專利名稱：解碼代表圖像序列的編碼數(shù)據(jù)流的方法和編碼圖像序列的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像編碼的一般領域。更具體地說，本發(fā)明涉及解碼代表圖像序列的編碼數(shù)據(jù)流的方法以及編碼圖像序列的方法。
背景技術：
將圖像序列編碼成編碼數(shù)據(jù)流的大多數(shù)方法以及解碼這種流的方法使用時間預測或圖像間預測和等效地使用空間預測或圖像內(nèi)預測。圖像內(nèi)預測或圖像間預測使得能夠改進圖像序列的壓縮。它包含針對當前塊生成預測塊，并編碼當前塊與預測塊之間的也稱作殘差塊的差值。預測塊與當前塊的相關性越高，編碼當前塊所需的位數(shù)越少，并因此壓縮越有效。但是，當序列的圖像之間(相應地在當前圖像中)存在光度(luminosity) 變化時，圖像間(相應地圖像內(nèi))預測喪失了其效率。這樣的光度變化是由例如照度 (illumination)的改變、漸變(fade)效果、閃爍等引起的?？紤]到光度變化的編碼/解碼圖像序列的方法是已知的。因此，在ISO/ IEC14496-10文件中描述的MPEG-4 AVC/H. 264標準的框架內(nèi)，已知在光度變化的情況下， 使用加權預測方法以改進壓縮。為此目的，MPEG-4 AVC/H. 264標準使得能夠按圖像切片在流中顯性發(fā)送加權預測參數(shù)，一個圖像切片包含一個或多個像素塊。因此，以相同方式將借助加權預測參數(shù)或一組幾個加權預測參數(shù)的照度校正應用于與該加權預測參數(shù)或該組加權預測參數(shù)相關聯(lián)的圖像切片的所有塊。例如，如圖1所示，通過使用諸如運動矢量MV之類的運動數(shù)據(jù)項計算當前塊Bc的平均值和與該當前塊相關聯(lián)的參考塊Br的平均值之間的比值為當前塊Bc確定加權預測參數(shù)。如果運動矢量MV具有低于像素的精度水平，則內(nèi)插塊Br。一個塊的平均值是例如與該塊的像素相關聯(lián)的亮度(luminance)值的平均值。參考塊是例如在運動估計步驟期間確定的。當根據(jù)與當前塊相關聯(lián)的值確定當前塊的亮度變化時，這樣的預測方法是精確的。但是，就位速率而言，這樣的方法是昂貴的，因為這意味著按圖像切片并因此潛在地按塊在流中發(fā)送一組加權預測參數(shù)。校正局部光度變化以便在編碼器側(cè)和解碼器側(cè)以相同方式局部確定加權預測參數(shù)在本領域也是已知的。在這種情況下，不在流中顯性發(fā)送加權預測參數(shù)。例如，參考圖1， 通過計算當前塊Bc的鄰域(neighbourhood) Nc的平均值和與當前塊Bc相關聯(lián)的參考塊Br 的鄰域Nr的平均值之間的比值為當前塊Bc確定當前塊Bc的加權預測參數(shù)。鄰域的平均值是例如與所考慮的鄰域的像素相關聯(lián)的亮度值的平均值。Nc位于塊Bc的因果鄰域上。 因此，Nc在Bc之前編碼(相應地重構)。就位速率而言，這樣的方法是廉價的，因為不在流中顯性發(fā)送加權預測參數(shù)，而是在編碼器側(cè)和解碼器側(cè)以相同方式確定它們。但是，這樣的預測方法不如前面的方法精確，因為與當前塊Bc相關聯(lián)的(多個)加權預測參數(shù)未考慮該塊的內(nèi)容
