專利名稱：：用于幀內(nèi)譯碼的定向變換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及數(shù)字視頻處理，且更明確地說，涉及用于幀內(nèi)視頻編碼及解碼的技術(shù)。
背景技術(shù)：
：在視頻編碼中，可將視頻序列的幀分割成矩形區(qū)或塊?？梢詭瑑?nèi)模式(I模式)或幀間模式(P模式)來編碼視頻塊。圖1展示用于I模式的現(xiàn)有技術(shù)視頻編碼器的圖。在圖1中，空間預(yù)測(cè)器102通過使用來自同一幀中的相鄰塊的像素來根據(jù)視頻塊IOO形成經(jīng)預(yù)測(cè)塊103。用于預(yù)測(cè)的相鄰塊可由空間模式101指定。加法器104計(jì)算預(yù)測(cè)誤差106,即圖像塊IOO與經(jīng)預(yù)測(cè)塊103之間的差異。變換模塊108將預(yù)測(cè)誤差106投射到基底或變換函數(shù)集合上。在典型的實(shí)施方案中，變換函數(shù)可從離散余弦變換(DCT)、卡亨南-洛維(Karhunen-Loeve)變換(KLT)或任何其它變換導(dǎo)出?？蓪⒆儞Q函數(shù)集合表達(dá)為(fo,f!，f2,...，fN}，其中每一fn表示個(gè)別變換函數(shù)。變換模塊108輸出對(duì)應(yīng)于指派給所述變換函數(shù)中的每一者的權(quán)數(shù)的變換系數(shù)110的集合。舉例來說，可計(jì)算對(duì)應(yīng)于變換函數(shù)集合(fo,f,，f2，...，fN)的系數(shù)集合(Co,Cl,c2,...，cN}。隨后由量化器112對(duì)變換系數(shù)110進(jìn)行量化以產(chǎn)生經(jīng)量化的變換系數(shù)114。可將經(jīng)量化系數(shù)U4及空間模式101傳輸?shù)浇獯a器。圖1A描繪用于I模式的視頻解碼器。在圖1A中，經(jīng)量化系數(shù)1000由編碼器提供到解碼器，且供應(yīng)到逆變換模塊1004。逆變換模塊1004基于系數(shù)IOOO及固定變換函數(shù)集合(例如，(f。，f!，f2，...，fN})而重構(gòu)預(yù)測(cè)誤差1003。將空間模式1002供應(yīng)到逆空間預(yù)測(cè)模塊1006，所述逆空間預(yù)測(cè)模塊1006基于己經(jīng)被解碼的相鄰塊的像素值而產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊1007。將經(jīng)預(yù)測(cè)塊1007與預(yù)測(cè)誤差1003組合以產(chǎn)生經(jīng)重構(gòu)塊1010。經(jīng)重構(gòu)塊1010與圖1中的原始?jí)K100之間的差異被稱為重構(gòu)誤差。本文中參考由視頻譯碼專家小組(VCEG)的ITU電信標(biāo)準(zhǔn)化部門在2001年9月公布的文獻(xiàn)VCEG-N54來描述圖1中的空間預(yù)測(cè)器102的實(shí)例。在實(shí)施例中，譯碼器提供被標(biāo)記為0到8的預(yù)測(cè)4x4塊的9個(gè)空間模式，包括DC預(yù)測(cè)(模式2)及8個(gè)定向模式，如圖2所示。每一空間模式指定待用于編碼相鄰像素的已經(jīng)被編碼的像素集合，如圖3所說明。在圖3中，像素a到p待編碼，且已經(jīng)被編碼的像素A到L用于預(yù)測(cè)所述像素a到p。如果(例如)選擇模式O，則通過將像素a、e、i及m設(shè)定為等于像素A來預(yù)測(cè)所述像素a、e、i及m，且通過將像素b、f、j及n設(shè)定為等于像素B來預(yù)測(cè)所述像素b、f、j及n,等等。類似地，如果選擇模式l，則通過將像素a、b、c及d設(shè)定為等于像素I來預(yù)測(cè)所述像素a、b、c及d,且通過將像素e、f、g及h設(shè)定為等于像素J來預(yù)測(cè)所述像素e、f、g及h，等等。因此，模式O為垂直方向上的預(yù)測(cè)器；且模式l為水平方向上的預(yù)測(cè)器。編碼器進(jìn)一步在前述文獻(xiàn)中以及在由ISO/IECMPEG及ITU-TVCEG的聯(lián)合視頻小組于2002年2月公布的文獻(xiàn)JVT-B118r4中描述。已注意到，當(dāng)執(zhí)行上文所描述的基于模式的空間預(yù)測(cè)時(shí)，重構(gòu)誤差可展現(xiàn)規(guī)則的空間圖案。舉例來說，重構(gòu)誤差可在對(duì)應(yīng)于用于預(yù)測(cè)的模式的方向上具有強(qiáng)相關(guān)性。將需要通過減少重構(gòu)誤差中的方向相依空間圖案來減少重構(gòu)誤差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一方面提供一種用于編碼圖像塊的方法，所述圖像塊包含像素值集合，所述方法包含選擇用于基于相鄰像素而預(yù)測(cè)所述圖像塊中的像素的空間模式；基于相鄰像素及選定空間模式而產(chǎn)生所述圖像塊的經(jīng)預(yù)測(cè)塊；計(jì)算圖像塊與經(jīng)預(yù)測(cè)塊之間的預(yù)測(cè)誤差；基于選定空間模式，選擇用于表示預(yù)測(cè)誤差的至少一個(gè)變換函數(shù)；以及使用所述至少一個(gè)變換函數(shù)來變換預(yù)測(cè)誤差以導(dǎo)出至少一個(gè)變換系數(shù)。