CN101345877A - 运动图像编码装置和运动图像编码方法 - Google Patents

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Abstract

一种对运动图像执行场间移动补偿预测的运动图像编码装置，该运动图像编码装置包括：参考限制区域确定单元，用于针对每个参考图片，针对用于编码的参考图片，确定在每个参考图片都在过去被编码了的情况下选择亮度或色度参考限制区域，该亮度或色度参考限制区域对用于生成属于该编码目标图片限制区域的编码目标块的亮度或色度的预测图像的参考图片施加了限制；选择禁止矢量确定单元，用于在对属于该编码目标图片限制区域的编码块进行编码的情况下，确定禁止选择仅包括该亮度参考限制区域和该色度参考限制区域的像素亮度和色度的选择禁止矢量。

Description

运动图像编码装置和运动图像编码方法
技术领域
本发明涉及具有场间预测模式的运动图像编码装置和运动图像解码装置。
背景技术
一般来说，运动图像数据的数据量都很大。因此，当运动图像数据从发送装置传递到接收装置或者被存储在存储装置中时，要执行高效编码。在这种情况下，“高效编码”是将特定数据串转换成另一数据串的编码处理，并且被称为压缩数据量的方法。ISO/IEC MPEG-2/MPEG-4(以下称为MPEG-2/MPEG-4)是一种代表性的运动图像编码方法。图1描述了运动图像编码装置的概况。首先，移动矢量确定单元101利用输入图像(image)100和作为过去解码图像的参考图片(picture)104来生成移动矢量105。预测图像生成单元102利用移动矢量105和参考图片104来生成预测图片103。减法单元106以块(block)为单位生成预测图片103与输入图片100之间的预测误差。然后，以块为单位生成的预测误差经正交变换单元107和量化单元108压缩，并与移动矢量105一起被发送到熵编码单元109，在那里生成位流。此外，量化单元108的输出通过逆量化单元110和逆正交变换单元111放大(expand)该预测误差。播放预测图片103和经加法单元112相加并编码的图像，并作为参考图片存储在参考图片存储单元113中。当使用这种运动图像编码方法进行实时通信时，编码和解码中需要实现低延迟。下面对MPEG-2的低延迟编码方法进行描述。MPEG-2定义了三种图片，I、P和B。I图片是在不使用其他图片和预测的编码图片的情况下仅通过图片自身内部的信息就能够恢复出图像的图片。P图片是通过对在前向方向上的过去图片中执行的图片间(inter-picture)预测所生成的预测误差进行编码而获得的图片。B图片是通过对在双向方向上的过去图片和未来图片中执行的图片间预测所生成的预测差进行编码而获得的图片。因为B图片使用未来图片进行预测，所以用于预测的未来图片需要在该编码之前被编码。因此，以编码顺序重排了这些图片。在这种情况下，获得低延迟的方法不使用B图片，以减小重排这些图片的延迟。运动图像编码的处理单位是宏块(macroblock)，即图片被分割成16×16个像素的块。
宏块有两种。一种是其中执行图片内部(intra-picture)编码的内部宏块，另一种是其中执行图片间编码的图片间宏块。在这种情况下，用于获得低延迟的方法使用了内部片，内部片将其中宏块水平排列的宏块行(片)中的所有数据都编码为内部宏块。利用图2来描述内部片。图片210a-210c中的每一个都被P图片编码。在这种情况下，通过一点一点地移动(shift)宏块行的位置，从而将内部片从第O宏块行的内部片213a应用于第N宏块行的内部片213b并应用于第N+1宏块行的内部片213c，使该内部片以特定间隔在整个图片中巡回(circulate)。结果，可以在该巡回之后对所有图片(219a，219b)进行刷新(refresh)，并且可以返回由于传输误差而发生的误差并在传输途中解码视频流。此外，通过不使用I图片可以使缓冲区的尺寸更小，从而可以减小缓冲区导致的延迟。然而，在这种情况下，当属于P图片的内部片以外的片的宏块通过无限制地使用矢量来执行移动补偿时，如果即使用内部片巡回了整个图片，在未用内部片编码的未刷新区域中还是发生了误差，则在空间方向上发送该误差。在最坏的情况下，该误差可能会保留在显示器中。利用图3来描述常规技术的问题。图3的例子示出了参考图片311的包括编码误差的未刷新区域320的情况。在这种情况下，在编码图片312中，编码目标块317的移动矢量305表明了参考图片311的包括解码误差的未刷新区域320。当利用该区域的像素来生成预测图像316时，包括该预测图像的图像被用作如图1中示出的下一图片之后的参考图像。因此，解码误差被传输到被内部片刷新过的区域319b。利用图4来描述此常规技术。为了解决此问题，日本已审专利申请公报No.1994-101841(专利文献1)公开了一种方法，所述方法通过仅在预定时间段对经过内部片编码的片提供移动补偿禁止线并利用非零移动矢量来禁止移动补偿，从而不传输误差。在常规技术中，在编码图片412内，属于被编码为参考图片411中的内部片413a的区域的编码目标块417在编码图片412中仅允许零矢量(0，0)，所述参考图片411是编码图片412之前的编码图片。因此，保证了编码目标块417的预测图像416仅由包括参考图片411的内部片的像素组成，并且不使用未刷新区域420的像素。这使得能够减小未刷新区域的编码误差等的传输。
