WO2009114986A1 - 运动矢量的缩放方法、装置以及编码、解码方法和*** - Google Patents

运动矢量的缩放方法、装置以及编码、解码方法和*** Download PDF

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scaling
coordinate
motion
field image
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林永兵
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华为技术有限公司
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    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/53—Multi-resolution motion estimation; Hierarchical motion estimation

Definitions

  • the present invention relates to the field of multimedia technologies, and in particular, to a motion vector scaling method, apparatus, and encoding and decoding method and system. Background technique
  • motion vector prediction techniques are employed to reduce the bit overhead required to transmit motion vectors.
  • Motion vector prediction techniques include spatial motion vector prediction and time domain motion vector prediction.
  • the motion vector of the current macroblock may be predicted according to the motion vector of the adjacent macroblock in the spatial position with the current macroblock; and in the time domain motion vector prediction, according to the current macroblock
  • the motion vector of the adjacent or similar macroblock at the time axis position predicts the motion vector of the current macroblock, and the obtained motion vector is used for motion compensation prediction.
  • motion vector scaling is commonly used in motion vector prediction techniques.
  • the motion vector is one of the most important data in the compressed code stream.
  • the accuracy of the motion vector scaling affects the accuracy of the motion vector and further affects the video coding compression performance.
  • the motion vector scaling follows the rigid body linear motion model, and the corresponding scaling is performed according to the time domain distance.
  • video sequences include progressive sequences and interlaced sequences.
  • the images constituting the video sequence include a progressive scan frame image, that is, a progressive scan image and an interlaced scan field image, that is, an interlaced image, and the 1 frame can be divided into 2 fields, that is, a top field and a bottom field, and a top field and a bottom field image. There is a time difference between this time, which is equal to half of the frame period.
  • the top field consists of odd rows of pixels, while the bottom field consists of even rows of pixels.
  • the progressive sequence consists only of frame images, and the interlaced sequence may include frame images and field images.
  • Embodiments of the present invention provide a method and apparatus for scaling a motion vector, and a coding and decoding method and system, which are used to improve the accuracy of motion vector scaling and improve the coding compression efficiency of a field image.
  • An embodiment of the present invention provides a method for scaling a motion vector, including:
  • An embodiment of the present invention provides a motion vector scaling apparatus, including:
  • a first transform module configured to perform coordinate transformation on the first motion vector according to a coordinate offset between the bottom field image and the top field image to obtain a second motion vector
  • a scaling module configured to scale the second motion vector to obtain a third motion vector
  • a second transform module configured to perform inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth Motion vector.
  • An embodiment of the present invention provides an encoding method, including:
  • the step of scaling the motion vector includes: performing coordinate transformation on the first motion vector according to a coordinate offset between the bottom field image and the top field image to obtain a second motion Vector; scaling the second motion vector to obtain a third motion vector; performing inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector;
  • the fourth motion vector is used for motion compensation prediction processing.
  • the embodiment of the invention provides a decoding method, including:
  • the step of scaling the motion vector includes: performing coordinate transformation on the first motion vector according to a coordinate offset between the bottom field image and the top field image to obtain a second motion vector And scaling the second motion vector to obtain a third motion vector And inversely transforming the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector;
  • the fourth motion vector is used for motion compensation prediction processing.
  • An embodiment of the present invention provides an encoding system, including:
  • a first scaling device configured to: scale a first motion vector to obtain a fourth motion vector; and first prediction means, configured to perform motion compensation prediction processing according to the fourth motion vector obtained by the first scaling device in the encoding process ;
  • the first scaling device includes:
  • a first transform module configured to perform coordinate transformation on the first motion vector according to a coordinate offset between the bottom field image and the top field image to obtain a second motion vector
  • a scaling module configured to scale the second motion vector to obtain a third motion vector
  • a second transform module configured to perform inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth Motion vector.
  • An embodiment of the present invention provides a decoding system, including:
  • a second scaling device configured to scale the first motion vector to obtain a fourth motion vector
  • second prediction means configured to perform motion compensation prediction processing according to the fourth motion vector obtained by the second scaling device in the decoding process ;
  • the second scaling device includes:
  • a first transform module configured to perform coordinate transformation on the first motion vector according to a coordinate offset between the bottom field image and the top field image to obtain a second motion vector
  • a scaling module configured to scale the second motion vector to obtain a third motion vector
  • a second transform module configured to perform inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth Motion vector.
  • the embodiment of the present invention performs half-pixel compensation on the motion vector before and after the scaling according to the offset of the top field image and the bottom field image in spatial position, or performs coordinate transformation, and transforms between the reflected field images.
  • the scaling process of the motion vector is performed, which is more in line with the motion model, which ensures the accuracy of the motion vector scaling, improves the motion vector prediction accuracy, and improves the coding compression efficiency of the field image.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of a first embodiment of a method for scaling a motion vector according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of zooming a motion vector in a first embodiment of a method for scaling a motion vector according to the present invention
  • FIG. 3 is a schematic flow chart of a second embodiment of a method for scaling a motion vector according to the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram of zooming a motion vector in a second embodiment of a method for scaling a motion vector according to the present invention
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of an embodiment of a motion vector scaling apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic flow chart of an embodiment of an encoding method according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic flowchart of an embodiment of a decoding method according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of an embodiment of an encoding system according to the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of an embodiment of a decoding system according to the present invention. detailed description
  • the first motion vector is coordinate-transformed according to the coordinate offset between the bottom field image and the top field image, and the second motion vector can be obtained; and the second motion vector is scaled. Therefore, a third motion vector can be obtained; and the third motion vector is inversely transformed according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector for subsequent motion compensation prediction.
