專利名稱：通過有效選擇幀內預測模式組來對圖像編碼/解碼的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本公開在一些實施方式中涉及選擇有效的巾貞內預測(intra-prediction)模式集來進行視頻編碼/解碼的方法和裝置。更具體地，本公開在一些實施方式中涉及視頻編碼/解碼方法和裝置，所述方法和裝置基于相鄰像素的方向性來選擇預測模式集，使得省略對用于選擇預測模式集的附加信息的編碼并且壓縮性能得到提高。
背景技術：
這部分的陳述僅提供涉及本公開的背景信息并且可能不構成現(xiàn)有技術。隨著包含互聯(lián)網的信息和通信技術的發(fā)展，在文本和語音通信之外視頻通信已經增多。傳統(tǒng)的以文本為中心的通信方案難以滿足消費者的各種需要，因而增加了可包括諸如文本、圖像、音樂等各種類型的信息的多媒體服務。多媒體數(shù)據量很大，因而多媒體數(shù)據需要大容量的存儲介質以及需要用于發(fā)送的寬的帶寬。因此，為了發(fā)送包括文本、圖像以及音頻數(shù)據的多媒體數(shù)據，可能需要一種壓縮編碼方案。壓縮數(shù)據的基本原理是移除數(shù)據冗余因素的處理。當相同的顏色或對象在一幅圖像中重復時可以通過移除空間冗余來壓縮數(shù)據，當在視頻幀的相鄰幀之間出現(xiàn)很少的變化或者在音頻信號中重復相同的音符時可以通過移除時間冗余來壓縮數(shù)據，或者考慮到人類視覺和感知對高頻率不敏感的情況可以通過移除心理視覺(psychovisual)冗余來壓縮數(shù)據。在這些視頻壓縮方法中，業(yè)界選擇了 H.264來進行AVC(高級視頻編碼)，其具有比MPEG-4 (運動圖像專家組-4)更優(yōu)的壓縮效率。作為提高壓縮效率的方案之一，H.264使用方向性幀內預測(下文簡稱為幀內預測)來移除幀內的時間相似性。幀內預測通過在預定方向上復制在當前子塊的上側和左側位置與當前子塊相鄰的像素來預測當前子塊的值，并且僅對當前塊像素值和預測塊像素值之間的差異進行編碼。另一方面，巾貞間預測(inter-prediction)(時間預測)參考位于時間上不同位置的巾貞的范圍來執(zhí)行預測。幀間預測是幀間預測的補充。本質上對于這兩種預測方法，更有利的一種方法會取代另一種被選擇來對圖像進行編碼。根據依據傳統(tǒng)的H.264標準的幀內預測，基于具有更早的編碼順序的另一塊產生當前塊的預測塊。然后，對從當前塊中減去預測塊而獲得的值進行編碼。對于發(fā)光組件，預測塊由4x4的塊或16x16的宏塊產生。對于每個4x4的塊有九種可選擇的預測模式，并且對于每個16x16的塊有四種可選擇的預測模式。在這些預測模式中，根據H.264的視頻編碼器選擇在當前塊和預測塊之間弓I起最小差異的預測模式?？赡苡卸鄠€可選擇的預測模式集而不是單個集。隨著多個可選擇預測模式集被提供，存在與在預測模式集中選擇什么有關的附加編碼信息的問題
發(fā)明內容
技術問題用于解決上述問題的本公開的一實施方式通過基于相鄰像素的方向性選擇預測模式集并且省略了用于選擇預測模式集的附加信息的編碼來提供壓縮性能的提高。技術方案本公開的實施方式提供了一種視頻編碼/解碼裝置，該視頻編碼/解碼裝置包括:視頻編碼器，其用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊，通過從所述當前塊中減去所述預測塊來產生殘留塊，通過對所述殘留塊進行變換和量化來產生經變換和量化的殘留塊，并且對所述經變換和量化的殘留塊進行編碼；以及視頻解碼器，其用于通過接收編碼數(shù)據來對經變換和量化的殘留塊進行重建，通過對重建的經變換和量化的殘留塊進行逆量化和逆變換來重建殘留塊，通過使用待重建的當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，基于所選擇的幀內預測模式集來產生待重建的所述當前塊的預測塊，并且通過將重建的殘留塊與待重建的所述當前塊的所述預測塊相加來重建所述當前塊。本公開的另一實施例提供一種視頻編碼裝置，該視頻編碼裝置包括:幀內預測器，其用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，并且通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊；減法器，其用于通過從所述當前塊中減去所述預測塊來產生殘留塊；變換器和量化器，其用于通過對所述殘留塊進行變換和量化來產生經變換和量化的殘留塊；以及編碼器，其用于對所述經變換和量化的殘留塊進行編碼。