[专利文献1]日本已审专利申请公报No.1994-101841
[专利文献2]日本专利No.3791922
当我们把背景技术中描述的专利文献1所公开的技术应用于作为运动图像编码的国际标准的ITU-T H.264(以下称为H.264)时，就会出现这样的问题，即，如果编码误差发生在未刷新区域中，则H.264的编码方法的固有问题将导致无法防止误差在空间方向上的传输。我们已经对将常规技术应用于H.264的情况的问题进行了描述。如上面所描述的，在专利文献1中，对经过内部片编码的片进行矢量限制，使得仅在预定时段内可使用移动零矢量。在ITU-T H.264中，作为对由日本专利No.3791922(专利文献2)中公开的场组成的运动图像进行编码的结构，采用取决于编码图片和参考图片的计算方法，以根据亮度分量的移动矢量来生成色度分量的移动矢量。导出H.264中的色度分量的方法取决于三种情况。一种是编码图片的偶数场(bottom field)和参考图片的偶数场为相同奇偶性的情况。另一种是编码图片为奇数场而参考图片为偶数场的情况。还有一种是编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时的情况。以下是在编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时的情况下，根据亮度矢量来生成色度矢量的公式。
MVCy＝MVy/2+1/4(公式1)
此外，以下是在编码图片为奇数场而参考图片为偶数场时的情况下，根据亮度矢量来生成色度矢量的公式。
MVCy＝MVy/2-1/4(公式2)
此外，以下是在编码图片和参考图片为相同奇偶性的情况下，根据亮度矢量来生成色度矢量的公式。
MVCy＝MVy/2(公式3)
在这种情况下，MVCy是色度矢量垂直方向分量，而MVy是亮度矢量垂直方向分量。在诸如MPEG-2的常规编码中，不管奇偶性等如何，都将亮度矢量值的1/2，即对应于公式3的值用于色度矢量。这里，在对H.264的场进行编码时，当编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时，如果使用专利文献1中公开的技术来防止通过内部片进行编码时解码误差的传输，则存在这样的问题，即，在解码误差被包含在未刷新区域中的情况下误差会在刷新区域中传输。原因描述如下。根据专利文献1，在其后紧随内部片的帧中选择零矢量(0，0)。在这种情况下，根据公式1，因为亮度矢量垂直分量MVy为0，所以用以下公式来计算色度矢量垂直分量MVCy。
MVCy＝MVy/2+1/4＝(0/2)+1/4＝1/4(公式4)
即，色度矢量为向下的矢量(0，1/4)。在这种情况下，如图5中所示出，亮度分量的预测块区域516可以通过不使用亮度的未刷新区域520的像素来生成预测块。然而，就色度而言，色度的预测块区域518仅横跨了(straddle)未刷新区域512的1/4像素。结果，色度的预测图像是指包括解码误差的区域，从而误差可能通过色度分量来传输。
根据本发明，当根据H.264中的奇偶性来改变用于生成色度矢量的公式时，即使解码误差发生在未刷新区域内，也可以执行整个图像的刷新，而不会导致失配。
发明内容
本发明公开了一种运动图像编码装置，该运动图像编码装置响应于包括多个场的运动图像信号来执行场间移动补偿预测，该运动图像编码装置包括：编码目标图片限制区域确定单元，用于针对编码目标图片确定编码目标图片限制区域，该编码目标图片限制区域对用于编码的矢量施加了限制；参考限制区域确定单元，用于针对每个参考图片，针对用于编码的一个或多个参考图片，确定从每个参考图片都在过去被编码了的情况的编码目标图片限制区域中选择亮度参考限制区域和色度参考限制区域，该亮度参考限制区域对用于生成属于该编码目标图片限制区域的编码目标块的亮度的预测图片的参考图片施加了限制，而该色度参考限制区域对用于生成属于该编码目标图片限制区域的该编码目标块的色度的预测图片的该参考图片施加了限制；选择禁止矢量确定单元，用于在对属于该编码目标图片限制区域的编码块进行编码的情况下，根据该编码块的位置、该编码块的奇偶性以及该参考图片的奇偶性来确定通过移动预测来禁止选择的选择禁止矢量，使得亮度和色度的预测图像都仅包括该亮度参考限制区域和该色度参考限制区域的像素；以及移动矢量确定单元，用于除去该选择禁止矢量，以通过移动预测来确定移动矢量。
附图说明
图1描述了常规运动图像编码装置；
图2描述了常规内部片；
图3解释了内部片必须进行矢量限制的原因；
图4描述了常规矢量限制方法；
图5描述了在编码图片的奇偶性为偶数场(bottom)而参考图片的奇偶性为奇数场(top)的情况下，由H.264中的零矢量来执行预测时用于通过亮度和色度来预测的区域；
图6描述了本发明的结构；
图7描述了选择禁止矢量确定单元的第一实施方式；
图8描述了选择禁止矢量确定单元的第二实施方式；
图9描述了选择禁止矢量确定单元的第三实施方式；
图10描述了该实施方式的结构；
图11描述了编码目标图片限制区域和参考限制区域；
图12描述了当编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时色度矢量使用未刷新区域的像素的情况；
图13描述了亮度矢量使用未刷新区域的像素的情况；