本發(fā)明的另一方面提供一種用于重構(gòu)圖像塊的方法，所述圖像塊包含像素值集合，所述方法包含接收用于基于相鄰像素而預(yù)測(cè)所述圖像塊中的像素的空間模式；基于空間模式及相鄰像素而產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊；基于空間模式，選擇用于表示預(yù)測(cè)誤差的至少一個(gè)變換函數(shù)；接收對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)變換函數(shù)的至少一個(gè)變換系數(shù)；基于所述至少一個(gè)變換函數(shù)及所述至少一個(gè)變換系數(shù)而產(chǎn)生預(yù)測(cè)誤差；以及組合經(jīng)預(yù)測(cè)塊與預(yù)測(cè)誤差以產(chǎn)生經(jīng)重構(gòu)塊。本發(fā)明的又一方面提供一種用于編碼圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合，所述設(shè)備包含空間預(yù)測(cè)器，其用于選擇用于基于相鄰像素而預(yù)測(cè)圖像塊中的像素的空間模式，所述空間預(yù)測(cè)器產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊，經(jīng)預(yù)測(cè)塊與圖像塊之間的差異包含預(yù)測(cè)誤差；以及變換模塊，其用于使用至少一個(gè)變換函數(shù)來變換預(yù)測(cè)誤差，所述變換模塊產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)變換函數(shù)的至少一個(gè)變換系數(shù)；所述變換模塊基于空間模式而選擇所述至少一個(gè)變換函數(shù)。本發(fā)明的又一方面提供一種用于重構(gòu)圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合，所述設(shè)備包含逆空間預(yù)測(cè)器，其用于產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊，所述逆空間預(yù)測(cè)器接收用于基于相鄰像素而產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊中的像素的空間模式；以及逆變換模塊，其用于產(chǎn)生預(yù)測(cè)誤差，所述逆變換模塊接收空間模式及對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)變換函數(shù)的至少一個(gè)變換系數(shù)，所述逆變換模塊進(jìn)一步基于空間模式而選擇所述至少一個(gè)變換函數(shù)；所述設(shè)備通過組合經(jīng)預(yù)測(cè)塊與預(yù)測(cè)誤差來重構(gòu)圖像塊。本發(fā)明的又一方面提供一種用于編碼圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合，所述設(shè)備包含用于選擇用于基于相鄰像素而產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊的空間模式的裝置，所述圖像塊與經(jīng)預(yù)測(cè)塊之間的差異包含預(yù)測(cè)誤差；以及用于使用至少一個(gè)變換函數(shù)而將預(yù)測(cè)誤差變換成至少一個(gè)變換系數(shù)的裝置，所述至少一個(gè)變換函數(shù)是基于空間模式而選擇的。圖1展示用于I模式的現(xiàn)有技術(shù)視頻編碼器的圖。圖1A描繪用于I模式的現(xiàn)有技術(shù)視頻解碼器。圖2展示由視頻譯碼專家小組(VCEG)的ITU電信標(biāo)準(zhǔn)化部門在2001年9月公布的文獻(xiàn)VCEG-N54中所描述的空間模式。圖3說明使用空間模式的像素預(yù)測(cè)。圖4描繪根據(jù)本發(fā)明的編碼器的實(shí)施例。圖5描繪根據(jù)本發(fā)明的解碼器的實(shí)施例。具體實(shí)施例方式本文中所揭示的是用于提供用以表示預(yù)測(cè)誤差的模式相依變換函數(shù)的技術(shù)。在--實(shí)施例中，變換模塊將來自空間預(yù)測(cè)器的預(yù)測(cè)誤差投射到基于空間模式而選擇的變換函數(shù)上。變換模塊可針對(duì)每一空間模式選擇唯一變換函數(shù)集合。舉例來說，可如下表所示使模式相依變換函數(shù)特征化<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1在表1中，fxy表示對(duì)應(yīng)于第y個(gè)空間模式的第x個(gè)變換函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，由空間預(yù)測(cè)器選擇的模式唯一地指定用以表示與所述模式相關(guān)聯(lián)的預(yù)測(cè)誤差的特定變換函數(shù)集合。