本公開的又一實施方式提供一種視頻解碼裝置，該視頻解碼裝置包括:解碼器，其用于通過接收編碼數(shù)據來重建經變換和量化的殘留塊；逆量化器和逆變換器，其用于通過對所述經變換和量化的殘留塊進行逆量化和逆變換來重建殘留塊；幀內預測器，其用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，并且通過使用所選擇的幀內預測模式集來產生預測塊；以及加法器，其用于通過將所重建的殘留塊和所述預測塊相加來重建所述當前塊。本公開的又一實施方式提供了一種視頻編碼/解碼方法，該視頻編碼/解碼方法包括以下步驟:執(zhí)行視頻編碼的步驟，該步驟用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊，通過從所述當前塊中減去所述預測塊來產生殘留塊，通過對所述殘留塊進行變換和量化來產生經變換和量化的殘留塊，并且對所述經變換和量化的殘留塊進行編碼；以及執(zhí)行視頻解碼的步驟，該步驟用于通過接收編碼數(shù)據來對經變換和量化的殘留塊進行重建，通過對重建的經變換和量化的殘留塊進行逆量化和逆變換來重建殘留塊，通過使用待重建的當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，基于所選擇的幀內預測模式集來產生待重建的所述當前塊的預測塊，并且通過將重建的殘留塊與待重建的所述當前塊的所述預測塊相加來重建所述當前塊。本公開的又一實施例提供一種視頻編碼方法，該視頻編碼方法包括以下步驟:執(zhí)行幀內預測的步驟，該步驟用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，并且通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊；執(zhí)行減法的步驟，該步驟用于通過從所述當前塊中減去所述預測塊來產生殘留塊；執(zhí)行變換和量化的步驟，該步驟用于通過對所述殘留塊進行變換和量化來產生經變換和量化的殘留塊；以及執(zhí)行編碼的步驟，該步驟用于對所述經變換和量化的殘留塊進行編碼。本公開的又一實施方式提供一種視頻解碼方法，該視頻解碼方法包括以下步驟:執(zhí)行解碼的步驟，該步驟用于通過接收編碼數(shù)據來重建經變換和量化的殘留塊；執(zhí)行逆量化和逆變換的步驟，該步驟用于通過對所述經變換和量化的殘留塊進行逆量化和逆變換來重建殘留塊；執(zhí)行幀內預測的步驟，該步驟用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，并且通過使用所選擇的幀內預測模式集來產生預測塊；以及執(zhí)行加法的步驟，該步驟用于通過將所重建的殘留塊和所述預測塊相加來重建所述當前塊。有益效果根據如上描述的本公開，基于相鄰像素的方向性來選擇預測模式集，因此省略了用于選擇預測模式集的編碼附加信息從而提高了壓縮性能。


圖1為示意性示出了根據本公開的一個或更多實施方式的視頻編碼裝置的框圖；圖2為示出了幀內預測器110的結構的圖；圖3為示出了大小為4x4的當前塊的像素(a p)以及與該當前塊相鄰的像素(A M)的圖；圖4為示出了幀內預測模式集類型的圖；圖5為示出了模式集選擇器112選擇模式集的過程的流程圖；圖6為示出了根據本公開的一實施方式的視頻編碼方法的流程圖；圖7為示意性示出了根據本公開的實施方式的視頻解碼裝置的結構的框圖；圖8為示出了幀內預測器730的結構的圖；以及圖9為示出了根據本公開一實施方式的視頻解碼方法的流程圖。
具體實施例方式下文中，將參考附圖詳細描述本公開的實施方式。在以下描述中，相同的參考標號指明相同的元素，即使它們是在不同的附圖中示出的。此外，在本公開的以下描述中，為了清楚起見，將省略并入本文的已知功能和結構的詳細描述。另外，在描述本公開的組件時，可以使用諸如第一、第二、A、B、(a)和(b)之類的術語。這些術語僅僅是為了將一個組件與另外的組件相區(qū)分的目的，而不是暗示或建議組件的實質、順序或序列。如果一個組件被描述為“連接”、“耦接”或“鏈接”到另一組件，則這可能意味著這些組件不僅是直接“連接”、“耦接”或“鏈接”的，而且還可以經由第三方組件間接“連接”、“耦接”或“鏈接”。視頻編碼裝置和視頻解碼裝置可以對應于諸如PC (個人計算機)、筆記本計算機、PDA (個人數(shù)字助理)、PMP (便攜式多媒體播放器)、PSP (便攜式游戲機)，無線通信終端，智能電話，電視等用戶終端，可以對應于諸如應用服務器，業(yè)務服務器等服務器終端，或者可以對應于各種設備，所述各種設備包括諸如與各種設備或有線/無線通信網絡進行通信的通信調制解調器之類的通信設備、存儲用于對圖像進行編碼或解碼或者用于對解碼或編碼執(zhí)行幀間/幀內預測的各種程序和數(shù)據的存儲器、用于執(zhí)行程序來實現(xiàn)計算和控制的微處理器等。