图14描述了选择禁止矢量确定子单元的第一实施方式；
图15描述了应该禁止被第一实施方式中的选择禁止矢量确定子单元使用的预测位置；
图16示出了参考限制区域、编码目标图片限制区域以及编码块的位置关系；
图17描述了第一选择禁止矢量确定子单元的操作；
图18描述了第二选择禁止矢量确定子单元的操作；
图19描述了根据第二实施方式的编码目标图片限制区域和参考限制区域；
图20描述了当编码图片为奇数场而参考图片为偶数场时色度矢量使用未刷新区域的像素的情况；
图21描述了应该禁止被第二实施方式中的选择禁止矢量确定子单元使用的预测位置；
图22描述了根据第三实施方式的编码目标图片限制区域和参考限制区域；而
图23描述了应该禁止被第三实施方式中的选择禁止矢量确定子单元使用的预测位置。
具体实施方式
首先，来描述应用于权利要求1和2的实施方式。
图10是该实施方式的结构图。包括与图1相同功能的每个单元都用与图1相同的标号来表示，并省略描述。首先，编码目标图片限制区域确定单元1030在编码图片中设置编码目标图片限制区域1022，该编码目标图片限制区域1022对用于编码的矢量施加了限制。
接下来，对于一个或多个参考图片，参考限制区域确定单元1031确定选择该编码目标图片限制区域的一部分，以确定色度参考限制区域1024和色度参考限制区域1025是否与每个参考图片过去被编码时所设置的编码目标图片限制区域相同，该色度参考限制区域1024对属于当前编码目标的编码目标图片限制区域1022的每个编码块所使用的参考图片施加了限制以生成亮度的预测图像，而该色度参考限制区域1025对编码目标图片限制区域块所使用的参考图片施加了限制以生成色度的预测图像。
利用图11来描述编码目标图片限制区域确定单元1030和参考限制区域确定单元1031如何设置区域的例子。因为编码目标图片限制区域和参考限制区域以完全相同的方式对亮度和色度进行操作，所以在图11中未区分亮度和色度。
图11的例子示出了在时刻0对奇数场的图片0进行编码、在时刻1对偶数场的图片1进行编码，而在时刻2对奇数场的图片2进行编码。此外，将图片0用作要在时刻1编码的图片1的参考图片，而将图片0和图片1用作要在时刻2编码的图片2的参考图片。
首先，描述编码目标图片限制确定单元1030的操作。如后面所描述的，在属于编码目标图片限制区域的宏块中，在过去的参考图片内未涉及未刷新区域的像素。此外，未刷新区域被控制为随着图片编码的进行而减小。因此，这种编码目标图片限制区域被随着图片编码的进行而扩大。
在图11的情况下，编码目标图片限制区域确定单元1030按照从底部到顶部依次扩大编码目标图片限制区域的方式进行控制，从而在图片0中编码目标图片限制区域1022a的宽度与一个宏块行相同、在图片1中编码目标图片限制区域1022b的宽度与两个宏块行相同，而编码目标图片限制区域1022c的宽度与三个宏块行相同。于是，当编码目标图片限制区域完成对整个图像的覆盖时，在可以从解码误差等完全返回的图像上没有留下任何未刷新的区域。
接着来描述参考限制区域确定单元1031的操作。参考限制区域确定单元选择编码目标图片限制区域的一部分，以确定每个参考图片是否都与过去在编码时设置的编码目标图片限制区域相同。
在图11的情况下，参考限制区域确定单元将编码目标图片限制区域1022a(在时刻0被设置为图片0)分别设置为时刻1和时刻2的参考限制区域1024a。此外，在时刻1，参考限制区域确定单元将编码目标图片限制区域1022b设置为时刻2的参考限制区域1024b。
在本实施方式中，时刻1的图片1中的编码目标图片限制区域1022b和时刻2的图片1中的编码目标图片限制区域1022b被认为是相同的。然而，参考限制区域1024b可以是编码目标图片限制区域1022b的一部分。
选择禁止矢量确定单元1032以这样的方式来控制在编码图片为图片1而参考图片为图片0时定义的移动矢量1130a，即，使移动矢量1130a所生成的亮度和色度的预测图像都仅由参考限制区域1024a的像素组成。
选择禁止矢量确定单元1032以这样的方式来控制在编码图片为图片2而参考图片为图片0时定义的移动矢量1130b，即，使移动矢量1130b所生成的亮度和色度的预测图像都仅由参考限制区域1024a的像素组成。
类似地，选择禁止矢量确定单元1032以这样的方式来控制在编码图片为图片2而参考图片为图片1时定义的移动矢量1130c，即，使移动矢量1130c所生成的亮度和色度的预测图像都仅由参考限制区域1024b的像素组成。
如上所述，通过控制选择禁止矢量确定单元1032，保证了属于编码目标图片限制区域的宏块仅通过属于其中未刷新区域的参考之前未被使用过的区域的像素来进行预测。这使得即使在未刷新区域中出现了解码误差等，也可以获得从误差图像的返回。
在专利文献1(日本已审专利申请公报No.1994-101841)中，用内部片对与连续两个图片的编码目标图片限制区域的不同区域相对应的连续扩大区域进行编码。然而，在视频从顶部移动到底部的情况下，给出优良预测的图像可能存在于参考图片的参考限制区域中。因此，可以通过连续扩大区域上的矢量来进行帧间预测编码，而不必通过内部片来进行所述编码。
接下来描述这样一种情况，即使亮度分量的矢量表示了参考限制区域的预测位置，当编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时，色度矢量也是指未刷新区域的像素。