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的至少一個缺點。為了這個目的，本發(fā)明涉及解碼代表劃分成塊的圖像序列的編碼數(shù)據(jù)流的方法，對于當前塊，該方法包含如下步驟-根據(jù)與當前塊有關的編碼數(shù)據(jù)流的第一部分的解碼重構殘差塊；-確定預測塊；以及-通過合并殘差塊和由加權預測參數(shù)加權的預測塊來重構當前塊。有利的是，加權預測參數(shù)按照如下步驟確定-計算預測塊的平均值；-重構當前塊的DC系數(shù)；-根據(jù)預測塊的平均值和DC系數(shù)計算當前塊的平均值；以及-計算作為當前塊的平均值與預測塊的平均值的比值的加權預測參數(shù)。按照第一實施例變型，在計算當前塊的平均值的步驟期間，通過從編碼數(shù)據(jù)流中解碼的初始加權預測參數(shù)加權預測塊的平均值。按照第二實施例變型，在計算當前塊的平均值的步驟期間，通過等于當前塊的鄰域的平均值和與所述當前塊相關聯(lián)的參考塊的相應鄰域的平均值之間的比值的初始加權預測參數(shù)來加權預測塊的平均值。本發(fā)明還涉及編碼劃分成塊的圖像序列的方法，對于當前塊，該方法包含如下步驟-確定當前塊的預測塊；-通過從當前塊中提取由加權預測參數(shù)加權的預測塊來確定殘差塊；以及-編碼殘差塊。有利的是，加權預測參數(shù)按照如下步驟確定-計算預測塊的平均值和當前塊的平均值；-計算當前塊的平均值與預測塊的平均值之間的預測誤差；-根據(jù)預測塊的平均值和相繼量化和去量化的預測誤差計算當前塊的校正平均值；以及-計算作為重構當前塊的平均值與預測塊的平均值之間的比值的加權預測參數(shù)。按照一種實施例變型，在計算所述預測誤差的步驟期間，通過初始加權預測參數(shù)加權所述預測塊的平均值，所述初始加權預測參數(shù)在所述編碼數(shù)據(jù)流中編碼。按照本發(fā)明的一個特定特征，按照如下步驟為當前塊所屬的圖像的一部分確定初始加權預測參數(shù)-確定稱作第一平均值的圖像部分的平均值；-確定稱作第二平均值的預測塊所屬的相應圖像部分的平均值；以及-計算作為第一平均值與第二平均值的比值的加權預測參數(shù)。按照本發(fā)明的一個特定特征，圖像部分是整個圖像或圖像切片。按照另一種實施例變型，在計算預測誤差的步驟期間，通過等于當前塊的鄰域的平均值和與所述當前塊相關聯(lián)的參考塊的相應鄰域的平均值之間的比值的初始加權預測參數(shù)加權預測塊的平均值。


通過參考附圖的非限制性的實施例和有利實現(xiàn)方式，將更好地理解和例示本發(fā)明，在附圖中-圖1示出當前塊Bc和參考塊Br以及它們各自的鄰域Nc和Nr；-圖2示出按照本發(fā)明的解碼方法；-圖3示出按照本發(fā)明的編碼方法；-圖4示出按照本發(fā)明的編碼設備；以及-圖5示出按照本發(fā)明的解碼設備。
具體實施例方式本發(fā)明涉及解碼代表圖像序列的編碼數(shù)據(jù)流F以便重構這個序列的方法，以及將圖像序列編碼成編碼數(shù)據(jù)流F的形式的方法。圖像序列是一系列的幾個圖像。每個圖像包含每一個與至少一項圖像數(shù)據(jù)相關聯(lián)的像素或像點。一項圖像數(shù)據(jù)是例如一項亮度數(shù)據(jù)項或一項色度數(shù)據(jù)。表述“發(fā)光(brightness)變化”在英文術語中也稱為“亮度變化”，“光度變化”或 “照度變化”。術語“運動數(shù)據(jù)”應該從最寬泛的意義上來理解。它包含運動矢量以及可能包含使參考圖像能夠從圖像序列中識別的參考圖像索引。它還可以包含指示必須應用于參考塊以便導出預測塊的內(nèi)插類型的一項信息。術語“殘差數(shù)據(jù)(residual data) ”表示提取其它數(shù)據(jù)之后獲得的數(shù)據(jù)。該提取一般是源數(shù)據(jù)與預測數(shù)據(jù)的逐個像素相減。