并且，可以通過諸如互聯(lián)網，無線個域網(WPAN)，無線局域網(WLAN)，WiBro (無線寬帶，也就是WiMAx)網絡，移動通信網絡等有線/無線通信網絡或者通過諸如線纜，USB(通用串行總線)等各種通信接口，實時地或非實時地向視頻解碼裝置發(fā)送由視頻編碼裝置編碼成比特流的圖像，并且該比特流可以在視頻解碼裝置中被解碼并且可以被重建為視頻，然后該視頻可以被回放。一般來說，視頻可以由一系列圖片形成，并且每個圖片均可以被劃分成預定區(qū)域，例如幀或塊。一個圖像區(qū)域可以被劃分成塊，可基于編碼方案將劃分的塊分類為幀內塊(intra-block)或巾貞間塊(inter-block)。巾貞內塊指的是基于巾貞內預測編碼方案編碼的塊。幀內預測編碼方案通過使用將要執(zhí)行編碼的當前圖片中待重建的已經被編碼和解碼的塊的像素來預測當前塊的像素以產生預測塊，并且對預測塊與當前塊的像素差異進行編碼。幀間塊是基于幀間預測編碼方案而進行編碼的塊。幀間預測編碼方案通過參考至少一個過去的圖片或一個將來的圖片來預測當前圖片中的當前塊以產生預測塊，并且對該預測塊與當前塊的差異進行編碼。這里，在對該當前圖片進行編碼或解碼時參考的幀被稱為參考幀。圖1為示意性示出了根據本公開的一個或更多實施方式的視頻編碼裝置的框圖。根據本公開一實施方式的視頻編碼裝置100可以包括幀內預測器110、幀間預測器120、減法器130、變換器和量化器140、編碼器150、逆量化器和逆變換器160、加法器170以及幀存儲器180。期望進行編碼的圖像可以以宏塊為單位輸入。在本公開中，該宏塊為MxN形式，其中每個M和N均可以具有2n的大小，并且M和N可以相同或者彼此不同。因此，該宏塊可以等于或大于H.264的宏塊。是幀內預測器110或幀間預測器120的預測器可以通過預測當前塊來產生預測塊。也就是說，預測器110或120可以預測在圖像中將要進行編碼的當前塊的各個像素的像素值，并且可以產生預測塊，所述預測塊具有各個像素的預測像素值。這里，該預測器110或120可以通過幀內預測器110執(zhí)行的幀內預測或者通過幀間預測器120執(zhí)行的幀間預測來預測當前塊。該幀間預測器120可以使用不同幀來產生預測塊以預測當前宏塊。也就是說，幀間預測器120可以基于在已經經歷了編碼處理并且被解碼的先前幀中幀間預測器120的模式通過運動估計來產生運動矢量，并且在運動補償處理中使用該運動矢量來產生預測塊。幀內預測器110通過使用相鄰塊的像素來預測當前塊的像素以產生幀內預測塊，并且通過基于該相鄰塊的像素之間的相互關系或者幀內預測塊的像素之間的相互關系對幀內預測塊選擇性地執(zhí)行濾波來產生預測塊。也就是說，幀內預測器110可以通過使用當前宏塊中的已經編碼并且已經重建的相鄰像素、基于幀內預測器110的模式來產生預測塊。減法器130通過從當前塊中減去預測塊來產生殘留塊。也就是說，該減法器130計算將要編碼的當前塊的各個像素的像素值與從幀內預測器110或幀間預測器120產生的預測塊的像素值之間的差異，從而產生該殘留塊，其具有塊形式的殘留信號。變換器和量化器140將從減法器130產生的殘留信號變換并量化為一頻率系數(shù)從而產生經變換和量化的殘留塊。這里，合適的變換方法可以是將空域中的圖像信號轉換為頻域信號的方案，例如阿達馬變換或者基于離散余弦變換的整數(shù)變換(下文簡稱為整數(shù)變換)?？梢允褂弥T如DZUTQ (死區(qū)統(tǒng)一閾值量化，下文稱為‘DZUDQ’)或量化加權矩陣(Quantization Weighted Matrix)等作為量化方案。編碼器150對由變換器和量化器140變換和量化的殘留塊進行編碼以產生編碼數(shù)據?？梢圆捎渺鼐幋a方案作為該編碼方案，但這也不作為限制，而且可以使用各種編碼方法。此外，編碼器150可以在編碼數(shù)據中包括通過對量化的頻率系數(shù)進行編碼而獲得的比特流以及解碼該編碼比特流時所需的各種信息。也就是說，編碼數(shù)據可以包括第一字段和第二字段，第一字段包括通過編碼CBP (coded block pattern，編碼的塊模式)而獲得的比特流、德爾塔(delta)量化參數(shù)和量化頻率系數(shù)，第二字段包括用于預測的信息的比特(例如，在幀內預測情況下的幀內預測模式、在幀間預測情況下的運動矢量等等)以及其他比特。逆量化器和逆變換器160對由變換器和量化器140變換的和量化的經變換和量化的殘留塊進行逆量化和逆變換，以重建殘留塊。逆量化和逆變換可以是由變換器和量化器140所執(zhí)行的變換和量化的相逆處理。