因此，僅需要將模式從編碼器發(fā)信號(hào)通知給解碼器以允許解碼器恢復(fù)適當(dāng)變換函數(shù)。因此，與圖1及圖1A所示的實(shí)施方案相比，在編碼器與解碼器之間不需要額外信令。請(qǐng)注意，雖然表l展示其中將(N+l)個(gè)函數(shù)指派給每一模式的實(shí)施例，但指派給每一模式的函數(shù)的數(shù)目無需為相同的。舉例來說，在一實(shí)施例中，模式O可具有(N+l)個(gè)經(jīng)指派變換函數(shù)，而模式1可具有N個(gè)經(jīng)指派變換函數(shù)，模式2可具有(N-l)個(gè)經(jīng)指派變換函數(shù)，等等。圖4描繪根據(jù)本發(fā)明的編碼器的實(shí)施例。圖4中的經(jīng)編號(hào)元件對(duì)應(yīng)于圖1中經(jīng)類似地編號(hào)的元件。除了將空間預(yù)測(cè)器102所選擇的空間模式101提供到經(jīng)修改的變換模塊408以外，圖4中的編碼器的操作類似于圖1中的編碼器的操作。根據(jù)本發(fā)明，空間模式101向變換模塊408指示將使用哪個(gè)變換函數(shù)集合來變換預(yù)測(cè)誤差106。圖5描繪根據(jù)本發(fā)明的解碼器的實(shí)施例。將經(jīng)量化系數(shù)500及空間模式502從編碼器發(fā)信號(hào)通知給解碼器。在給定系數(shù)500及空間模式502的情況下，逆變換模塊504重構(gòu)預(yù)測(cè)誤差505。逆變換模塊504具有對(duì)對(duì)應(yīng)于每一模式的變換函數(shù)集合的先驗(yàn)認(rèn)識(shí)，且因此，在給定模式504的情況下，可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于系數(shù)500的適當(dāng)變換函數(shù)。還將模式502提供到逆空間預(yù)測(cè)器506，所述逆空間預(yù)測(cè)器506導(dǎo)出經(jīng)預(yù)測(cè)塊507。由加法器508組合經(jīng)預(yù)測(cè)塊507與預(yù)測(cè)誤差505以產(chǎn)生經(jīng)重構(gòu)視頻塊510。請(qǐng)注意，不需要將本發(fā)明的各方面限定于模式到變換函數(shù)的任何特定映射。在一實(shí)施例中，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來導(dǎo)出用于每一模式的變換函數(shù)集合以使以所述模式編碼的塊的重構(gòu)誤差最小化。舉例來說，可通過采用適當(dāng)大數(shù)目的"訓(xùn)練"視頻塊且找出使每一模式的預(yù)測(cè)誤差最小化的變換函數(shù)集合來導(dǎo)出用于每一模式的變換函數(shù)集合。舉例來說，可通過找出用于表示待在模式0中編碼的10,000個(gè)訓(xùn)練塊的預(yù)測(cè)誤差的最佳變換函數(shù)集合來確定用于模式O的變換函數(shù)集合。變換函數(shù)可基于卡亨南-洛維(Karhunen-Loeve)變換(KLT)、離散余弦變換(DCT)或此項(xiàng)技術(shù)中已知的任何其它變換。基于本文中所描述的教示，應(yīng)容易明白，本文中所揭示的一方面可獨(dú)立于任何其它方面來實(shí)施，且可以各種方式來組合這些方面中的兩者或兩者以上。本文中所描述的技術(shù)可以硬件、軟件、固件或其任何組合來實(shí)施。如果以硬件來實(shí)施，則可使用數(shù)字硬件、模擬硬件或其組合來實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)。如果以軟件來實(shí)施，則可至少部分地通過包括上面存儲(chǔ)有一個(gè)或一個(gè)以上指令或代碼的計(jì)算機(jī)可讀媒體的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)。以實(shí)例而非限制的方式，此類計(jì)算機(jī)可讀媒體可包含RAM(例如同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM))、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(NVRAM)、ROM、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、快閃存儲(chǔ)器、CD-ROM或其它光盤存儲(chǔ)裝置、磁盤存儲(chǔ)裝置或其它磁性存儲(chǔ)裝置，或可用于以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式來攜載或存儲(chǔ)所要程序代碼且可由計(jì)算機(jī)存取的任何其它有形媒體。