  • the scaling method of the motion vector in the embodiment of the present invention can ensure the accuracy of the motion vector scaling, thereby improving the motion vector prediction accuracy and the encoding compression efficiency of the field image.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of a first embodiment of a scaling method of a motion vector according to the present invention. This embodiment is applicable to performing motion vector prediction based on airspace, and includes the following steps:
  • Step 101 Determine a coordinate offset delt between the top field image and the bottom field image.
  • Step 102 Perform coordinate transformation on the vertical component of the scaled motion vector MV1 according to the coordinate offset delt to obtain a motion vector MV1 '.
  • the scaled MV1 is the motion vector in the original coordinate system; the corresponding coordinate transformed MV1 ' is the motion vector in the new coordinate system.
  • the operation of coordinate transformation specifically includes the following cases (coordinate transformation only for the vertical component of MV1):
  • Step 103 Linearly scale the MV1 ' after the coordinate transformation according to the direction of the MV1 ' according to the rigid body uniform linear motion model to obtain the motion vector MV2'.
  • MV2' scalexMV1 '; where scale is the scaling factor, which is related to the temporal distance of the motion vector before and after scaling, which is the length of the motion vector projection on the time axis.
  • Step 104 Perform inverse coordinate transformation on the vertical component of the scaled motion vector MV2' according to the coordinate offset delt to obtain a motion vector MV2.
  • the scaled motion vector MV2' is the motion vector in the new coordinate system; the inverse MV2 of the corresponding coordinate is the motion vector in the original coordinate system.
  • the operation of coordinate transformation specifically includes the following cases (coordinate transformation only for the vertical component of MV2'):
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing scaling of a motion vector in a first embodiment of a scaling method of a motion vector according to the present invention.
  • the original coordinate system is 0, the new coordinate system is 0', the solid circle represents the top field image, and the open circle represents the bottom field image.
  • the difference between the two is that the position of the bottom field is different.
  • In the new coordinate system there is a half pixel difference in the vertical direction between the top field and the bottom field.
  • the new coordinate system reflects the true positional relationship between the field images, and the scaling of the motion vectors should be performed in the new coordinate system.
  • time represents the time axis
  • y axis represents the position of the pixel in the vertical direction
  • top represents the top field image
  • bottom represents the bottom field image
  • delt is the coordinate offset
  • MV1 and MV2 are the motion vectors in the coordinate system 0 respectively
  • MV1 'and MV2' are the motion vectors of MV1 and MV2 transformed to the coordinate system 0', respectively
  • the scaled motion vector MV2' overlaps with the scaled motion vector MV1'.
  • the scaling factor scale involved in step 103 may be a negative number.
  • the above motion vector describes the motion of the pixel. Further, the motion vector can also be used to describe the motion of a block or a macro block (MB).
  • Blocks and macroblocks consist of a certain number of pixels.
  • a macroblock consists of 16x16 pixels, and a macroblock can be divided into blocks.
  • FIG. 3 is a schematic flow chart of a second embodiment of a method for scaling a motion vector according to the present invention. This embodiment is suitable for performing time domain based motion vector prediction. Compared with the previous embodiment, step 103 in the previous embodiment becomes:
  • step 103' the MV1 ' after the coordinate transformation is linearly scaled along the direction parallel to MV1 ' according to the rigid body uniform linear motion model, and the motion vector MV2' is obtained.
  • the scaled motion vector MV1 ' is located at a different time domain position from the start of the scaled motion vector MV2', but has a corresponding relationship in the spatial domain position.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing scaling of a motion vector in a second embodiment of a scaling method of a motion vector according to the present invention.
  • the original coordinate system is 0, the new coordinate system is 0', the solid circle represents the top field image, and the open circle represents the bottom field image. The difference between the two is that the position of the bottom field is different.
  • top There is a half pixel difference in the vertical direction between the field and the bottom field.
  • the new coordinate system reflects the true positional relationship between the field images, and the scaling of the motion vectors should be performed in the new coordinate system.
  • time represents the time axis
  • y axis represents the position of the pixel in the vertical direction
  • top represents the top field image
  • bottom represents the bottom field image
  • delt is the coordinate offset
  • MV1 and MV2 are the motion vectors in the coordinate system 0 respectively
  • MV1 'and MV2' are motion vectors transformed from MV1 and MV2 to coordinate system 0', respectively
  • the scaled motion vector MV2' is parallel to the scaled motion vector MV1'.
  • the motion vector of the motion vector before and after the scaling is compensated by the half pixel, and then the motion vector is scaled.
  • the accuracy of the motion vector scaling improves the motion vector prediction accuracy, thereby improving the coding compression efficiency of the field image.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of an embodiment of a scaling apparatus for a motion vector according to the present invention.
  • the embodiment includes a first transform module 10, a scaling module 20, and a second transform module 30 that are sequentially connected.
  • the first transform module 10 is configured to perform coordinate transformation on the first motion vector by using a coordinate offset between the bottom field image and the top field image to obtain a second motion vector.
  • the scaling module 20 is configured to use the second motion vector. Zooming to obtain a third motion vector; the second transform module 30 is configured to perform inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector.
