一种运动矢量导出方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种运动矢量导出方法及装置，包括：根据三角形相似，利用当前解码单元周边已解码区域的运动信息来导出当前解码单元或当前解码单元内部子块的运动矢量预测值或运动矢量或运动矢量预测值候选或运动矢量候选。该运动矢量导出方法及装置能够充分利用当前解码单元的相邻周边已解码区域的运动信息，提高在帧间普通以及特殊模式下运动矢量导出的准确性，提高了编解码效率。

A Motion Vector Derivation Method and Device

The invention provides a method and device for deriving motion vectors, including: according to triangle similarity, using motion information of the decoded area around the current decoding unit to derive motion vector prediction values or motion vector or motion vector prediction value candidates or motion vector candidates of the current decoding unit or sub-blocks within the current decoding unit. The motion vector derivation method and device can make full use of the motion information of the adjacent decoded area of the current decoding unit, improve the accuracy of the motion vector derivation in common and special mode between frames, and improve the coding and decoding efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种运动矢量导出方法及装置
本专利技术涉及视频处理技术，尤其涉及一种运动矢量导出方法及装置。
技术介绍
在视频编解码技术中，通过利用时间域和空间域的预测来消除视频信息在时间和空间上的冗余。帧间预测技术是一种普遍应用在视频编解码领域的技术。通过运动补偿，用已解码帧中的信息来预测当前帧的信息。在运动补偿过程中，视频码流中需要传输很多边信息，解码端利用这些边信息以及变换后的残差来重建出当前帧的像素信息。在运动矢量信息的传输过程中，通过合理的运动矢量预测方法，能有效的压缩运动信息的传输码率。运动矢量导出主要是利用当前帧间预测单元的空时域进行当前帧间预测单元的运动矢量预测值(MVP)。从而在实际码流中只需要传输当前帧间预测单元的最终运动矢量与MVP之差(MVD)或不传MVD直接使用导出的MVP作为当前解码单元的运动矢量MV，不需要传输整个最终运动矢量。在特殊情况下，当前帧间预测单元的参考帧信息也可以保持与MVP所对应的参考帧信息保持一致，即不需要额外传输当前帧间预测单元的参考帧信息。AMVP(先进的运动矢量预测)技术通过构建运动矢量候选列表，通过在码流中传输选中的运动矢量预测值或运动矢量的序号，解码端根据序号以及按相同规则构建的运动矢量候选列表来导出运动矢量或运动矢量预测值。AMVP技术应用在特殊模式下被称为Merge模式。Merge模式在导出运动矢量时，不仅利用的相邻块中的运动矢量信息，同时也利用了相邻块的参考帧信息。Merge模式构建的候选列表中，存放了按优先级顺序得到的相邻块的运动信息，包括运动矢量信息和参考帧信息。也就是说，Merge模式在导出运动矢量的同时也导出了与该运动矢量相对应的参考帧。在Merge模式中，当前块不仅运动矢量要和选定的相邻块相同，参考帧也要相同。Merge模式的思想是当前块和周边已解码块属于同一个平动模型，即运动矢量MV一致。