本案是分案申請，其母案為于2012年11月26日申請的申請?zhí)枮?01210488604.6的題為“用于對色度圖像解碼的方法”的專利申請。

本發(fā)明涉及一種對色度圖像解碼的方法，更具體而言，涉及一種根據色度幀內預測模式和變換單元大小，產生色度預測塊和色度殘余塊的方法和設備。

背景技術：

在h.264/mpeg-4avc中，一幅畫面被分成多個宏塊來對圖像編碼，利用幀間預測或幀內預測產生預測塊，從而對相應宏塊編碼。變換初始塊和預測塊之間的差異以產生變換塊，利用量化參數和多個預定量化矩陣之一對變換塊進行量化。通過預定掃描類型掃描量化塊的量化系數并隨后進行熵編碼。針對每個宏塊調節(jié)量化參數，并利用先前的量化參數對其進行編碼。

同時，在構建中的hevc(高效率視頻編碼)中，引入各種大小的編碼單元以獲得兩倍的壓縮效率。編碼單元的作用類似于h.264的宏塊。

但是，如果針對每個編碼單元調節(jié)亮度和色度量化參數，那么要編碼的量化參數數量隨著編碼單元的大小變小而增加。因此，針對每個編碼單元調節(jié)亮度和色度量化參數導致需要更大量的編碼比特來對量化參數編碼，這降低了編碼效率。而且，因為使用各種大小的編碼單元使得量化參數和先前量化參數之間的相關性弱于h.264，所以需要一種新的對量化參數編碼和解碼的方法用于各種大小的編碼單元。因此，需要一種更有效的方法來針對亮度和色度分量對圖像編碼和解碼。

技術實現要素：

【技術問題】

本發(fā)明涉及一種產生色度預測塊和色度殘余塊從而產生色度重構塊的方法。

【技術方案】

本發(fā)明的一個方面提供了一種對色度圖像解碼的方法，包括：導出預測單元的色度幀內預測模式；利用亮度變換大小信息確定當前色度塊的大小；利用所述色度幀內預測模式產生當前色度塊的色度預測塊；利用所述色度幀內預測模式和色度量化參數，產生當前色度塊的色度殘余塊；以及通過將色度預測塊和色度殘余塊相加，產生色度重構塊。

【有利效果】

根據本發(fā)明的方法，導出預測單元的色度幀內預測模式；利用亮度變換大小信息確定當前色度塊的大小；利用所述色度幀內預測模式產生當前色度塊的色度預測塊；利用所述色度幀內預測模式和色度量化參數產生當前色度塊的色度殘余塊；通過色度預測塊和色度殘余塊相加，產生色度重構塊，并且利用亮度量化參數和表示亮度量化參數和色度量化參數之間關系的信息產生色度量化參數。因此，通過針對每個圖畫調節(jié)色度量化參數提高了編碼效率。而且，通過利用相鄰亮度量化參數對亮度量化參數編碼減少了用于發(fā)送亮度和色度量化參數的比特量。

附圖說明

圖1是根據本發(fā)明的圖像編碼設備的方框圖；

圖2是根據本發(fā)明的圖像解碼設備的方框圖；

圖3是根據本發(fā)明產生預測塊的設備的方框圖；

圖4是示出了根據本發(fā)明的幀內預測模式的示意圖；

圖5是根據本發(fā)明產生殘余塊的設備方框圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的各實施例。不過，本發(fā)明不限于下文公開的示范性實施例，而是可以通過各種方式實施。因此，本發(fā)明很多其他修改和變化都是可能的，要理解的是，在所公開的概念范圍之內，可以通過與具體所述不同的方式實踐本發(fā)明。

圖1是根據本發(fā)明的圖像編碼設備100的方框圖。

參考圖1，根據本發(fā)明的圖像編碼設備100包括圖畫分割單元110、幀內預測單元120、幀間預測單元130、變換單元140、量化單元150、掃描單元160、熵編碼單元170、逆量化單元155、逆變換單元145、后期處理單元180、圖畫存儲單元190、減法器192和加法器194。