  • the first transform module and the second transform module respectively perform half pixel compensation on the motion vectors before and after scaling according to the offset of the top field image and the bottom field image in spatial position. Then, the scaling process of the motion vector by the scaling module can ensure the accuracy of the motion vector scaling, improve the motion vector prediction accuracy, and improve the coding compression efficiency of the field image.
  • the first transform module 10 in this embodiment may include a first identification unit 11 and a first transform unit 12 that are connected to each other.
  • the first identifying unit 11 is configured to identify a direction of the first motion vector;
  • the first transforming unit 12 is configured to use the first recognition unit 11 and the coordinate offset to the first motion.
  • the vertical component of the vector is coordinate transformed to obtain a second motion vector.
  • the second transform module 30 may include a second identification unit 31 and a second transform unit 32 that are connected to each other.
  • the second identifying unit 31 is configured to identify a direction of the third motion vector;
  • the second transform unit 32 is configured to use the recognition result of the second identifying unit 31 and the coordinate offset
  • the quantity is coordinate-transformed to the vertical component of the third motion vector to obtain a fourth motion vector.
  • FIG. 6 is a schematic flowchart diagram of an embodiment of an encoding method according to the present invention.
  • the step of scaling the motion vector includes: Step 601: Perform coordinates on the first motion vector according to the coordinate offset between the bottom field image and the top field image. Transforming to obtain a second motion vector;
  • Step 602 Perform scaling on the second motion vector to obtain a third motion vector.
  • Step 603 Perform inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector.
  • the fourth motion vector obtained in step 603 can be further used for motion compensation prediction. Therefore, when the motion compensation prediction process is performed, the following steps may be further included:
  • Step 604 The fourth motion vector is used for motion compensation prediction processing in the encoding process.
  • the motion vector is scaled, that is, coordinate transformation is performed on the first motion vector according to the coordinate offset between the bottom field image and the top field image, a second motion vector; performing a scaling process on the second motion vector to obtain a third motion vector; performing inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector;
  • the vector is used in motion compensation prediction processing.
  • the embodiment ensures the accuracy of the motion vector scaling, thereby improving the motion vector prediction accuracy and the coding compression efficiency of the field image, and further improving the coding efficiency.
  • FIG. 7 is a schematic flowchart diagram of an embodiment of a decoding method according to the present invention.
  • the step of scaling the motion vector includes:
  • Step 701 Perform coordinate transformation on the first motion vector according to a coordinate offset between the bottom field image and the top field image to obtain a second motion vector.
  • Step 702 Perform scaling on the second motion vector to obtain a third motion vector.
  • Step 703 Perform inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector.
  • the fourth motion vector obtained in step 703 can be further used for motion compensation prediction. Therefore, when the motion compensation prediction process is performed, the following steps may be further included:
  • Step 704 The fourth motion vector is used for motion compensation prediction processing in a decoding process.
  • the motion vector is performed.
  • the scaling process that is, performing coordinate transformation on the first motion vector according to the coordinate offset between the bottom field image and the top field image, to obtain a second motion vector; and scaling the second motion vector to obtain the third motion Vector; performing inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector; and using the fourth motion vector in the motion compensation prediction process.
  • the embodiment ensures the accuracy of the motion vector scaling, thereby improving the motion vector prediction accuracy, and the coding compression efficiency of the field image, and further improving the decoding efficiency.
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of an embodiment of an encoding system according to the present invention.
  • This embodiment includes a first scaling device 1 and a first prediction device 2 that are connected to each other.
  • the first scaling device 1 is configured to scale the first motion vector to obtain a fourth motion vector.
  • the first prediction device 2 is configured to perform motion compensation prediction according to the fourth motion vector obtained by the first scaling device 1 during the encoding process. deal with.
  • the first scaling device 1 may include a first transform module 10, a scaling module 20, and a second transform module 30 that are sequentially connected.
  • the first transform module 10 is configured to perform coordinate transformation on the first motion vector according to the coordinate offset between the bottom field image and the top field image to obtain a second motion vector; and the scaling module 20 is configured to use the second motion The vector is scaled to obtain a third motion vector.
  • the second transform module 30 is configured to perform inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector.
  • the first transform module and the second transform module in the first scaling device respectively perform half-pixel on the motion vector before and after the scaling according to the offset of the top field image and the bottom field image in spatial position.
  • the scaling process is performed by the scaling module, and finally the motion compensation prediction process in the encoding process is performed by the first prediction device according to the fourth motion vector, which can ensure the accuracy of the motion vector scaling and improve the motion vector prediction accuracy.
  • the coding compression efficiency of the field image is improved, and the coding efficiency is further improved.
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of an embodiment of a decoding system according to the present invention.
  • This embodiment includes a second scaling device 3 and a second prediction device 4 that are connected to each other.
  • the second scaling device 3 is configured to scale the first motion vector to obtain a fourth motion vector.
  • the second prediction device 4 is configured to perform motion compensation prediction according to the fourth motion vector obtained by the second scaling device 3 during the decoding process. deal with.
  • the second scaling device 3 may include a first transform module 10, a scaling module 20, and a second transform module 30 that are sequentially connected.
  • the first transform module 10 is configured to perform coordinate transformation on the first motion vector according to a coordinate offset between the bottom field image and the top field image to obtain a second motion vector; the scaling module 20
  • the second motion vector is used to perform the third motion vector, and the second motion vector is used to perform inverse coordinate transformation on the third motion vector according to the coordinate offset to obtain a fourth motion vector.
  • the first transform module and the second transform module in the second scaling device respectively perform half-pixel on the motion vector before and after the scaling according to the offset of the top field image and the bottom field image in the spatial position.