與計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)可讀媒體相關(guān)聯(lián)的指令或代碼可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行，例如由—個(gè)或一個(gè)以上處理器(例如一個(gè)或一個(gè)以上數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、通用微處理器、ASIC、FPGA或其它等效集成或離散邏輯電路)執(zhí)行。已描述了許多方面及實(shí)例。然而，對(duì)這些實(shí)例的各種修改是可能的，且本文中所呈現(xiàn)的原理同樣可應(yīng)用于其它方面。這些及其它方面均屬于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種用于編碼圖像塊的方法，所述圖像塊包含像素值集合，所述方法包含選擇用于基于相鄰像素而預(yù)測(cè)所述圖像塊中的像素的空間模式；基于所述相鄰像素及所述選定空間模式而產(chǎn)生所述圖像塊的經(jīng)預(yù)測(cè)塊；計(jì)算所述圖像塊與所述經(jīng)預(yù)測(cè)塊之間的預(yù)測(cè)誤差；基于所述選定空間模式，選擇用于表示所述預(yù)測(cè)誤差的至少一個(gè)變換函數(shù)；以及使用所述至少一個(gè)變換函數(shù)來變換所述預(yù)測(cè)誤差以導(dǎo)出至少一個(gè)變換系數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，所述至少一個(gè)變換函數(shù)包含多個(gè)變換函數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用于第一空間模式的變換函數(shù)集合不同于用于第二空間模式的變換函數(shù)集合。4.一種用于重構(gòu)圖像塊的方法，所述圖像塊包含像素值集合，所述方法包含接收用于基于相鄰像素而預(yù)測(cè)所述圖像塊中的像素的空間模式；基于所述空間模式及相鄰像素而產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊-基于所述空間模式，選擇用于表示預(yù)測(cè)誤差的至少一個(gè)變換函數(shù)；接收對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)變換函數(shù)的至少一個(gè)變換系數(shù)；基于所述至少一個(gè)變換函數(shù)及所述至少一個(gè)變換系數(shù)而產(chǎn)生所述預(yù)測(cè)誤差；以及組合所述經(jīng)預(yù)測(cè)塊與所述預(yù)測(cè)誤差以產(chǎn)生經(jīng)重構(gòu)塊。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中用于第一空間模式的變換函數(shù)集合不同于用于第二空間模式的變換函數(shù)集合。6.—種用于編碼圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合，所述設(shè)備包含空間預(yù)測(cè)器，其用于選擇用于基于相鄰像素而預(yù)測(cè)所述圖像塊中的像素的空間模式，所述空間預(yù)測(cè)器產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊，所述經(jīng)預(yù)測(cè)塊與所述圖像塊之間的差異包含預(yù)測(cè)誤差；以及變換模塊，其用于使用至少一個(gè)變換函數(shù)來變換所述預(yù)測(cè)誤差，所述變換模塊產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)變換函數(shù)的至少一個(gè)變換系數(shù)；所述變換模塊基于所述空間模式而選擇所述至少一個(gè)變換函數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中用于第一空間模式的變換函數(shù)集合不同于用于第二空間模式的變換函數(shù)集合。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為集成電路。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為無線手持機(jī)。10.—種用于重構(gòu)圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合，所述設(shè)備包含逆空間預(yù)測(cè)器，其用于產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊，所述逆空間預(yù)測(cè)器接收用于基于相鄰像素而產(chǎn)生所述經(jīng)預(yù)測(cè)塊中的像素的空間模式；以及逆變換模塊，其用于產(chǎn)生預(yù)測(cè)誤差，所述逆變換模塊接收所述空間模式及對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)變換函數(shù)的至少一個(gè)變換系數(shù)，所述逆變換模塊進(jìn)一步基于所述空間模式而選擇所述至少一個(gè)變換函數(shù)；所述設(shè)備通過組合所述經(jīng)預(yù)測(cè)塊與所述預(yù)測(cè)誤差來重構(gòu)所述圖像塊。