AMVP和Merge存在的问题是，当前块只依赖于一个周边块导出运动信息的预测值。若当当前块和周边块的运动模型并不是平移运动模型的时候，AMVP和Merge无法准确预测当前块的运动矢量。STMVP(空时域运动矢量预测)技术是将当前块的上边块的运动矢量(若存在)，左边块的运动矢量(若存在)以及当前块的TMVP(时域运动矢量预测值)缩放至当前块参考帧列表的第一帧。将这最多三个运动矢量进行平均，从而得到当前块的新的运动矢量预测值。STMVP技术的问题在于，虽然利用了多个周边块联合导出一个新的MVP，但是采用直接平均的方法没有准确的物理意义，即没有充分利用相邻块间的运动相关性。在透视投影下，刚体在三维空间中的运动，在成像平面上的投影呈现为平移，旋转，缩放。仿射运动模型是考虑了平移，旋转，缩放的运动信息表达模型。一般的仿射运动模型具有六个参数：上式中(x,y)是当前帧的点，(x’,y’)是参考帧的点,a,b,c,d,e,f是仿射运动模型的六个参数。为了导出这六个参数，需要3组已知的(x,y)和(x’,y’)对，联立三组方程组，从而计算得到a,b,c,d,e,f六个参数的值。在仿射运动模型的简化模型下，帧间预测块被分为等大小的若干小区域，每个小区域(即子块)内运动速度是一致的(即并不是每个像素的运动速度都可能不同，这是一种降低了精度的刻划渐变运动速度的方法)，而每个小区域的运动补偿模型仍是平面平动模型(图像块在图像平面内只有平移，不改变形状、大小，因此对子块运动的描述仍可参数化为一个运动矢量)。当物体的旋转运动的旋转轴垂直于图像平面时，仿射物体的任意两点的尺度缩放比例是一致的(任意两条直线构成的夹角大小保持不变)。在上述限制下a,b,c,d,e,f六个参数的仿射运动退化为四参数的仿射运动模型，即a,b,c,d四个参数之间存在一定的关系，如下所示只需要用两个参数即可导出a,b,c,d四个参数。S为当前块的变长，因为在现有仿射模型中当前块为方形，即S×S。参见图10，vx0为v0的横向分量，vy0为v0的纵向分量；vx1为v1的横向分量，vy1为v1的纵向分量。这种特殊的仿射运动需采用两个控制点进行仿射运动矢量场导出。两个控制点位置一般为当前帧间预测块的左上角像素点位置，当前帧间预测块的右上角像素点位置。仿射运动的区域一般为当前帧间预测块内，与周边已解码块的运动模式无关。前面提到Merge模式是当前块和周边已解码块属于一个平动模型，即运动矢量和参考帧信息一致。仿射运动的Merge模式的思想在于，当前块和周边已解码块属于同一个仿射运动模型，共享仿射参数。而Merge模式是当前块和周边已解码块属于同一个平面平动模型，共享一个运动矢量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用当前解码单元的周边已解码区域的运动信息，导出当前解码单元或当前解码单元内部子块的运动矢量预测值或运动矢量或运动矢量预测值候选或运动矢量候选。本专利技术基于四参数的仿射运动模型，即支持物体的平移，缩放以及旋转轴垂直于图像平面的旋转运动。本专利技术设计思路在于：现有技术取当前解码单元内部的点作为控制点位置，一定程度上限制了通过已解码区域来导出控制点运动矢量的准确性。而本专利技术的仿射运动模型控制点不是在当前解码单元内部的点而是在当前解码单元之外的点，这便于利用已解码的区域导出准确的控制点的运动矢量值。本专利技术提出一种运动矢量导出方法，其包括：根据三角形ABC与三角形A’B’C’的相似性，利用当前解码单元的周边已解码区域的运动矢量MV1和运动矢量MV2，MV1不等于MV2，导出C的对应点C’的位置，其中A，B为当前解码单元外的点，以A为运动矢量MV1的起始点确定运动矢量MV1的终止点为A’，以B为运动矢量MV2的起始点确定运动矢量MV2的终止点为B’，C为当前解码单元或当前解码单元内部子块的代表性位置；由位置C和位置C’计算得到矢量CC’，矢量CC’输出为当前解码单元或当前解码单元内部子块的运动矢量预测值或运动矢量或运动矢量预测值候选或运动矢量候选。其中所谓子块，是当前解码单元的进一步划分，子块不等于当前解码单元。