  • the scaling process is performed by the scaling module, and finally the motion prediction prediction process in the decoding process is performed by the second prediction device according to the fourth motion vector, which can ensure the accuracy of the motion vector scaling and improve the motion vector prediction accuracy.
  • the coding compression efficiency of the field image is improved, and the decoding efficiency is further improved.
  • the fact that the top field image and the bottom field image have a positional deviation in the vertical direction affects the encoding efficiency.
  • other factors such as interpolation and loop filtering should also be considered. By improving interpolation and loop filtering, the accuracy is improved, and the coding compression efficiency is improved.
  • the present invention can be implemented by hardware or by means of software plus a necessary general hardware platform. Based on such understanding, the technical solution of the present invention can be written as a computer executable program, and the computer device can implement the method provided by the present invention by executing the program.
  • the computer executable can be stored in a non-volatile storage medium (including CD-ROM, USB flash drive, mobile hard disk, etc.).

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Description

运动矢量的缩放方法、 装置以及编码、 解码方法和*** 本申请要求了 2008年 3月 20日提交的、 申请号为 200810102353. 7、 发 明名称为 "运动矢量的缩放方法和装置、 编解码方法和***" 的中国申请的 优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及多媒体技术领域， 尤其是一种运动矢量的缩放方法、 装置以 及编码、 解码方法和***。 背景技术
在视频编码压缩标准中， 釆用了运动矢量预测技术来减少传输运动矢量 所需的比特开销。 运动矢量预测技术包括空域运动矢量预测和时域运动矢量 预测。 在空域运动矢量预测中， 可以根据与当前宏块在空间位置上相邻宏块 的运动矢量来预测当前宏块的运动矢量； 而在时域运动矢量预测中， 则可以 根据与当前宏块在时间轴位置上相邻或相近的宏块的运动矢量来预测当前宏 块的运动矢量， 得到的运动矢量用于运动补偿预测。
无论对于空域运动矢量预测还是时域运动矢量预测， 运动矢量缩放是运 动矢量预测技术中普遍釆用的。 运动矢量是压缩码流中最重要的数据之一， 运动矢量缩放的准确性影响运动矢量的精度， 并进一步影响视频编码压缩性 能。 一般来说， 运动矢量缩放遵循刚体直线匀速运动模型， 按照时域距离进 行相应的缩放处理。
一般来说， 视频序列包括逐行序列和隔行序列。 组成视频序列的图像包 括逐行扫描的帧图像即逐行扫描图像和隔行扫描的场图像即隔行扫描图像， 1 帧可以分为 2场， 即顶场和底场， 顶场和底场图像之间存在一个时间差， 这 个时间差等于帧周期的一半。 顶场由奇数行像素组成， 而底场由偶数行像素 组成。 逐行序列仅由帧图像组成， 而隔行序列可以包括帧图像和场图像。
在现有技术中， 对于帧图像和场图像， 均进行相同的缩放处理。 但是， 由于场图像不同于帧图像， 场图像的顶场和底场之间存在空间位置上的偏移 (偏移半个象素），釆用与帧图像缩放相同的运动矢量缩放处理会降低运动矢 量缩放的准确性 , 导致了对场图像的编码压缩效率的降低。 发明内容
本发明实施例提供一种运动矢量的缩放方法、 装置以及编码、 解码方法 和***， 用以提高运动矢量缩放的准确性， 提高场图像的编码压缩效率。
本发明实施例提供了一种运动矢量的缩放方法， 包括：
根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量进行坐标变 换， 得到第二运动矢量；
对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量；
根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四运 动矢量。
本发明实施例提供了一种运动矢量的缩放装置， 包括：
第一变换模块， 用于根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一 运动矢量进行坐标变换， 得到第二运动矢量；
缩放模块， 用于对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量； 第二变换模块， 用于根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标 反变换， 得到第四运动矢量。
本发明实施例提供了一种编码方法， 包括：
