所述“在编码端对运动矢量进行模拟解码，以获取最优运动矢量模拟值”具体为依次从所述候选运动矢量集中选出运动矢量预测值mvP ； 构建临时运动矢量mvi, mvi = mvd+mvp ； 获取当前重构图像块数据YK，Ye = ΖΕ+ΧΕ ；其中 为当前块图像的预测数据，其是通过所述临时运动矢量mvi进行运动补偿获取的为残差数据，其是通过当前块运动矢量mv进行运动补偿获取的； 构建差异系数&；
5.如权利要求4所述的运动矢量预测编码方法，其特征在于，所述“选择使差异系数& 最小的运动矢量预测值mvP为模拟出的解码最优运动矢量模拟值mvde。”还包括如果所述最优运动矢量模拟值mvde。等于最优运动矢量预测值Hivtest，则编码端不需要在输出码流中增加指明最优运动矢量预测值在候选运动矢量集中的位置序号的描述；如果所述最优运动矢量模拟值mvde。不等于最优运动矢量预测值mvbest，则编码端需要在输出码流中增加指明最优运动矢量预测值HlVbest在候选运动矢量集中的位置序号的描述 mv0
6.一种运动矢量预测编码装置，其特征在于，所述装置包括 运动矢量获取模块，用于获取经过运动预测后当前块的运动矢量；候选运动矢量集构建模块，用于构建用于运动矢量预测编码的候选运动矢量集；具体为选取当前块左边邻近一个块的运动矢量mvA、当前块正上方块的运动矢量mvB、当前块右上方块的运动矢量mv。、当前块使用H264方法得到的预测运动矢量Iwh264、当前帧前一帧相同位置块的运动矢量mvD、当前块运动矢量mv指向的参考块的运动矢量mvE，构成候选运动矢量集[mvA mvB mvc mvh264 mvD mvE]，每一个候选运动矢量在候选运动矢量集中均有其特定的位置序号；最优运动矢量预测值选取模块，用于从候选运动矢量集中选取最优运动矢量预测值， 其包括运动矢量预测差值比特数计算模块、运动矢量差选择模块；运动矢量预测差值比特数计算模块，用于计算编码运动矢量预测差值需要的比特数 R(mv-mvp),其中，mvp e [mvA mvB mvc mvh264 mvD mvE],其中 mv 是当前块运动矢量，mvP 是运动矢量的预测值，mvP的值在所述候选运动矢量集中选择；运动矢量差比特数选择模块，用于选择使得编码运动矢量差比特数R(mV-mVp)最小的运动矢量预测值mvP为最优运动矢量预测值Hivbest ；运动矢量差求取模块，用于求取当前块运动矢量mv和所述最优运动矢量预测值Hivbest 的运动矢量差mvd, mvd = mv_mvbest。
7.如权利要求6所述的运动矢量预测编码装置，其特征在于，所述装置进一步包括 运动矢量差发送模块，用于将所述运动矢量差mvd经熵编码模块编码发送至解码端。
8.如权利要求6所述的运动矢量预测编码装置，其特征在于，所述装置进一步包括 模拟解码模块，与所述运动矢量差求取模块相连，用于在编码端对运动矢量进行模拟解码，以获取最优运动矢量模拟值。
9.如权利要求8所述的运动矢量预测编码装置，其特征在于，所述模拟解码模块包括 运动矢量预测值选取模块，用于依次从所述候选运动矢量集中选出运动矢量预测值mvP ；临时运动矢量构建模块，用于构建临时运动矢量mvi，mvi = mvd+mvp ；其中mvd是当前块运动矢量和所述最优运动矢量预测值的运动矢量差，mvd = mv-mvbest ； 重构图像块数据获取模块，用于获取当前重构图像块数据YK，Ye = ΖΕ+ΧΕ, 其中 为当前块图像的预测数据，其是通过所述临时运动矢量mvi进行运动补偿获取的，Xe为残差数据，其是通过当前块运动矢量mv进行运动补偿获取的；差异系数构建模块，用于求构建差异系数&，n-lm-\Ed = Σ -1) - ^(/,O)]2 + ^(-IJ) - y(0,j)]2i=07=1其中，y (i，j)为第i行第j列的重构图像数据，当前重构图像块数据\中左上角第一个数据为原点，用y(0，0)表示，m和η是当前块的长和宽，y(i，-l)表示当前重构图像块数据\左边一列数据，其中i的取值从0到n-1， y(-l, j)表示的当前重构图像块数据\上边一行数据，其中j的取值从1到m-1 ； 最优运动矢量模拟值选取模块，用于选择使差异系数&最小的运动矢量预测值mvP为模拟出的解码最优运动矢量模拟值mvde。；最优运动矢量位置序号写入模块，用于用于当如果所述最优运动矢量模拟值mVfc。不等于最优运动矢量预测值Hivtest，在输出码流中增加指明最优运动矢量预测值HlVtest在候选运动矢量集中的位置序号的描述。