如ITU-T H.264中所公开的，当编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时，如公式1中所示出，与通过常规MPEP-2等导出的矢量相比，色度的矢量为仅向前偏移了1/4的值。在ITU-T H.264中，以1/4的像素精度进行亮度的预测，以颜色分量的1/8像素精度进行色度的预测。
图12(a)示出了当编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时并且当亮度矢量将属于亮度参考限制区域1224的整数像素位置1240a参照为在与亮度未刷新区域1220的边界处预测的位置时，应该由色度矢量表示的预测位置。这对应于这种情况，例如，图11的移动矢量1130a表示来自偶数场中的图片1的奇数场中的图片0。在这种情况下，色度矢量所表示的位置1250a表示了从亮度的位置1240a偏移了色度分量的1/4像素的位置。根据ITU-T H.264，为了形成该位置1250a的色度的预测值，既需要属于色度未刷新区域1221的色度像素1260b，又需要属于色度参考限制区域1225的色度像素1260a。
这里，如果要获得的预测像素1250a的值为X、要获得的像素1260a的像素值为A，并且要获得的像素1260b的像素值为B，则1250a为1260a与1260b的1∶3分界点。根据H.264，可以用公式4计算出值X。
X＝(6·A+2·B+4)＞＞3(公式4)
公式中的“＞＞3”表示将值右移三位，这等同于将该值除以8(在负值情况下，对于值的处理不同于除法)。图12(b)示出了当编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时如果亮度矢量针对上述位置1240a将亮度像素精度预测的位置参考为预测位置1240b，则应该由色度矢量表示的预测位置。同样在这种情况下，色度矢量所表示的位置1250b是从如图12(b)中所示的亮度的位置1240b偏移了色度分量的1/4像素的位置。在这种情况下，可以用公式5计算出预测像素1250b的值Y。
Y＝(7·A+B+4)＞＞3(公式5)
即，当编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时，并且如果存在参考位置1240a和位置1240b的矢量，则为了生成色度的预测图像，需要参考属于色度的未刷新区域的像素。在这种情况下，选择禁止矢量确定单元需要运行以禁止可能参考1240a和1240b的矢量。
接着，利用图13来描述这样的情况，即使亮度分量的矢量表示了亮度参考限制区域内部的预测位置，也参考亮度的未刷新区域的像素以生成亮度的预测值。
首先，如果亮度矢量所表示的预测位置为整数像素位置(即1340a和1340e)，则仅使用相应参考图片的像素位置来生成预测。因此，如果预测位置为1340a和1340e，则仅将亮度参考区域1324的像素1370e和1370d分别用作预测值。这使得能够选择表示两个预测位置的矢量。
同时，如果亮度矢量所表示的预测位置为1340b、1340c以及1340d，则生成与这些预测位置相对应的像素的预测值就需要像素1370b、1370c、1370d、1370e、1370f以及1370g。例如，在预测位置1340c的像素的预测值为Z，并且像素1370b、1370c、1370d、1370e、1370f以及1370g的每一个的值分别为RefB、RefC、RefD、RefE、RefF以及RefG的情况下，可以用根据H.264的以下公式来计算值Z。
Z＝(RefB-5·RefC+20·RefD+20·RefE-5·RefF+RefG+16)＞＞5
(公式6)
在这种情况下，像素1370f和像素1370g属于亮度的未刷新区域1340。因此，为了通过矢量来参考预测位置1340b、1340c以及1340d，需要使用用于生成预测值的亮度的未刷新区域的像素。因此，对选择禁止矢量确定单元进行操作以禁止可能参考1340b、1340c以及1340d的矢量。类似地，当亮度矢量所表示的预测位置为1340f、1340g以及1340h时，需要使用像素1370a、1370b、1370c、1370d、1370e以及1370f。在这种情况下，1370f属于未刷新区域。因此，需要对选择禁止矢量确定单元进行操作以禁止可能参考1340b、1340c以及1340d的矢量。接着，利用应该如图12和图13中描述的那样被禁止在色度和亮度中使用的像素位置的问题来描述选择禁止矢量确定单元1032。
图14描述了选择禁止矢量确定单元的第一实施方式。该选择禁止矢量确定单元包括第一选择单元1440，第一选择单元1440具有作为输入的编码块奇偶性1034和参考图片奇偶性1035，并通过选择第一选择禁止矢量确定单元1441或第二选择禁止矢量确定单元1442来选择选择禁止矢量1036。
根据图14的表，如果在编码块奇偶性1034为奇数场而参考图片奇偶性1035为偶数场的情况下编码块奇偶性1034和参考图片奇偶性1035相同，则第一选择单元运行以选择第一选择禁止矢量确定子单元，而当参考图片奇偶性1035为奇数场时，第一选择单元运行以选择第二选择禁止矢量确定子单元。
接下来，描述第一和第二选择禁止矢量确定子单元如何从亮度和色度的未刷新区域导出选择禁止矢量。