也就是說，逆量化器和逆變換器160可以基于從變換器和量化器140產生并傳送的與變換和量化相關的信息(例如，變換和量化類型的信息)通過反向地執(zhí)行由變換器和量化器140所執(zhí)行的變換和量化方案來執(zhí)行逆量化和逆變換。加法器170通過將由預測器110或120預測的預測塊與由該逆量化器和逆變換器160進行逆量化和逆變換的殘留塊相加來重建當前塊。幀存儲器180存儲由加法器170重建的塊，并且在幀內預測或幀間預測期間將所存儲的塊用作參考塊來產生預測塊。圖2為示出了幀內預測器110的結構的圖。幀內預測器110通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，并采用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊。如圖2所示，幀內預測器110可以被配置為包括模式集選擇器112和預測塊產生器 114。圖3為示出了大小為4x4的當前塊的像素(a p)以及與該當前塊相鄰的像素(A M)的圖。圖4為示出了幀內預測模式集類型的圖。模式集選擇器112使用相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式。模式集選擇器112基于該相鄰塊的像素之間的相互關系來選擇幀內預測模式集。該相互關系可以對應于相鄰塊的像素之間的標準差(standard deviation)或方差(variance),但是本公開并不限于此。該模式集選擇器112可以基于等式I和等式2的方差來計算相鄰塊的像素之間的相互關系。
權利要求
1.一種視頻編碼/解碼裝置，該視頻編碼/解碼裝置包括: 視頻編碼器，其用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊，通過從所述當前塊中減去所述預測塊來產生殘留塊，通過對所述殘留塊進行變換和量化來產生經變換和量化的殘留塊，并且對所述經變換和量化的殘留塊進行編碼；以及 視頻解碼器，其用于通過接收編碼數(shù)據來對經變換和量化的殘留塊進行重建，通過對重建的經變換和量化的殘留塊進行逆量化和逆變換來重建殘留塊，通過使用待重建的當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，基于所選擇的幀內預測模式集來產生待重建的所述當前塊的預測塊，并且通過將重建的殘留塊與待重建的所述當前塊的所述預測塊相加來重建所述當前塊。
2.一種視頻編碼裝置，該視頻編碼裝置包括: 幀內預測器，其用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，并且通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊； 減法器，其用于通過從所述當前塊中減去所述預測塊來產生殘留塊； 變換器和量化器，其用于通過對所述殘留塊進行變換和量化來產生經變換和量化的殘留塊；以及 編碼器，其用于對所述經變換和量化的殘留塊進行編碼。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中所述幀內預測器包括: 模式集選擇器，其用于基于所述當前塊的所述相鄰塊的所述像素之間的相互關系來選擇所述幀內預測模式集；以及 預測塊產生器，其用于通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生所述預測塊。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中所述幀內預測器基于所述相鄰塊的所述像素之間的相互關系來選擇所述幀內預測模式集。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中所述相互關系包括所述相鄰塊的所述像素之間的標準差或方差。
6.一種視頻解碼裝置，該視頻解碼裝置包括: 解碼器，其用于通過接收編碼數(shù)據來重建經變換和量化的殘留塊； 逆量化器和逆變換器，其用于通過對所述經變換和量化的殘留塊進行逆量化和逆變換來重建殘留塊； 幀內預測器，其用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，并且通過使用所選擇的幀內預測模式集來產生預測塊；以及 加法器，其用于通過將所重建的殘留塊和所述預測塊相加來重建所述當前塊。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中所述幀內預測器包括: 模式集選擇器，其用于基于所述當前塊的所述相鄰塊的所述像素之間的相互關系來選擇所述幀內預測模式集；以及 預測塊產生器，其用于通過使用所選擇的幀內預測模式集和由所述解碼器重建的預測模式信息來產生所述預測塊。