10.一种运动矢量预测解码方法，其特征在于，所述方法包括 接收编码端发送的码流数据；检测接收的码流数据中是否包含运动矢量在候选运动矢量集中的位置序号； 根据码流数据中是否包含运动矢量位置序号，采用不同的方式解码。
11.如权利要求10所述的运动矢量预测解码方法，其特征在于，所述“根据码流数据中是否包含运动矢量位置序号，采用不同的的方式解码”具体为当所述码流数据中包含所述位置序号时，根据所述运动矢量位置序号，从运动矢量候选集中获取最优运动矢量预测值IWbest，进一步解码计算的出当前块运动矢量mv，其中，mvd =mv_mvbest ；当所述码流数据中不包含所述位置序号时，对接收到的运动矢量差mvd进行解码计算得出当前块运动矢量，其中，mvd = mv-mvbest。
12.如权利要求10或11所述的运动矢量预测解码方法，其特征在于， 所述码流数据包括运动矢量差mvd和/或运动矢量位置序号；所述候选运动矢量集由编码端构建，具体为选取当前块左边邻近一个块的运动矢量 mvA、当前块正上方块的运动矢量mvB、当前块右上方块的运动矢量mv。、当前块使用H264方法得到的预测运动矢量mVh264、当前帧前一帧相同位置块的运动矢量mvD、当前块运动矢量 mv指向的参考块的运动矢量mvE，构成候选运动矢量集[mvA mvB mvc mvh264 mvD mvE]， 每一个候选运动矢量在候选运动矢量集中均有其特定的位置序号，所述运动矢量集由编码端和解码端共同维护；所述运动矢量位置序号为候选运动矢量在候选运动矢量集中的特定的位置序号。
13.—种运动矢量预测解码装置，其特征在于，所述装置包括数据接收模块，用于接收编码端发送的码流数据，所述码流数据包括运动矢量差和/ 或运动矢量位置序号；运动矢量位置序号检测模块，用于检测接收的码流数据中是否包含运动矢量位置序号，所述运动矢量位置序号为候选运动矢量在候选运动矢量集中的特定的位置序号；解码模块，用于当码流数据中不包含运动矢量的位置序号时，对接收到的运动矢量差进行解码计算得出当前块运动矢量；还用于当码流数据中包含运动矢量位置序号时，根据所述运动矢量位置序号，从运动矢量候选集中获取最优运动矢量预测值，进一步解码计算的出当前块运动矢量。
14.如权利要求13所述的运动矢量预测解码装置，其特征在于，所述候选运动矢量集由编码端构建，具体为选取当前块左边邻近一个块的运动矢量 mvA、当前块正上方块的运动矢量mvB、当前块右上方块的运动矢量mv。、当前块使用H264方法得到的预测运动矢量mVh264、当前帧前一帧相同位置块的运动矢量mvD、当前块运动矢量 mv指向的参考块的运动矢量mvE，构成候选运动矢量集[mvA mvB mvc mvh264 mvD mvE]， 每一个候选运动矢量在候选运动矢量集中均有其特定的位置序号，所述运动矢量集由编码端和解码端共同维护；所述运动矢量位置序号为候选运动矢量在候选运动矢量集中的特定的位置序号。
15.一种运动矢量预测编解码系统，其特征在于，所述系统包括权利要求6和权利要求 13所述的运动矢量预测编码装置和运动矢量预测解码装置。
全文摘要
本发明公开一种运动矢量预测编解码方法、装置及编解码系统，涉及视频编解码领域。通过构建特定的运动矢量候选集，并根据所述运动矢量候选集在编码端模拟解码，将从所述候选运动矢量集中选取的最优运动矢量预测值与模拟解码中的最优运动矢量模拟值进行比较，确定是否在输出码流中增加指明最优运动矢量预测值在候选运动矢量集中的位置序号的描述，解码端通过检测接收的码流数据中是否包含运动矢量位置序号采用不同的解码方法。本发明通过空间和时间相关性更精确地选择运动矢量的预测值，减小编码运动矢量差值的码率，可以更精细地压缩运动矢量数据，减少输出的码率。
文档编号H04N7/26GK102227132SQ20111013904
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者徐苏珊 申请人:深圳市融创天下科技股份有限公司