为了导出选择禁止矢量，首先要描述应该被禁止使用的预测位置。图15描述了应该被第一和第二选择禁止矢量确定子单元禁止使用的预测位置。
首先，如果在编码块奇偶性1034为奇数场而参考图片奇偶性1035为偶数场的情况下编码块奇偶性1034和参考图片奇偶性1035相同，则第一选择禁止矢量确定子单元获得选择禁止矢量。在此奇偶性条件的情况下，当参考位置表示图13的亮度参考限制区域1324时，要生成色度预测，绝不参考色度未刷新区域的像素。因此，在本条件的情况下，应该被第一选择禁止矢量确定单元禁止使用的预测位置1536a属于图15(a)中示出的亮度未刷新区域1320，并且与1340b、1340c、1340d、1340f、1340g以及1340h成为一体。
接着，当编码块奇偶性1034为偶数场而参考图片奇偶性1035为奇数场时，第二选择禁止矢量确定子单元获得选择禁止矢量。在此奇偶性条件的情况下，如图12中所示，当参考位置为1240a和1240b时可以使用色度未刷新区域的像素来生成色度的预测，从而这些参考应该被禁止。因此，在此条件下，应该被禁止使用的预测位置1536b应该属于亮度未刷新区域1320，并与图12中示出的1240a和1240b以及图13中示出的1340b、1340c、1340d、1340f、1340g以及1340h成为一体。在这种情况下，像素位置1550表示取决于第一和第二选择禁止矢量确定子单元而可以使用或不可以使用的像素位置。
接下来，描述第一和第二选择禁止矢量确定子单元如何基于应该被禁止使用的预测位置、编码目标图片限制区域以及图15中描绘的编码块的位置来导出选择禁止矢量。
图16(a)示出了参考图片1的情况，参考图片1在对作为奇数场的图片2进行编码时为偶数场。在这种情况下，参考限制区域的宽度与从图片顶部开始的两个宏块行宽相同，而编码目标图片限制区域的宽度与从图片顶部开始的三个宏块行宽相同。从奇偶性条件判断，第一选择单元选择第一选择禁止矢量确定子单元。在这种情况下，利用图16和图17来描述第一选择禁止矢量确定子单元如何导出选择禁止矢量。
图17示出了第一选择禁止矢量确定子单元在图16(a)的情况下如何基于宏块A(1650a)、B(1650b)和C(1650c)以及未刷新区域1120b与参考限制区域1024b的关系来获得选择禁止矢量。图17中的亮度行号是随着像素行的增大而升序编号的垂直方向的坐标，像素行在图片顶部为0。
图17(a)是针对获得用于宏块A的选择禁止矢量的图。选择禁止矢量1770a禁止了禁止预测的像素的位置1736b与宏块A(1650a)的底部像素1760a之间存在垂直方向差的所有矢量。在本例的情况下，宏块的底部像素1760a的y坐标为47，而禁止预测的像素的位置是大于29.25小于29.75、大于30.25小于30.75以及大于31.25。因此，第一选择禁止矢量确定子单元导出了作为应该被禁止的矢量的矢量，其y分量为两个像素之间的差，即大于-17.75小于-17.25、大于-16.75小于-16.25以及大于-15.75。
类似地，对于宏块B，选择禁止矢量1770b禁止了禁止预测的像素的位置1736与宏块B(1650b)的底部像素1760b之间存在垂直方向差的所有矢量。在本例的情况下，宏块的底部像素1760b的y坐标为31。类似地，禁止预测的像素的位置是大于29.25小于39.75、大于30.25小于30.75以及大于31.25。因此，第一选择禁止矢量确定子单元导出了作为应该被禁止的矢量的矢量，其y分量为两个像素之间的差，即大于-1.75小于-1.25、大于-0.75小于-0.25以及大于0.25。
类似地，对于宏块C，选择禁止矢量1770c禁止了禁止预测的像素的位置1736与宏块C(1650c)的底部像素1760c之间存在垂直方向差的所有矢量。在本例的情况下，宏块的底部像素1760c的y坐标为15，而禁止预测的像素的位置是大于29.25小于29.75、大于30.25小于30.75以及大于31.25。因此，第一选择禁止矢量确定子单元导出了作为应该被禁止的矢量的矢量，其y分量为两个像素之间的差，即大于14.25小于14.75、大于15.25小于15.75以及大于16.25。
此外，因为宏块D不属于编码目标图片限制区域1022c，所以和宏块A到C的情况不同，不需要对图16(a)的宏块D施加矢量限制。
图16(b)示出了参考图片0的情况，参考图片0在对作为图11中的偶数场的图片1进行编码时为奇数场。这种情况示出了参考限制区域1024a的宽度与一个宏块行宽相同，而编码目标图片限制区域1022b的宽度与两个宏块行宽相同。从奇偶性条件判断，第一选择单元选择第二选择禁止矢量确定子单元。在这种情况下，利用图16和图18来描述第二选择禁止矢量确定子单元如何导出选择禁止矢量。
图18示出了第二选择禁止矢量确定子单元在图16(b)的情况中如何基于未刷新区域1120a的宏块E(1650e)与F(1650f)的关系以及未刷新区域1120a与参考限制区域1024a的关系来获得选择禁止矢量。图18中的亮度行号是随着像素行的增加按升序编号的像素的垂直方向的坐标，位于图片顶部的像素行为0。
图18(e)是针对获得用于宏块E的选择禁止矢量的图。选择禁止矢量1870e禁止了禁止预测的像素的位置1836与宏块E(1650e)的底部像素1860e之间存在垂直方向差的所有矢量。在本例的情况下，宏块的底部像素1680e的y坐标为31，而禁止预测的像素的位置是大于13.25小于13.75以及大于14.25。因此，第二选择禁止矢量确定子单元导出了作为应该被禁止的矢量的矢量，其y分量为两个像素之间的差，即大于-17.75小于-17.25和大于-16.75。
