[发明专利]像素内插方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及用来确定数字画面中像素的内插的像素值的抽头滤波处理，尤其涉及用于通过画面间预测编码对运动画面的编码/解码处理的像素内插方法。

背景技术

在运动画面的高效率、高压缩编码中，采用利用画面之间的相关性的画面间预测编码。画面间预测编码也用于诸如MPEG-2、MPEG-4(Part2)、以及H.264|MPEG-4(Part10)AVC(此后其简称为H.264)等编码标准。在这些编码标准中，当前画面被分割为矩形像素块，每个矩形像素块包含多个像素，并且逐块地处理多个像素。画面间预测编码生成运动向量与预测的块：运动向量显示当前画面上的块与为参考目标的参考画面上的块之间的运动；并且预测的块为经过基于参考画面上的块的运动补偿的块。然后，画面间预测编码对预测的块的像素的像素值与当前画面上的块的像素的像素值之间的差进行编码。

为了通过增加通过上述运动补偿生成的预测的画面的准确度来获得更好的编码效率，以进一步划分的、小于全像素的单位(例如半像素和四分之一像素)表示运动向量的每个分量。在运动补偿中，从参考画面生成预测的画面要求像素的内插处理，并且其计算方法由每种编码标准定义。

根据H.264(即编码标准之一)，文献1(Joint Video Team(JVT)ofISO/IEC MPEG & ITU-T VCEG；″Draft ITU-T Recommendation and Final DraftInternational Standard of Joint Video Specification(ITU-T Rec.H.264|ISO/IEC14496-10AVC)″，参考8.4.2.2节)定义了6抽头滤波作为上述像素内插处理的方法。

现在简要解释6抽头滤波。6抽头滤波器包括抽头系数{1，-5，20，20，-5，1}。将第i个位置处的像素的像素值表示为a[i](i：整数)，在参考画面上沿水平或垂直线对齐的像素中，如下计算第(k+1/2)个位置处的内插的像素的像素值。首先，根据等式1，计算内插的像素的中间像素值“b”。然后，根据等式2，对中间像素值“b”进行标准化(normalization)与饱和操作，并且计算像素值“c”为内插的像素的最终像素值。

(等式1)

b＝a[k-2]-5*a[k-1]+20*a[k]+20*a[k+1]-5*a[k+2]+a[k+3]

(等式2)

c＝Clip((b+16)/32)

图8显示参考画面的像素(即，诸如全像素、内插的半像素、以及内插的四分之一像素等像素)的位置关系(文献1：图8-4)。在该图中，像素“A”到“U”(每个由圆圈围绕)为全像素。像素“b”、“h”、“j”、“m”、“s”、以及“aa”到“hh”(每个由方框围绕)为半像素。剩余的像素“a”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”、“i”、“k”、“n”、“p”、“q”以及“r”(每个由方框围绕)为四分之一像素。

在该例子中，可以通过对沿像素“b”和“s”的每一个所在的水平线对齐的像素的像素值进行上述6抽头滤波，来计算像素“b”和“s”的像素值。可以通过对沿像素“h”与“m”每一个所在的垂直线对齐的像素的像素值进行6抽头滤波，来计算像素“h”与“m”的像素值。可以通过沿垂直方向对6个像素“aa”、“bb”、“b”、“s”、“gg”、以及“hh”(其通过水平方向上的6抽头滤波计算)的像素值进行6抽头滤波，来计算像素“j”的像素值。可替换地，可以通过逆转滤波器方向的顺序、并且沿水平方向对6个像素“cc”、“dd”、“h”、“m”、“ee”、以及“ff”(其通过垂直方向上的6抽头滤波计算)的像素值进行6抽头滤波，来计算像素“j”的像素值。

可以通过相邻半像素或全像素的两个像素值的平均，来计算四分之一像素的像素值。例如，通过全像素“G”的像素值与半像素“b”的像素值的平均，来计算像素“a”的像素值；通过半像素“b”的像素值与半像素“h”的像素值的平均，来计算像素“e”的像素值；并且通过半像素“b”的像素值与半像素“j”的像素值的平均，来计算像素“f”的像素值。