用于视频压缩的增强的基于块的运动估计算法

摘要

提出了一种方法、系统和软件，用于获得与第二图像(“参考图像”)的块相类似的第一图像的块。对第一图像的块顺序地进行处理，为每个块得到在第二图像中的多个候选位置，并且为每个候选位置评估代价函数。在第二图像中的每个候选位置是由来自第一图像的块的各自运动矢量来替换的。在本发明的第一方面中，所述代价函数是第一图像的未来块(即还没有被处理的第一图像的块)的预测运动矢量的函数。在本发明第二方面中，所述运动矢量由位置值给出，所述位置值并非全部是全像素空间、半像素空间、或1/4像素空间的。

说明书

相关申请

本申请请求了于2005年6月17日申请的美国临时专利申请60/691,181的优先权，在此将其整体引入作为参考。

技术领域

本发明通常涉及用于数字信号压缩、编码和表示的方法和系统，并且更加确切地说，本发明涉及使用多帧运动估计(ME)的方法和系统。本发明进一步涉及一种计算机程序产品，诸如记录媒体，承载可以由计算设备读取的程序指令，以使得所述计算设备执行根据本发明的一种方法。

背景技术

由于由现代多媒体应用使用的原始数字视频数据(或者图像序列)的巨大尺寸，必须对这种数据进行压缩以便可以传输和存储这些数据。存在许多重要视频压缩标准，包括ISO/IEC MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4标准和ITU-T H.261、H.263、H.264标准。ISO/IEC MPEG-1/2/4标准广泛地运用于娱乐业以发行电影、包括视频压缩光盘或者VCD(MPEG-1)的数字视频广播、数字视频光盘或者数字多用途光盘或者DVD(MPEG-2)、可记录DVD(MPEG-2)、数字视频广播、数字视频广播或者DVB(MPEG-2)、视频点播或者VOD(MPEG-2)、在US中的高清晰度电视或者HDTV(MPEG-2)等等。MPEG-4标准比MPEG-2更加先进，可以在较低的比特率下实现高质量视频，这使得其非常适合于因特网、数字无线网络(例如3G网络)、多媒体信息服务(来自3GPP的MMS标准)等等上的视频信息流。MPEG-4被下一代高清晰度DVD(HD-DVD)标准和MMS标准所接受。ITU-TH.261/3/4标准设计用于低延迟电视电话和视频会议系统。早期的H.261标准设计为在p^*64kbit/s下工作，p＝1，2，...，31。后期的H.263标准非常成功，被广泛地用于现代电视会议系统，并且用于宽带网络和无线网络中的视频信息流，其中无线网络包括在2.5G和3G网络以及其他网络中的多媒体信息服务(MMS)。最新标准，H.264(也称作MPEG-4版本10，或者MPEG-4 AVC)是当前最新技术水平的视频压缩标准。它如此强大以至MPEG决定与Joint Video Team(JVT)的框架中的ITU-T联合开发。新的标准在ITU-T中称为的H.264，并且被称作MPEG-4高级视频编码(MPEG-4AVC)，或者MPEG-4版本10。H.264用于HD-DVD标准、直接视频广播(DVB)标准并且可能用于MMS标准。基于H.264，当前在中国正在开发称作视听标准(AVS)的相关标准。AVS 1.0设计用于高清晰度电视(HDTV)。AVS-M设计用于移动应用。H.264具有超过MPEG-1/2/4及H.261/3标准的目标和主观的视频质量。除使用整数4×4离散余弦变换(DCT)代替传统的8×8 DCT以外，H.264[1]的基本编码算法类似于H.263或者MPEG-4，并且还有额外的特点，包括I帧的帧间预测模式、用于运动估计/补偿的多种块大小以及多种参考坐标系、用于运动估计的四分之一像素精度、回路内去块效应(in-loopdeblocking)滤波器，内容自适应二进制算术编码(context adaptivebinary arithmetic coding)，等等。

运动估计是大多数视频压缩标准(诸如MPEG-1/2/4和H.261/3/4)的核心部分，其充分利用时间冗余度，因此其性能直接影响视频编码系统的压缩效率、主观视频质量以及编码速度。

在块匹配运动估计(BMME)中，在ME中，对当前块和参考块之间的失真的最通用的测量是绝对差值的和(SAD)，对于一个N×N块而言，定义为