图18(f)是针对获得用于宏块F的选择禁止矢量的图。选择禁止矢量1870f禁止了禁止预测的像素的位置1836与宏块F(1650f)的底部像素1860f之间存在垂直方向差的所有矢量。在本例的情况下，宏块的底部像素1860f的y坐标为15，而禁止预测的像素的位置是大于13.25小于13.75以及大于14.25。因此，第二选择禁止矢量确定子单元导出了作为应该被禁止的矢量的矢量，其y分量为两个像素之间的差，即大于-1.75小于-1.25和大于-0.75。
此外，因为宏块G不属于编码目标图片限制区域1022b，所以和宏块E和F的情况不同，不需要对图16(a)的宏块G施加矢量限制。
在图11中，在如上所述通过选择禁止矢量确定单元1032导出选择禁止矢量之后，当执行移动估计时，移动矢量确定单元1001根据该选择限制矢量来获得不包括该选择禁止矢量的范围内的移动矢量1005。然后移动矢量1005被提供给预测图像生成单元1002以生成预测图像，并被发送到熵编码单元109以执行移动矢量本身的编码。
在第一实施方式中，根据上述结构，在编码目标图片限制区域随着编码的进行从顶部向底部扩大的情况下，即使色度矢量的计算方法取决于H.264中的奇偶性等而改变，也可以在不使用未刷新区域的像素的情况下进行刷新。
图19描述了根据第二实施方式的编码图片限制区域和参考限制区域。这对应于权利要求3的选择禁止矢量确定单元的第二发明的实施方式。
在本实施方式中，编码目标图片限制区域1922a的宽度与图片0中的一个宏块行宽相等，编码目标图片限制区域1922b的宽度与图片1中的两个宏块行宽相等。在图片2中，编码目标图片限制区域1922c以这样的方式进行控制，即，使三个宏块行和编码目标图片限制区域从底部到顶部连续扩大。然后，当该编码目标图片限制区域完成覆盖整个显示器时便没有留下任何未刷新区域，从而可以从解码误差等完全返回。
和第一实施方式不同，在这种情况下，当编码图片为奇数场而参考图片为偶数场时，色度矢量使用未刷新区域的像素。这是因为在这种奇偶性条件的情况下，通过公式2将矢量在色度上偏移了1/4。
图20(a)示出了如果亮度矢量参考属于与亮度未刷新区域2020的边界处的亮度参考限制区域2024的整数像素位置2040a作为预测位置，当编码图片为奇数场而参考图片为偶数场时，应该由色度矢量表示的预测位置。这对应于这样的情况，例如，当移动矢量1930c表示来自奇数场中的图片1的偶数场中的图片1。在这种情况下，色度矢量所表示的位置2050a表示了通过图20(a)中示出的色度分量从亮度的位置2040a向顶部偏移了1/4像素的位置。根据ITU-T H.264，为了形成预测位置2050a的预测值，既需要属于色度未刷新区域2021的色度像素2060b，又需要属于色度参考限制区域2025的色度像素2060a。
这里，如果要获得的色度的预测像素2050a的值为X、要获得的像素2060a的像素值为A并且要获得的像素2060b的像素值为B，则2050a为2060a与2060b的1∶3分界点。根据H.264，可以用公式7来计算值X。
X＝(6·A+2·B+4)＞＞3(公式7)
公式中的“＞＞3”表示将值右移三位，这几乎等同于将该值除以8(在负值情况下，对值的处理不同于除法)。此外，图12(b)示出了如果亮度矢量将到上述位置1240a的亮度像素精度的预测位置参考为预测位置1240b，当编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时，应该由色度矢量表示的预测位置。同样在这种情况下，色度矢量所表示的位置1250b是从如图12(b)中示出的亮度的位置1240b偏移了色度分量的1/4像素的位置。在这种情况下，可以用公式8来计算预测像素1250b的值Y。
Y＝(7·A+B+4)＞＞3(公式8)
即，当编码图片为偶数场而参考图片为奇数场时，如果存在参考位置2040a和位置2040b的矢量，则需要参考属于色度的未刷新区域的像素以生成色度的预测图像。在这种情况下，需要对选择禁止矢量确定单元进行操作以禁止可能参考2040a和2040b的矢量。
对于亮度而言，用来生成亮度矢量所表示的预测位置的预测的亮度分量的图像、亮度的未刷新区域以及图像参考被示为图13的上界反转图像。
基于上述事实，利用图8来描述第二实施方式的运行。该选择禁止矢量确定单元包括第二选择单元840，第二选择单元840具有作为输入的编码块奇偶性634和参考图片奇偶性635，并通过选择第三选择禁止矢量确定子单元841或第四选择禁止矢量确定子单元842来选择选择禁止矢量636。
根据图8的表，当编码块奇偶性634和参考图片奇偶性635相同时并且当编码块奇偶性634为偶数场而参考图片奇偶性635为奇数场时，第二选择单元840运行以选择第三选择禁止矢量确定子单元，当编码块奇偶性634为奇数场而参考图片奇偶性635为偶数场时，第二选择单元840运行以选择第四选择禁止矢量确定子单元。