在编码过程中， 在进行运动矢量预测处理时， 对运动矢量进行缩放的步 骤包括： 根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量进行坐 标变换， 得到第二运动矢量； 对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动 矢量； 根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四 运动矢量；
将所述第四运动矢量用于运动补偿预测处理。
本发明实施例提供了一种解码方法， 包括：
在解码过程中， 进行运动矢量预测处理时， 对运动矢量进行缩放的步骤 包括： 根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量进行坐标 变换， 得到第二运动矢量； 对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢 量； 根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四运 动矢量；
将所述第四运动矢量用于运动补偿预测处理。
本发明实施例提供了一种编码***， 包括：
第一缩放装置， 用于对第一运动矢量进行缩放， 得到第四运动矢量； 第一预测装置， 用于在编码过程中根据所述第一缩放装置得到的第四运 动矢量进行运动补偿预测处理；
其中， 所述第一缩放装置包括：
第一变换模块， 用于根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一 运动矢量进行坐标变换， 得到第二运动矢量；
缩放模块， 用于对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量； 第二变换模块， 用于根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标 反变换， 得到第四运动矢量。
本发明实施例提供了一种解码***， 包括：
第二缩放装置， 用于对第一运动矢量进行缩放， 得到第四运动矢量； 第二预测装置， 用于在解码过程中根据所述第二缩放装置得到的第四运 动矢量进行运动补偿预测处理；
其中， 所述第二缩放装置包括：
第一变换模块， 用于根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一 运动矢量进行坐标变换， 得到第二运动矢量；
缩放模块， 用于对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量； 第二变换模块， 用于根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标 反变换， 得到第四运动矢量。
由上述技术方案可知， 本发明实施例根据顶场图像和底场图像在空间位 置上的偏移， 对缩放前后的运动矢量进行半像素补偿， 或者说进行坐标变换， 变换到反映场图像之间真实位置关系的坐标系下，进行运动矢量的缩放处理， 更加符合运动模型， 保证了运动矢量缩放的准确性， 提高了运动矢量预测精 度， 从而提高了场图像的编码压缩效率。
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。 附图说明
图 1为本发明运动矢量的缩放方法的第一实施例的流程示意图； 图 2为本发明运动矢量的缩放方法的第一实施例中运动矢量的缩放示意 图；
图 3为本发明运动矢量的缩放方法的第二实施例的流程示意图； 图 4为本发明运动矢量的缩放方法的第二实施例中运动矢量的缩放示意 图；
图 5为本发明运动矢量的缩放装置实施例的结构示意图；
图 6为本发明编码方法实施例的流程示意图；
图 7为本发明解码方法实施例的流程示意图；
图 8为本发明编码***实施例的结构示意图；
图 9为本发明解码***实施例的结构示意图。 具体实施方式
本发明实施例的运动矢量的缩放方法， 根据底场图像与顶场图像之间的 坐标偏移量对第一运动矢量进行坐标变换， 可以得到第二运动矢量； 对第二 运动矢量进行缩放处理， 从而可以得到第三运动矢量； 根据上述坐标偏移量 对第三运动矢量进行坐标反变换， 就可以得到第四运动矢量， 以供进行后续 的运动补偿预测。 本发明实施例的运动矢量的缩放方法可以保证运动矢量缩 放的准确性， 从而提高运动矢量预测精度， 以及场图像的编码压缩效率。
如图 1所示，为本发明运动矢量的缩放方法的第一实施例的流程示意图。 本实施例适用于进行基于空域的运动矢量预测， 包括以下步骤：
假设， 被缩放的运动矢量为 MV1 , 缩放后的运动矢量为 MV2。
步骤 101、 确定顶场图像和底场图像之间的坐标偏移量 delt。
对于隔行扫描图像， 顶场图像和底场图像在垂直方向上存在半个像素的 偏移， 相应的坐标偏移量 delt=0.5, 单位为整像素 （pixel );
步骤 102、根据坐标偏移量 delt对被缩放的运动矢量 MV1的垂直分量进 行坐标变换， 得到运动矢量 MV1 '。 被缩放的 MV1是原坐标系下的运动矢量； 对应的坐标变换后的 MV1 ', 是新坐标系下的运动矢量。 坐标变换的操作具体包括如下情况（仅对 MV1的 垂直分量进行坐标变换）：
当运动矢量 MV1由 top->bottom (顶场指向底场）， MV1 '=MV1 +delt; 当运动矢量 MV1由 bottom->top (底场指向顶场） ，MV1 '=MV1 -delt; 当运动矢量 MV1由 top->top (顶场指向顶场）， MV1 '=MV1 ;
当运动矢量 MV1由 bottom->bottom (底场指向底场）， MV1 '=MV1。 从上述情况可以看出， 当运动矢量的起点和终点所在的场图像的奇偶性 不同时， 需要考虑坐标偏移 delt的影响；
步骤 103、对坐标变换后的 MV1 ',按照刚体匀速直线运动模型沿着 MV1 ' 的方向进行线性缩放， 得到运动矢量 MV2'。
其中， MV2'=scalexMV1 '; 式中， scale为缩放系数， 它与缩放前后的运 动矢量的时间距离有关， 该时间距离是运动矢量投影在时间轴上的长度。
步骤 104、根据坐标偏移量 delt对缩放后的运动矢量 MV2'的垂直分量进 行坐标反变换， 得到运动矢量 MV2。
缩放后的运动矢量 MV2'是新坐标系下的运动矢量；对应的坐标反变换后 的 MV2是原坐标系下的运动矢量。 坐标变换的操作具体包括如下情况（仅对 MV2'的垂直分量进行坐标变换）：
当运动矢量 MV2由 top->bottom (顶场指向底场）， MV2=MV2'-delt; 当运动矢量 MV2由 bottom->top (底场指向顶场）， MV2=MV2'+delt; 当运动矢量 MV2由 top->top (顶场指向顶场）， MV2=MV2';
当运动矢量 MV2由 bottom->bottom (底场指向底场）， MV2=MV2'。 从上述情况可以看出， 当运动矢量的起点和终点所在的场图像的奇偶性 不同时， 需要考虑坐标偏移 delt的影响。