8.根據權利要求6所述的裝置，其中所述幀內預測器基于所述相鄰塊的所述像素之間的相互關系來選擇所述幀內預測模式集。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中所述相互關系包括所述相鄰塊的所述像素之間的標準差或方差。
10.一種視頻編碼/解碼方法，該視頻編碼/解碼方法包括以下步驟: 執(zhí)行視頻編碼的步驟，該步驟用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊，通過從所述當前塊中減去所述預測塊來產生殘留塊，通過對所述殘留塊進行變換和量化來產生經變換和量化的殘留塊，并且對所述經變換和量化的殘留塊進行編碼；以及 執(zhí)行視頻解碼的步驟，該步驟用于通過接收編碼數(shù)據來對經變換和量化的殘留塊進行重建，通過對重建的經變換和量化的殘留塊進行逆量化和逆變換來重建殘留塊，通過使用待重建的當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，基于所選擇的幀內預測模式集來產生待重建的所述當前塊的預測塊，并且通過將重建的殘留塊與待重建的所述當前塊的所述預測塊相加來重建所述當前塊。
11.一種視頻編碼方法，該視頻編碼方法包括以下步驟: 執(zhí)行幀內預測的步驟，該步驟用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，并且通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊； 執(zhí)行減法的步驟，該步驟用于通過從所述當前塊中減去所述預測塊來產生殘留塊； 執(zhí)行變換和量化的步驟，該步驟用于通過對所述殘留塊進行變換和量化來產生經變換和量化的殘留塊；以及 執(zhí)行編碼的步驟，該步驟用于對所述經變換和量化的殘留塊進行編碼。
12.根據權利要求11所述的方法，其中執(zhí)行所述幀內預測的步驟包括: 執(zhí)行模式集選擇的步驟，該步驟用于基于所述當前塊的所述相鄰塊的所述像素之間的相互關系來選擇所述幀內預測模式集；以及 執(zhí)行預測塊產生的步驟，該步驟用于通過使用所選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生所述預測塊。
13.根據權利要求11所述的方法，其中執(zhí)行所述幀內預測的步驟包括: 基于所述相鄰塊的所述像素之間的相互關系來選擇所述幀內預測模式集。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述相互關系包括所述相鄰塊的所述像素之間的標準差或方差。
15.一種視頻解碼方法，該視頻解碼方法包括以下步驟: 執(zhí)行解碼的步驟，該步驟用于通過接收編碼數(shù)據來重建經變換和量化的殘留塊；執(zhí)行逆量化和逆變換的步驟，該步驟用于通過對所述經變換和量化的殘留塊進行逆量化和逆變換來重建殘留塊； 執(zhí)行幀內預測的步驟，該步驟用于通過使用當前塊的相鄰塊的像素來選擇幀內預測模式集，并且通過使用所選擇的幀內預測模式集來產生預測塊；以及 執(zhí)行加法的步驟，該步驟用于通過將所重建的殘留塊和所述預測塊相加來重建所述當前塊。
16.根據權 利要求15所述的方法，其中執(zhí)行所述幀內預測的步驟包括: 執(zhí)行模式集選擇的步驟，該步驟用于基于所述當前塊的所述相鄰塊的所述像素之間的相互關系來選擇所述幀內預測模式集；以及 執(zhí)行預測塊產生的步驟，該步驟用于通過使用所選擇的幀內預測模式集和在所述解碼步驟中重建的預測模式信息來產生所述預測塊。
17.根據權利要求15所述的方法，其中執(zhí)行所述幀內預測的步驟包括: 基于所述相鄰塊的所述像素之間的相互關系來選擇所述幀內預測模式集。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述相互關系包括所述相鄰塊的所述像素之間的標準差或方差。
全文摘要
本發(fā)明的一種實施方式涉及通過有效選擇幀內預測模式組來對圖像編碼/解碼的方法和裝置。本發(fā)明的實施方式涉及用于對圖像編碼/解碼的方法和裝置，該方法和裝置包括使用與當前塊相鄰的塊的像素來選擇幀內預測模式集并且使用選擇的幀內預測模式集中的一個預測模式來產生預測塊，因而能夠提高壓縮性能。
文檔編號H04N7/26GK103210646SQ201180053544
公開日2013年7月17日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權日2010年9月7日
發(fā)明者宋振翰, 林晶娟, 鄭太榮, 金容熏, 鄭濟昌 申請人:Sk電信有限公司