利用应该被图21(a)中示出的第三选择禁止矢量确定子单元禁止使用的预测位置2136a，第三选择禁止矢量确定子单元通过与利用图16(a)和图18所描述的实施方式1几乎相同的方法(不包括反向编码)来导出该选择禁止矢量。此外，利用应该被图21(b)中示出的第四选择禁止矢量确定子单元禁止使用的预测位置2136b，第四选择禁止矢量确定子单元通过与利用图16(a)和图18所描述的实施方式1几乎相同的方法(不包括反向编码)来导出该选择禁止矢量。
在第二实施方式中，根据上述结构，当编码目标图片限制区域随着编码的进行从顶部向底部扩大时，即使色度的计算方法取决于H.264中的奇偶性等而改变，也可以在不使用未刷新区域的像素的情况下进行刷新。
图22描述了根据第三实施方式的编码图片限制区域和参考限制区域。这对应于第三发明的实施方式的权利要求4的选择禁止矢量确定单元。
在本实施方式中，编码目标图片限制区域确定单元1030以这样的方式进行控制，即，使编码目标图片限制区域2222a的宽度与位于图片0中的图像中心附近的一个宏块行宽相等、编码目标图片限制区域2222b的宽度与图片1中的两个宏块行宽相等、编码目标图片限制区域2222c的宽度与图片2中的三个宏块行宽相等，从而编码目标图片限制区域按顺序从中心向上和向下扩大。然后，当该编码目标图片限制区域完成覆盖整个显示器时，和实施方式1与2一样没有留下任何未刷新区域，从而可以从解码误差等完全返回。
在本实施方式中，参考限制区域与未刷新区域之间的边界包括以下两种情况，即，类似于第一实施方式的参考限制区域为顶部而未刷新区域为底部的情况，和类似于第二实施方式的参考限制区域为底部而未刷新区域为顶部的情况。因此，在第三实施方式的情况下，利用应该被图23(a)中示出的第五选择禁止矢量确定子单元禁止使用的预测位置2336a、应该被图23(b)中示出的第六选择禁止矢量确定子单元禁止使用的预测位置2336b以及应该被图23(c)中示出的第七选择禁止矢量确定子单元禁止使用的预测位置2336c，可获得类似于第一和第二实施方式的选择禁止矢量。
对于选择每个选择禁止矢量确定子单元而言，根据图9中示出的编码块的奇偶性和参考图片的奇偶性，当编码块的奇偶性和参考图片的奇偶性相同时，第三选择单元选择第五选择禁止矢量确定子单元。当参考图片的奇偶性为偶数场时，选择第六选择禁止矢量确定子单元。当编码块的奇偶性为偶数场而参考图片的奇偶性为奇数场时，选择第七选择禁止矢量确定子单元。
在第三实施方式中，根据上述结构，当编码目标图片限制区域随着编码的进行从中心向上和向下扩大时，即使色度矢量的计算方法取决于H.264中的奇偶性等而改变，也可在不使用未刷新区域的像素的情况下进行刷新。

Claims (8)

1、一种运动图像编码装置，该运动图像编码装置响应于由多个场组成的运动图像信号而执行场间移动补偿预测，该运动图像编码装置包括：
编码目标图片限制区域确定单元，用于针对编码目标图片确定编码目标图片限制区域，该编码目标图片限制区域对用于编码的矢量施加了限制；
参考限制区域确定单元，用于针对每个参考图片，针对用于编码的一个或多个参考图片，确定从每个参考图片都在过去被编码了的情况的编码目标图片限制区域中选择亮度参考限制区域和色度参考限制区域，该亮度参考限制区域对用于生成属于该编码目标图片限制区域的编码目标块的亮度的预测图片的参考图片施加了限制，而该色度参考限制区域对用于生成属于该编码目标图片限制区域的该编码目标块的色度的预测图片的参考图片施加了限制；
选择禁止矢量确定单元，用于在对属于该编码目标图片限制区域的编码块进行编码的情况下，根据该编码块的位置、该编码块的奇偶性以及该参考图片的奇偶性来确定通过移动预测来禁止选择的选择禁止矢量，使得亮度和色度的预测图像都仅包括该亮度参考限制区域和该色度参考限制区域的像素；以及
移动矢量确定单元，用于除去该选择禁止矢量，以通过移动预测来确定移动矢量。
2、根据权利要求1所述的运动图像编码装置，其中该选择禁止矢量确定单元包括：
第一选择禁止矢量确定子单元，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性相同时以及在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为奇数场而该参考图片的奇偶性为偶数场时，确定该选择禁止矢量；
第二选择禁止矢量确定子单元，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为偶数场而该参考图片的奇偶性为奇数场时，确定该选择禁止矢量；以及
第一选择单元，用于根据该编码目标图片的编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性来选择第一选择禁止矢量确定子单元和第二选择禁止矢量确定子单元中的一个，以输出该选择禁止矢量。
3、根据权利要求1所述的运动图像编码装置，其中该选择禁止矢量确定单元包括：
第三选择禁止矢量确定子单元，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性相同时以及在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为偶数场而该参考图片的奇偶性为奇数场时，确定该选择禁止矢量；
第四选择禁止矢量确定子单元，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为奇数场而该参考图片的奇偶性为偶数场时，确定该选择禁止矢量；以及