本实施例根据顶场图像和底场图像在空间位置上的偏移 delt, 其单位与 运动矢量的单位相同，对缩放前后的运动矢量 MV1和 MV2'进行半像素补偿， 或者说进行坐标变换， 变换到反映场图像之间真实位置关系的坐标系 0'下， 进行运动矢量的缩放处理， 更加符合运动模型， 保证了运动矢量缩放的准确 性， 提高了运动矢量预测精度， 从而提高了场图像的编码压缩效率。 如图 2所示， 为本发明运动矢量的缩放方法的第一实施例中运动矢量的 缩放示意图。 原始坐标系为 0, 新的坐标系为 0', 实心圓代表顶场图像， 空 心圓代表底场图像， 两者的差别在于底场的位置不同。 在新的坐标系下， 顶 场和底场之间存在垂直方向上的半个像素差。 新的坐标系反映了场图像之间 的真实位置关系， 运动矢量的缩放应当在新坐标系下进行。 图中， time表示 时间轴； y轴表示像素在垂直方向上的位置； top表示顶场图像； bottom表示 底场图像； delt为坐标偏移量； MV1和 MV2分别为坐标系 0下的运动矢量； MV1 '和 MV2'分别为 MV1和 MV2变换到坐标系 0'下的运动矢量； scale为 缩放系数， 在图示情况下， scale=3。 在新的坐标系下， 缩放后的运动矢量 MV2'与被缩放的运动矢量 MV1 '重叠。
进一步地， 本实施例中， 在步骤 101中， 如果对场图像釆用了插值处理， 那么相应的坐标偏移量计算如下： 若釆用 1/4 插值， 则坐标偏移量 delt=0.5x4=2 , 单位为 1 /4像素， 表示半个像素相当于 2个 1 /4样本。 对于其 他精度的插值方式， 可以类推。
进一步地， 本实施例中， 当缩放后的运动矢量与缩放前的运动矢量方向 不同时， 步骤 103中所涉及的缩放系数 scale可以为负数。
本实施例中， 上述运动矢量描述的是像素的运动。 进一步地， 运动矢量 还可以用来描述块（Block )或宏块（Macro Block, MB ) 的运动。 块和宏块 由一定数目的像素组成。 宏块由 16x 16个像素组成， 宏块可以分割为块。
如图 3所示，为本发明运动矢量的缩放方法的第二实施例的流程示意图。 本实施例适用于进行基于时域的运动矢量预测， 与上一实施例相比， 上一实 施例中的步骤 103则变为：
步骤 103'、 对坐标变换后的 MV1 ', 按照刚体匀速直线运动模型沿着与 MV1 '平行的方向进行线性缩放， 得到运动矢量 MV2'。
被缩放的运动矢量 MV1 '与缩放后的运动矢量 MV2'的起点位于不同的时 域位置上， 但空域位置上有对应关系。
如图 4所示， 为本发明运动矢量的缩放方法的第二实施例中运动矢量的 缩放示意图。 原始坐标系为 0, 新的坐标系为 0', 实心圓代表顶场图像， 空 心圓代表底场图像， 两者的差别在于底场的位置不同。 在新的坐标系下， 顶 场和底场之间存在垂直方向上的半个像素差。 新的坐标系反映了场图像之间 的真实位置关系， 运动矢量的缩放应当在新坐标系下进行。 图中， time表示 时间轴； y轴表示像素在垂直方向上的位置； top表示顶场图像； bottom表示 底场图像； delt为坐标偏移量； MV1和 MV2分别为坐标系 0下的运动矢量； MV1 '和 MV2'分别为 MV1和 MV2变换到坐标系 0'下的运动矢量； scale为 缩放系数， 在图示情况下， scale=1/3。 在新的坐标系下， 缩放后的运动矢量 MV2'与被缩放的运动矢量 MV1 '平行。
上述本发明运动矢量的缩放方法实施例中， 根据顶场图像和底场图像在 空间位置上的偏移， 对缩放前后的运动矢量进行半像素补偿后， 再进行运动 矢量的缩放处理， 可以保证运动矢量缩放的准确性， 提高了运动矢量预测精 度， 从而提高了场图像的编码压缩效率。
如图 5所示， 为本发明运动矢量的缩放装置实施例的结构示意图。 本实 施例包括顺次连接的第一变换模块 10、 缩放模块 20和第二变换模块 30。 其 中，第一变换模块 10用于底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动 矢量进行坐标变换，得到第二运动矢量； 缩放模块 20用于对所述第二运动矢 量进行缩放，得到第三运动矢量； 第二变换模块 30用于根据所述坐标偏移量 对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四运动矢量。
上述本发明运动矢量的缩放装置实施例中， 第一变换模块和第二变换模 块根据顶场图像和底场图像在空间位置上的偏移， 分别对缩放前后的运动矢 量进行半像素补偿后， 再由缩放模块进行运动矢量的缩放处理， 可以保证运 动矢量缩放的准确性， 提高了运动矢量预测精度， 从而提高了场图像的编码 压缩效率。
进一步地，仍如图 5所示，本实施例中第一变换模块 10可以包括相互连 接的第一识别单元 11和第一变换单元 12。 其中， 第一识别单元 11用于识别 所述第一运动矢量的方向； 第一变换单元 12用于根据所述第一识别单元 11 的识别结果和所述坐标偏移量对所述第一运动矢量的垂直分量进行坐标变 换，得到第二运动矢量。第二变换模块 30可以包括相互连接的第二识别单元 31和第二变换单元 32。第二识别单元 31用于识别所述第三运动矢量的方向； 第二变换单元 32用于根据所述第二识别单元 31的识别结果和所述坐标偏移 量对所述第三运动矢量的垂直分量进行坐标变换， 得到第四运动矢量。
如图 6所示， 为本发明编码方法实施例的流程示意图。 本实施例在编码 过程中， 在进行运动矢量预测处理时， 对运动矢量进行缩放的步骤包括： 步骤 601、 根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量 进行坐标变换， 得到第二运动矢量；
步骤 602、 对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量； 步骤 603、 根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四运动矢量；
可以进一步将步骤 603得到的第四运动矢量用于运动补偿预测， 因此在 进行运动补偿预测处理时， 还可以包括下述步骤：
步骤 604、 将所述第四运动矢量用于编码过程中运动补偿预测处理。 本实施例在编码过程中， 当进行运动矢量预测处理时， 对运动矢量进行 缩放处理， 即根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量进 行坐标变换， 可以得到第二运动矢量； 对第二运动矢量进行缩放处理， 从而 可以得到第三运动矢量； 根据上述坐标偏移量对第三运动矢量进行坐标反变 换， 就可以得到第四运动矢量； 将第四运动矢量用于运动补偿预测处理中。 本实施例保证了运动矢量缩放的准确性， 从而提高了运动矢量预测精度， 以 及场图像的编码压缩效率， 进一步提高了编码的效率。