但是，該提取更一般，并且特別是包含加權相減。 這個術語與“殘余(residue)”術語同義。殘差塊是與殘差數(shù)據(jù)相關聯(lián)的像素塊。術語“變換殘差數(shù)據(jù)”表示已經(jīng)應用變換的殘差數(shù)據(jù)。這樣變換的一個示例是在 J. Wiley & Sons 在 2003 年 9 月出版的 I. E. Richardson 的標題 “H. 264and MPEG-4 video compression”的書的第3. 4. 2. 2章中描述的DCT(離散余弦變換)。其它示例是在 I. E. Richardson的書第3. 4. 2. 3章中描述的小波變換和哈達瑪(Hadamard)變換。這樣的變換將圖像數(shù)據(jù)(例如，殘差亮度和/或色度數(shù)據(jù))塊“變換”成也稱作“頻率數(shù)據(jù)塊”或 “系數(shù)塊”的“變換數(shù)據(jù)塊”。系數(shù)塊一般包含根據(jù)連續(xù)系數(shù)或DC系數(shù)的名稱的低頻系數(shù)和已知為AC系數(shù)的高頻系數(shù)。術語“預測數(shù)據(jù)”表示用于預測其它數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。預測塊是與預測數(shù)據(jù)相關聯(lián)的像素塊。預測塊是從與預測(空間預測或圖像內(nèi)預測)的塊所屬的圖像相同的圖像的一個塊或幾個塊中，或從與預測的塊所屬的圖像不同的圖像(時間預測或圖像間預測)的一個塊(單向預測)或幾個塊(雙向預測)中獲得的。術語“重構數(shù)據(jù)”表示將殘差數(shù)據(jù)與預測數(shù)據(jù)合并之后獲得的數(shù)據(jù)。該合并一般是預測數(shù)據(jù)與殘差數(shù)據(jù)的逐個像素的總和。但是，該合并更一般，并且特別是包含加權總和。 重構塊是與重構圖像數(shù)據(jù)相關聯(lián)的像素塊。圖2示出解碼代表圖像序列的編碼數(shù)據(jù)流F的方法。該方法是針對當前塊Bc描述的，并且可以應用于幾個圖像塊。在步驟1期間，為當前塊Bc確定預測塊Bpred。例如，從解碼與當前塊Bc有關的編碼數(shù)據(jù)流F的一部分獲得的運動數(shù)據(jù)中確定預測塊Bpred。按照一種變型，通過模板匹配型方法從重構運動數(shù)據(jù)中確定預測塊Bpred。這樣的方法在標題為“Decoder Side Motion Vector Derivation”并且在2007年10月20日在ITU-T的VCEG組的第33次會議期間在中國深圳發(fā)表的Meffen Kamp等人的文獻VCEG-AG16中描述。在步驟2期間，確定預測塊Bpred的平均值avrpred。作為一個簡單示例，平均值等于與預測塊Bpred的像素相關聯(lián)的亮度值的平均值。按照一種變型，平均值avrpred
等于與預測塊Bpred的像素相關聯(lián)的亮度和色度值的平均值。按照另一種變型，平均值 avrpred等于與預測塊Bpred的像素相關聯(lián)的色度值的平均值。在步驟4期間，從編碼數(shù)據(jù)流F中重構當前塊Bc的記為/￡^的DC系數(shù)。為了這個目的，通過熵解碼將與DC系數(shù)有關的編碼數(shù)據(jù)F解碼成對其應用逆量化(inverse quatization)以獲得的量化DC系數(shù)。注意，在這個步驟期間，也可以重構以后用于重構Bc的與當前塊(就殘差誤差而言)有關的AC系數(shù)。