作为优选，所述运动矢量导出方法，还包括一个合理性检验步骤，所述合理性检验步骤依据以下准则：所述的矢量AB的长度和矢量A’B’的长度的比值不超出[k,l]范围，0≤k≤l≤10；所述的矢量AB和矢量A’B’的夹角大小不超出θ范围，θ小于等于90度；若符合以上至少一个准则，则判定所述的矢量CC’输出有效。作为优选，所述运动矢量导出方法还包括以下一种情况：从当前解码单元的左边已解码区域获取所述的运动矢量MV1、从当前解码单元的上边已解码区域获取所述的运动矢量MV2；从当前解码单元的左边已解码区域获取所述的运动矢量MV2、从当前解码单元的上边已解码区域获取所述的运动矢量MV1。作为优选，所述运动矢量导出方法还包括由当前解码单元所在图像中的当前解码单元外的周边已解码区域在已解码的参考图像上搜索得到所述的运动矢量MV1和运动矢量MV2。作为优选，所述当前解码单元内部子块为至少两个，每个当前解码单元内部子块的代表性位置各自独立，每个当前解码单元内部子块由位置C和位置C’计算得到的矢量CC’也各自独立。本专利技术的另一目的还在于提出一种运动矢量导出装置，其包括，位置导出模块：根据三角形ABC与三角形A’B’C’的相似性，利用当前解码单元的周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动矢量导出方法，其特征在于包括：根据三角形ABC与三角形A’B’C’的相似性，利用当前解码单元的周边已解码区域的运动矢量MV1和运动矢量MV2，MV1不等于MV2，导出C的对应点C’的位置，其中A，B为当前解码单元外的点，以A为运动矢量MV1的起始点确定运动矢量MV1的终止点为A’，以B为运动矢量MV2的起始点确定运动矢量MV2的终止点为B’，C为当前解码单元或当前解码单元内部子块的代表性位置；由位置C和位置C’计算得到矢量CC’，矢量CC’输出为当前解码单元或当前解码单元内部子块的运动矢量预测值或运动矢量或运动矢量预测值候选或运动矢量候选。

【技术特征摘要】
1.一种运动矢量导出方法，其特征在于包括：根据三角形ABC与三角形A’B’C’的相似性，利用当前解码单元的周边已解码区域的运动矢量MV1和运动矢量MV2，MV1不等于MV2，导出C的对应点C’的位置，其中A，B为当前解码单元外的点，以A为运动矢量MV1的起始点确定运动矢量MV1的终止点为A’，以B为运动矢量MV2的起始点确定运动矢量MV2的终止点为B’，C为当前解码单元或当前解码单元内部子块的代表性位置；由位置C和位置C’计算得到矢量CC’，矢量CC’输出为当前解码单元或当前解码单元内部子块的运动矢量预测值或运动矢量或运动矢量预测值候选或运动矢量候选。2.如权利要求1所述的运动矢量导出方法，其特征还在于包括一个合理性检验步骤，所述合理性检验步骤依据以下准则：所述的矢量AB的长度和矢量A’B’的长度的比值不超出[k,l]范围，0≤k≤l≤10；所述的矢量AB和矢量A’B’的夹角大小不超出θ范围，θ小于等于90度；若符合以上至少一个准则，则判定所述的矢量CC’输出有效。3.如权利要求1所述的运动矢量导出方法，其特征在于包括以下一种情况：从当前解码单元的左边已解码区域获取所述的运动矢量MV1、从当前解码单元的上边已解码区域获取所述的运动矢量MV2；从当前解码单元的左边已解码区域获取所述的运动矢量MV2、从当前解码单元的上边已解码区域获取所述的运动矢量MV1。4.如权利要求1所述的运动矢量导出方法，其特征在于还包括：由当前解码单元所在图像中的当前解码单元外的周边已解码区域在已解码的参考图像上搜索得到所述的运动矢量MV1和运动矢量MV2。5.如权利要求1所述的运动矢量导出方法，其特征还在于：所述当前解码单元内部子块为至少两个，每个当前解码单元内部子块的代表性位置各自独立，每个当前解码单元内部子块由位置C和位置C’计算得到的矢量CC’也各自独立。6.一种运动矢量导出装置，其特征在于包括，位置导出模块：根据三角形ABC与三角形A’B’C’的相似性，利用当前解码单元的周...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞露，孙煜程，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33