如图 7所示， 为本发明解码方法实施例的流程示意图。 本实施例在解码 过程中， 进行运动矢量预测处理时， 对运动矢量进行缩放的步骤包括：
步骤 701、 根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量 进行坐标变换， 得到第二运动矢量；
步骤 702、 对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量； 步骤 703、 根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四运动矢量；
可以进一步将步骤 703得到的第四运动矢量用于运动补偿预测， 因此在 进行运动补偿预测处理时， 还可以包括下述步骤：
步骤 704、 将所述第四运动矢量用于解码过程中的运动补偿预测处理。 本实施例在解码过程中， 当进行运动矢量预测处理时， 对运动矢量进行 缩放处理， 即根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量进 行坐标变换， 可以得到第二运动矢量； 对第二运动矢量进行缩放处理， 从而 可以得到第三运动矢量； 根据上述坐标偏移量对第三运动矢量进行坐标反变 换， 就可以得到第四运动矢量； 将第四运动矢量用于运动补偿预测处理中。 本实施例保证了运动矢量缩放的准确性， 从而提高了运动矢量预测精度， 以 及场图像的编码压缩效率， 进一步提高了解码的效率。
如图 8所示， 为本发明编码***实施例的结构示意图。 本实施例包括相 互连接的第一缩放装置 1和第一预测装置 2。 其中， 第一缩放装置 1用于对 第一运动矢量进行缩放， 得到第四运动矢量； 第一预测装置 2用于在编码过 程中根据第一缩放装置 1得到的第四运动矢量进行运动补偿预测处理。其中， 第一缩放装置 1可以包括顺次连接的第一变换模块 10、 缩放模块 20和第二 变换模块 30。 其中， 第一变换模块 10用于根据底场图像与顶场图像之间的 坐标偏移量对第一运动矢量进行坐标变换， 得到第二运动矢量； 缩放模块 20 用于对所述第二运动矢量进行缩放，得到第三运动矢量； 第二变换模块 30用 于根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四运动 矢量。
上述本发明编码***实施例中， 第一缩放装置中的第一变换模块和第二 变换模块根据顶场图像和底场图像在空间位置上的偏移， 分别对缩放前后的 运动矢量进行半像素补偿后， 再由缩放模块进行运动矢量的缩放处理， 最后 由第一预测装置根据第四运动矢量进行编码过程中的运动补偿预测处理， 可 以保证运动矢量缩放的准确性， 提高了运动矢量预测精度， 从而提高了场图 像的编码压缩效率， 进一步提高了编码的效率。
如图 9所示， 为本发明解码***实施例的结构示意图。 本实施例包括相 互连接的第二缩放装置 3和第二预测装置 4。 其中， 第二缩放装置 3用于对 第一运动矢量进行缩放， 得到第四运动矢量； 第二预测装置 4用于在解码过 程中根据第二缩放装置 3得到的第四运动矢量进行运动补偿预测处理。其中， 第二缩放装置 3可以包括顺次连接的第一变换模块 10、 缩放模块 20和第二 变换模块 30。 其中， 第一变换模块 10用于根据底场图像与顶场图像之间的 坐标偏移量对第一运动矢量进行坐标变换， 得到第二运动矢量； 缩放模块 20 用于对所述第二运动矢量进行缩放，得到第三运动矢量； 第二变换模块 30用 于根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四运动 矢量。
上述本发明解码***实施例中， 第二缩放装置中的第一变换模块和第二 变换模块根据顶场图像和底场图像在空间位置上的偏移， 分别对缩放前后的 运动矢量进行半像素补偿后， 再由缩放模块进行运动矢量的缩放处理， 最后 由第二预测装置根据第四运动矢量进行解码过程中的运动补偿预测处理， 可 以保证运动矢量缩放的准确性， 提高了运动矢量预测精度， 从而提高了场图 像的编码压缩效率， 进一步提高了解码的效率。
本发明上述实施例中， 顶场图像和底场图像存在垂直方向上的位置偏差 的事实， 影响了编码效率。 在视频编码框架中， 除了运动补偿预测过程中要 考虑上述这一点外， 其他如插值、 环路滤波等也要考虑这一点。 通过改进插 值、 环路滤波， 提高精度， 从而提高编码压缩效率。
通过以上的实施方式的描述， 本领域的普通技术人员可以清楚地了解到 本发明可以通过硬件实现， 也可以借助软件加必需的通用硬件平台的方式来 实现。 基于这样的理解， 本发明的技术方案可以编写成计算机可执行程序， 计算机设备通过执行该程序可以实现本发明提供的方法。 该计算机可执行程 序可以存储在非易失性存储介质中 （包括 CD-ROM、 U盘、 移动硬盘等）。
最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其 限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术 人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或 者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技 术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

权 利 要求
1、 一种运动矢量的缩放方法， 其特征在于包括：
根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量进行坐标变 换， 得到第二运动矢量；
对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量；
根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四运 动矢量。
2、 根据权利要求 1所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于所述坐标偏 移量的单位与运动矢量的单位相同。
3、 根据权利要求 2所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于若未对场图 像作插值处理， 所述坐标偏移量为 0.5, 单位为像素。
4、根据权利要求 2所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于若对场图像 作 1/n插值处理， 所述坐标偏移量为 0.5χη , 单位为 1/η像素， 其中， 1/η为 插值系数。