第二选择单元，用于根据该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性来选择第三选择禁止矢量确定子单元和第四选择禁止矢量确定子单元中的一个，以输出该选择禁止矢量。
4、根据权利要求1所述的运动图像编码装置，其中该选择禁止矢量确定单元包括：
第四选择禁止矢量确定子单元，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性相同时，确定该选择禁止矢量；
第六选择禁止矢量确定子单元，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为奇数场而该参考图片的奇偶性为偶数场时，确定该选择禁止矢量；
第七选择禁止矢量确定子单元，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为偶数场而该参考图片的奇偶性为奇数场时，确定该选择禁止矢量；以及
第三选择单元，用于根据该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性来选择第四选择禁止矢量确定子单元到第七选择禁止矢量确定子单元中的一个，以输出该选择禁止矢量。
5、一种运动图像编码方法，该运动图像编码方法响应于由多个场组成的运动图像信号而执行场间移动补偿预测，该运动图像编码方法包括以下步骤：
执行编码目标图片限制区域确定，以针对编码目标图片确定该编码目标图片限制区域，该编码目标图片限制区域对用于编码的矢量施加了限制；
执行参考限制区域确定，以针对每个参考图片，针对用于编码的一个或多个参考图片，确定从每个参考图片都在过去被编码了的情况的编码目标图片限制区域中选择亮度参考限制区域和色度参考限制区域，该亮度参考限制区域对用于生成属于该编码目标图片限制区域的编码目标块的亮度的预测图片的参考图片施加了限制，而该色度参考限制区域对用于生成属于该编码目标图片限制区域的该编码目标块的色度的预测图片的该参考图片施加了限制；
执行选择禁止矢量确定，以在对属于该编码目标图片限制区域的编码块进行编码的情况下，根据该编码块的位置、该编码块的奇偶性以及该参考图片的奇偶性来确定通过移动预测来禁止选择的选择禁止矢量，使得亮度和色度的预测图像都仅包括该亮度参考限制区域和该色度参考限制区域的像素；以及
执行移动矢量确定，以除去该选择禁止矢量，从而通过移动预测来确定移动矢量。
6、根据权利要求5所述的运动图像编码方法，其中确定该选择禁止矢量的步骤包括以下步骤：
第一选择禁止矢量确定子步骤，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性相同时以及在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为奇数场而该参考图片的奇偶性为偶数场时，确定该选择禁止矢量；
第二选择禁止矢量确定子步骤，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为偶数场而该参考图片的奇偶性为奇数场时，确定该选择禁止矢量；以及
第一选择步骤，用于根据该编码目标图片的编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性来选择第一选择禁止矢量确定子步骤和第二选择禁止矢量确定子步骤中的一个，以输出该选择禁止矢量。
7、根据权利要求5所述的运动图像编码方法，其中确定该选择禁止矢量的步骤包括以下步骤：
第三选择禁止矢量确定子步骤，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性相同时以及在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为偶数场而该参考图片的奇偶性为奇数场时，确定该选择禁止矢量；
第四选择禁止矢量确定子步骤，用于在该编码块的奇偶性为奇数场而该参考图片的奇偶性为偶数场时，确定该选择禁止矢量；以及
第二选择步骤，用于根据该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性来选择第三选择禁止矢量确定子步骤和第四选择禁止矢量确定子步骤中的一个，以输出该选择禁止矢量。
8、根据权利要求5所述的运动图像编码方法，其中确定该选择禁止矢量的步骤包括以下步骤：
第五选择禁止矢量确定子步骤，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性相同时，确定该选择禁止矢量；
第六选择禁止矢量确定子步骤，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为奇数场而该参考图片的奇偶性为偶数场时，确定该选择禁止矢量；
第七选择禁止矢量确定子步骤，用于在该编码目标图片的该编码块的奇偶性为偶数场而该参考图片的奇偶性为奇数场时，确定该选择禁止矢量；以及
第三选择步骤，用于根据该编码目标图片的该编码块的奇偶性和该参考图片的奇偶性来选择第五选择禁止矢量确定子步骤到第七选择禁止矢量确定子步骤中的一个，以输出该选择禁止矢量。
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