[发明专利]图像预测方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及图像处理，且更具体地，涉及图像预测。

背景技术

预测是一种统计估计处理，其中根据其他随机变量的观测来估计一个或多个随机变量。当要估计的变量在某种意义上与“将来”相关联并且可观测的变量与“过去”相关联时，这被称为预测。最简单、普遍的预测技术之一是线性预测。线性预测例如在于根据另一向量来预测一向量。预测的最通常用途是根据几个在先样本的观测来估计平稳随机过程(即，当在时间或空间中移位时其联合概率分布不改变的随机过程(random stochastic process)的样本。预测的另一应用是当根据在参考图像(也称为前向图像)中包括的被观测“在先”像素块来估计像素块时、应用在图像/视频压缩中。在此情况下，将每个被预测的图像(或者画面或帧)划分为非重叠的矩形块。使用参考画面中的运动估计(Motion Estimation，ME)来推导每个块的运动向量(即，对于用于提供从被预测画面中的坐标到参考画面中的坐标的偏移的预测所使用的向量)。然后，参考由所推导的运动向量指向的参考帧中的对应块，使用运动补偿(MC)来预测每个块。ME和MC两者都是本领域技术人员所已知的方法。此方法可以有助于消除冗余信息，并结果，可以需要较少的比特来描述残差(其是原始和被预测块之间的差)。然而，这种ME/MC预测方法实际上不是用于预测将来帧的最终解决方案，这是由于它是基于所捕获的运动对象正在执行平移运动的假设，而这不总是真的。此外，对于涉及非高斯过程的图像估计而言，ME/MC技术不能完全地提取出将有助于预测将来帧的关于过去的所有可能信息。

如今，需要一种用于克服现有技术缺点的、可以容易地在现有通信基础架构上实现的图像预测解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服缺点和/或对现有技术做出改善。

为了达到那样的程度，本发明提出了一种用于根据第一和第二参考帧来计算被预测帧的方法，对于被预测帧中的每个像素块，所述方法包括以下动作：

a)定义与被预测帧中的像素块并置的第一参考帧中的第一像素块；

b)沿着所述并置块从所述第一参考帧到第二参考帧的运动向量来定义在第二参考帧中与第一并置像素块对应的第二像素块；

c1)计算用于允许将并置块的像素变换为第二块的像素的第一系数集合；

d)使用第一系数集合和来自在第一参考帧中与第二像素块并置的第四块的像素来计算被预测帧块的像素。

本发明还涉及一种根据权利要求7的系统。

本发明还涉及一种根据权利要求4的装置。

本发明还涉及一种根据权利要求10的计算机程序。

所提出方法的优点在于，它可以适应性地充分利用冗余度，以根据本地空间时间区域内像素的特性来调整在连续帧之间推导出的运动信息。

与现有解决方案相比，所提出方法的另一优点在于，它能够适应性地调节内插系数(以根据先前帧中的现有像素来预测像素)，从而匹配视频信号的不稳定统计属性。内插系数对于预测精度而言扮演了重要角色。所述系数越精确，则被预测帧就越可靠。这些系数可能涉及视频压缩的比特率方面的沉重负担。因而，根据本发明的方法提出了用于通过充分利用相邻帧的相同对象之间的高相似性来推导出第一块的更精确系数的算法，因此释放了传送这种系数的巨大负担。

附图说明

现在，将单独地借助于示例并且仅仅参考附图来描述本发明的实施例，在所述附图中，向同样的部件提供了对应的附图标记，并且其中：

图1示意性地图示了根据本发明实施例的根据参考图像中的像素而进行的被预测图像中的像素预测的示例；

图2示意性地图示了在根据本发明实施例的方法中使用的块和帧；

图3A示意性地图示了根据本发明实施例的方法；

图3B示意性地图示了根据本发明实施例的方法；

图3C示意性地图示了根据本发明附加实施例的方法；

图4A示意性地图示了用于传统内插方法中的四分之一样本亮度内插(quarter sample luma interpolation)的整数(integer)样本和分数(fractional)采样位置的示例；

图4B示意性地图示了根据本发明实施例的用于对对应分数像素(fractional pixel)进行内插的空间邻域的示例；

图5示意性地图示了根据本发明实施例的从后向到前向系数的转变；

图6是在DVC编码-“福尔曼(foreman)”中由根据本发明的方法与现有的基于运动外插的方案生成的边信息的比较；