為了這個目的，通過熵解碼將與AC 系數(shù)有關的編碼數(shù)據(jù)F解碼成對其應用逆量化的量化AC系數(shù)。在步驟6期間，按如下從預測塊Bpred的平均值avrpral和DC系數(shù)中計算當前塊Bc的平均值avr dec avrcr_dec = Civrpred + I二c / scale其中scale是將一個塊的平均值和與所考慮的塊相關聯(lián)的DC系數(shù)的值相聯(lián)系的比例系數(shù)。該比例系數(shù)取決于用于從圖像域到DC系數(shù)所屬的變換域的變換(例如，DCT 8X8、DCT 16X16、Hadamard 等)。按照一種變型，在步驟6期間，按如下根據(jù)由初始加權預測參數(shù)WPra加權的預測塊的平均值avrpred和DC系數(shù)計算當前塊Bc的平均值avr。, dec avrcr_dec = avrpred_cr + I=c / scale其中 avrpred cr = wpcr*avrpred初始加權預測參數(shù)來自例如在現(xiàn)有技術中已知的方法之一。例如，從編碼數(shù)據(jù)流F中解碼初始加權預測參數(shù)wp 。按照一種變型，通過計算如圖1所示當前塊Bc的鄰域Nc的平均值和與參考塊Br相對應的鄰域Nr的平均值之間的比值確定初始加權預測參數(shù) wpcro在步驟8期間，通過計算在步驟6中計算的當前塊的平均值。與在步驟2中計算的預測塊的平均值avrpred之間的比值確定加權預測參數(shù)de。，即，de。= avrcr_dec/ avrpredo在步驟10期間，為當前塊Bc重構殘差塊Bres。為此，通過解碼與當前塊Bc有關的編碼數(shù)據(jù)流F的一部分(如果在步驟4期間尚未解碼它們)重構與當前塊有關的AC系數(shù)。通過逆變換將包含取代DC系數(shù)的零值和重構AC系數(shù)的系數(shù)塊變換成殘差塊Bres。在步驟14期間，通過合并在步驟10中重構的殘差塊Bres和由加權預測參數(shù)
dec加權的預測塊Bpred重構當前塊Be。例如，當前塊Bc等于殘差塊Bres和由加權預測參數(shù) WpCT dec 加權的預測塊 Bpred 的逐個像素和值Bc (i，j) = Bres (i, j)+wpcr dec*Bpred(i, j)，其中(i，j)是像素坐標。按照一種變型，當前塊Bc等于按照如下類型的方程的殘余塊和預測塊的過濾版本的和值
權利要求
1.一種解碼代表劃分成塊的圖像序列的編碼數(shù)據(jù)流(F)的方法，其特征在于，對于當前塊，該方法包含如下步驟-確定(1)預測塊；-計算⑵所述預測塊的平均值(avrpral)； -重構⑷所述當前塊的DC系數(shù)(IresDC)；-根據(jù)所述預測塊的所述平均值(avrpred)和所述DC系數(shù)(IresDC)計算(6)所述當前塊的平均值(avr dJ ；-計算(8)作為所述當前塊的平均值(avrra dJ與所述預測塊的平均值(avrpred)的比值的加權預測參數(shù)(wp —dJ ；-通過解碼與所述當前塊有關的AC系數(shù)，去量化所述解碼AC系數(shù)和變換所述去量化 AC系數(shù)以形成所述殘差塊來重構(10)殘差塊；-通過合并所述殘差塊和由加所述加權預測參數(shù)加權的所述預測塊重構(14)當前塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的解碼方法，其中，在計算所述當前塊的平均值(avrCTdJ的步驟期間，通過從編碼數(shù)據(jù)流(F)中解碼的初始加權預測參數(shù)加權所述預測塊的所述平均值。