5、 根据权利要求 1、 2、 3或 4所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于 所述对第一运动矢量进行坐标变换具体包括： 对第一运动矢量的垂直分量进 行坐标变换。
6、 根据权利要求 5所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于所述对第一 运动矢量的垂直分量进行坐标变换具体包括：
若所述第一运动矢量由顶场指向底场， 则将所述第一运动矢量的垂直分 量加上所述坐标偏移量；
若所述第一运动矢量由底场指向顶场， 则将所述第一运动矢量的垂直分 量减去所述坐标偏移量；
若所述第一运动矢量由顶场指向顶场或者由底场指向底场， 则不对所述 第一运动矢量的垂直分量作变换。
7、 根据权利要求 1、 2、 3或 4所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于 所述对所述第二运动矢量进行缩放具体包括： 按照刚体匀速直线运动模型对 所述第二运动矢量进行线性缩放。
8、 根据权利要求 7所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于所述按照刚 体匀速直线运动模型对所述第二运动矢量进行线性缩放具体包括： 按照刚体 匀速直线运动模型沿所述第二运动矢量的方向或与所述第二运动矢量平行的 方向对所述第二运动矢量进行线性缩放。
9、 根据权利要求 8所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于线性缩放的 缩放系数取决于所述第一运动矢量与所述第四运动矢量投影在时间轴上的长 度， 若所述第一运动矢量与所述第四运动矢量的方向不相同时， 所述缩放系 数为负数。
10、 根据权利要求 1、 2、 3或 4所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于 所述对所述第三运动矢量进行坐标反变换具体包括： 对所述第三运动矢量的 垂直分量进行坐标反变换。
11、 根据权利要求 10所述的运动矢量的缩放方法， 其特征在于所述对所 述第三运动矢量的垂直分量进行坐标反变换具体包括：
若所述第三运动矢量由顶场指向底场， 则将所述第三运动矢量的垂直分 量减去所述坐标偏移量；
若所述第三运动矢量由底场指向顶场， 则将所述第三运动矢量的垂直分 量加上所述坐标偏移量；
若所述第三运动矢量由顶场指向顶场或者由底场指向底场， 则不对所述 第三运动矢量的垂直分量作变换。
12、 一种运动矢量的缩放装置， 其特征在于包括：
第一变换模块， 用于根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一 运动矢量进行坐标变换， 得到第二运动矢量；
缩放模块， 用于对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量； 第二变换模块， 用于根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标 反变换， 得到第四运动矢量。
13、 根据权利要求 12所述的运动矢量的缩放装置， 其特征在于所述第一 变换模块包括：
第一识别单元， 用于识别所述第一运动矢量的方向；
第一变换单元， 用于根据所述第一识别单元的识别结果和所述坐标偏移 量对所述第一运动矢量的垂直分量进行坐标变换， 得到第二运动矢量。
14、 根据权利要求 12所述的运动矢量的缩放装置， 其特征在于所述第二 变换模块包括：
第二识别单元， 用于识别所述第三运动矢量的方向；
第二变换单元， 用于根据所述第二识别单元的识别结果和所述坐标偏移 量对所述第三运动矢量的垂直分量进行坐标变换， 得到第四运动矢量。
15、 一种编码方法， 其特征在于， 包括：
在编码过程中， 在进行运动矢量预测处理时， 对运动矢量进行缩放的步 骤包括： 根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量进行坐 标变换， 得到第二运动矢量； 对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动 矢量； 根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四 运动矢量；
将所述第四运动矢量用于运动补偿预测处理。
16、 一种解码方法， 其特征在于， 包括：
在解码过程中， 进行运动矢量预测处理时， 对运动矢量进行缩放的步骤 包括： 根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一运动矢量进行坐标 变换， 得到第二运动矢量； 对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢 量； 根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标反变换， 得到第四运 动矢量；
将所述第四运动矢量用于运动补偿预测处理。
17、 一种编码***， 其特征在于， 包括：
第一缩放装置， 用于对第一运动矢量进行缩放， 得到第四运动矢量； 第一预测装置， 用于在编码过程中根据所述第一缩放装置得到的第四运 动矢量进行运动补偿预测处理；
其中， 所述第一缩放装置包括：
第一变换模块， 用于根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一 运动矢量进行坐标变换， 得到第二运动矢量；
缩放模块， 用于对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量； 第二变换模块， 用于根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标 反变换， 得到第四运动矢量。
18、 一种解码***， 其特征在于， 包括：
第二缩放装置， 用于对第一运动矢量进行缩放， 得到第四运动矢量； 第二预测装置， 用于在解码过程中根据所述第二缩放装置得到的第四运 动矢量进行运动补偿预测处理；
其中， 所述第二缩放装置包括：
第一变换模块， 用于根据底场图像与顶场图像之间的坐标偏移量对第一 运动矢量进行坐标变换， 得到第二运动矢量；
缩放模块， 用于对所述第二运动矢量进行缩放， 得到第三运动矢量； 第二变换模块， 用于根据所述坐标偏移量对所述第三运动矢量进行坐标 反变换， 得到第四运动矢量。
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