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的設(shè)備，其中用于第一空間模式的變換函數(shù)集合不同于用于第二空間模式的變換函數(shù)集合。12.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為集成電路。13.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為無線手持機(jī)。14.一種用于編碼圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合，所述設(shè)備包含-用于選擇用于基于相鄰像素而產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊的空間模式的裝置，所述圖像塊與所述經(jīng)預(yù)測(cè)塊之間的差異包含預(yù)測(cè)誤差；以及用于使用至少一個(gè)變換函數(shù)而將所述預(yù)測(cè)誤差變換成至少一個(gè)變換系數(shù)的裝置，所述至少一個(gè)變換函數(shù)是基于所述空間模式而選擇的。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為集成電路。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為無線手持機(jī)。17.—種用于編碼圖像塊的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述圖像塊包含像素值集合，所述產(chǎn)品包含計(jì)算機(jī)可讀媒體，其包含用于致使計(jì)算機(jī)選擇用于基于相鄰像素而預(yù)測(cè)所述圖像塊中的像素的空間模式的代碼；用于致使計(jì)算機(jī)基于所述相鄰像素及所述選定空間模式而產(chǎn)生所述圖像塊的經(jīng)預(yù)測(cè)塊的代碼；用于致使計(jì)算機(jī)計(jì)算所述圖像塊與所述經(jīng)預(yù)測(cè)塊之間的預(yù)測(cè)誤差的代碼；用于致使計(jì)算機(jī)基于所述選定空間模式而選擇用于表示所述預(yù)測(cè)誤差的至少一個(gè)變換函數(shù)的代碼；以及用于致使計(jì)算機(jī)使用所述至少一個(gè)變換函數(shù)來變換所述預(yù)測(cè)誤差以導(dǎo)出至少一個(gè)變換系數(shù)的代碼。18.—種用于重構(gòu)圖像塊的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述圖像塊包含像素值集合，所述產(chǎn)品包含計(jì)算機(jī)可讀媒體，其包含用于致使計(jì)算機(jī)接收用于基于相鄰像素而預(yù)測(cè)所述圖像塊中的像素的空間模式的代碼；用于致使計(jì)算機(jī)基于所述空間模式及相鄰像素而產(chǎn)生經(jīng)預(yù)測(cè)塊的代碼；用于致使計(jì)算機(jī)基于所述空間模式而選擇用于表示預(yù)測(cè)誤差的至少一個(gè)變換函數(shù)的代碼；用于致使計(jì)算機(jī)接收對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)變換函數(shù)的至少一個(gè)變換系數(shù)的代碼；用于致使計(jì)算機(jī)基于所述至少一個(gè)變換函數(shù)及所述至少一個(gè)變換系數(shù)而產(chǎn)生所述預(yù)測(cè)誤差的代碼；以及用于致使計(jì)算機(jī)組合所述經(jīng)預(yù)測(cè)塊與所述預(yù)測(cè)誤差以產(chǎn)生經(jīng)重構(gòu)塊的代碼。全文摘要本發(fā)明提供用于使用模式相依變換函數(shù)來變換經(jīng)幀內(nèi)譯碼塊的預(yù)測(cè)誤差的技術(shù)。在一實(shí)施例中，編碼器基于用于預(yù)測(cè)的空間模式而選擇用以表示預(yù)測(cè)誤差的變換函數(shù)集合。在替代實(shí)施例中，解碼器通過使用經(jīng)發(fā)信號(hào)通知的空間模式導(dǎo)出對(duì)應(yīng)變換函數(shù)集合來重構(gòu)圖像塊。與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案相比，不需要編碼器與解碼器之間的額外信令。文檔編號(hào)H04N7/30GK101658043SQ200880012171公開日2010年2月24日申請(qǐng)日期2008年4月16日優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日發(fā)明者馬爾塔·卡切維奇申請(qǐng)人:高通股份有限公司