3.根據(jù)權利要求1所述的解碼方法，其中，在計算所述當前塊的平均值(avrCTdJ的步驟期間，通過等于當前塊的鄰域的平均值和與所述當前塊相關聯(lián)的參考塊的相應鄰域的平均值之間的比值的初始加權預測參數(shù)加權所述預測塊的所述平均值。
4.一種將劃分成塊的圖像序列在編碼數(shù)據(jù)流中編碼的方法，其特征在于，對于當前塊， 該方法包含如下步驟-為所述當前塊確定(1 預測塊；-計算(16)所述預測塊的平均值(avrpral)和所述當前塊的平均值(avr J ； -計算(18)所述當前塊的平均值(avrj與所述預測塊的平均值(avrpral J之間的預測誤差(IresDC)；-根據(jù)所述預測塊的所述平均值(avrpred)和相繼量化和去量化的預測誤差計算00) 所述當前塊的校正平均值(avrpMd_dJ ；-計算02)作為所述重構當前塊的平均值(avrpred_dJ與所述預測塊的平均值 (avrpred)之間的比值的加權預測參數(shù)(Wper dec)；-通過從所述當前塊中提取由加權預測參數(shù)加權的所述預測塊確定06)殘差塊；以及 -通過將所述殘差塊變換成DC系數(shù)和AC系數(shù)，通過量化所述AC系數(shù)以及通過由熵編碼編碼量化預測誤差(IresDC)和所述量化AC系數(shù)，將所述殘差塊在所述編碼數(shù)據(jù)流中編碼(28)。
5.根據(jù)權利要求4所述的編碼方法，其中，在計算所述預測誤差(IresDC)的步驟期間， 通過初始加權預測參數(shù)(wp J加權所述預測塊的所述平均值，在所述編碼數(shù)據(jù)流中編碼所述初始加權預測參數(shù)(WPct)。
6.根據(jù)權利要求5所述的編碼方法，其中，按照如下步驟為所述當前塊所屬的圖像的一部分確定所述初始加權預測參數(shù)(wpj -確定稱作第一平均值的所述圖像部分的平均值；-確定稱作第二平均值的與所述當前塊相關聯(lián)的參考塊所屬的相應圖像部分的平均值；以及-計算作為所述第一平均值與所述第二平均值的比值的所述加權預測參數(shù)。
7.根據(jù)權利要求6所述的編碼方法，其中，所述圖像部分是整個圖像。
8.根據(jù)權利要求6所述的編碼方法，其中，所述圖像部分是圖像切片。
9.根據(jù)權利要求4所述的編碼方法，其中，在計算所述預測誤差(IresDC)的步驟期間， 通過等于當前塊的鄰域的平均值和與所述當前塊相關聯(lián)的參考塊的相應鄰域的平均值之間的比值的初始加權預測參數(shù)(wpj加權所述預測塊的所述平均值。
全文摘要
本發(fā)明涉及解碼代表圖像序列的編碼數(shù)據(jù)流(F)的方法，對于當前塊，它包含如下步驟重構(10)殘差塊；確定(12)預測塊；以及通過合并殘差塊和由加權預測參數(shù)加權的預測塊重構(14)當前塊。按照本發(fā)明，加權預測參數(shù)按照如下步驟確定計算(2)預測塊的平均值(avrpred)；重構(4)當前塊的DC系數(shù)(IresDC)；根據(jù)預測塊的平均值(avrpred)和DC系數(shù)(IresDC)計算(6)當前塊的平均值(avrcr_dec)；以及計算(8)作為當前塊的平均值與預測塊的平均值(avrpred)的比值的加權預測參數(shù)。本發(fā)明還涉及編碼方法。
文檔編號H04N7/32GK102474608SQ201080033641
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權日2009年7月30日
發(fā)明者D.索羅, E.弗朗索瓦, F.雷卡普, J.維隆 申請人:湯姆森特許公司