圖畫分割單元110將圖畫劃分成多個切片，將切片劃分成多個最大編碼單元(lcu)，并將每個lcu劃分成一個或多個編碼單元。圖畫分割單元110確定每個編碼單元的預測模式和預測單元大小。圖畫、切片和編碼單元包括亮度樣本陣列(亮度陣列)和兩個色度樣本陣列(色度陣列)。色度塊具有亮度塊一半的高度和一半的寬度。所述塊可以是lcu、編碼單元或預測單元。在下文中，將亮度編碼單元、亮度預測單元和亮度變換單元分別稱為編碼單元、預測單元和變換單元。

lcu包括一個或多個編碼單元。lcu具有遞歸的四叉樹結構，以指定編碼單元的分割結構。用于指定編碼單元的最大大小和最小大小的參數包括在序列參數集中。由一個或多個分裂編碼單元標志(split_cu_flag)指定分割結構。編碼單元的大小是2n×2n。

編碼單元包括一個或多個預測單元。在幀內預測中，預測單元的大小是2n×2n或n×n。在幀間預測中，預測單元的大小是2n×2n、2n×n、n×2n或n×n。

編碼單元包括一個或多個變換單元。變換單元具有遞歸的四叉樹結構，以指定分割結構。由一個或多個分裂變換單元標記(split_tu_flag)指定分割結構。指定亮度變換單元的最大大小和最小大小的參數包括在序列參數集中。如果變換單元不是4×4，則色度變換單元具有變換單元的一半高度和一半寬度。色度變換單元的最小大小為4×4。

幀內預測單元120確定當前預測單元的幀內預測模式并利用該幀內預測模式產生預測塊。預測塊的大小等于變換單元的大小。

幀間預測單元130利用圖畫存儲單元190中存儲的一個或多個參考圖畫來確定當前預測單元的運動信息并產生預測單元的預測塊。所述運動信息包括一個或多個參考圖畫索引和一個或多個運動矢量。

變換單元140變換利用初始塊和預測塊產生的殘余信號以產生變換塊。由變換單元變換殘余信號。變換類型由預測模式和變換單元的大小確定。變換類型是基于dct的整數變換或基于dst的整數變換。在幀間預測中，使用基于dct的整數變換。在幀內預測模式中，如果變換單元的大小小于預定大小，則使用基于dst的整數變換，否則使用基于dct的整數變換。預定大小為8×8。用于色度變換單元的變換類型是基于dct的整數變換。

量化單元150確定用于量化變換塊的量化參數。量化參數是量化步長大小。量化參數是亮度量化參數。針對每個量化單元確定量化參數。量化單元的大小是編碼單元可允許的大小之一。如果編碼單元的大小等于或大于量化單元的最小大小，則編碼單元變?yōu)榱炕瘑卧?。最小量化單元中可以包括多個編碼單元。針對每個圖畫確定量化單元的最小大小，在圖畫參數集中包括用于指定量化單元最小大小的參數。由量化參數確定每個色度分量的色度量化參數?？梢杂蓤D畫確定量化參數和色度量化參數之間的關系。在圖畫參數集(pps)中發(fā)送表示所述關系的參數(chroma_qp_index_offset)?？梢杂汕衅淖兯鲫P系?？梢栽谇衅瑘箢^中發(fā)送用于改變所述關系的另一參數。

量化單元150產生量化參數預測器并通過從量化參數減去量化參數預測器來產生差分量化參數。對差分量化參數進行熵編碼。

如下利用相鄰編碼單元的量化參數和先前編碼單元的量化參數來產生量化參數預測器。

按照下述次序順序檢索左量化參數、上量化參數和前量化參數。在有兩個或更多量化參數可用時，將按照該次序檢索的前兩個可用量化參數的平均值設置為量化參數預測器，在僅有一個量化參數可用時，將可用的量化參數設置為量化參數預測器。亦即，如果有左和上量化參數可用，則將左和上量化參數的平均值設置為量化參數預測器。如果僅有左和上量化參數之一可用，則將可用量化參數和前一量化參數的平均值設置為量化參數預測器。如果左和上量化參數都不可用，則將前一量化參數設置為量化參數預測器。對平均值進行四舍五入。

量化單元150利用量化矩陣和量化參數對變換塊進行量化以產生量化塊。向逆量化單元155和掃描單元160提供量化塊。

掃描單元160確定掃描模式并將該掃描模式應用到量化塊。在將cabac用于熵編碼時，如下確定掃描模式。

在幀內預測中，由幀內預測模式和變換單元的大小確定掃描模式。變換單元的大小、變換塊的大小和量化塊的大小是相同的。在對角線掃描、垂直掃描和水平掃描中選擇掃描模式。將量化塊的量化變換系數分成顯著標記、系數符號和系數級別。將所述掃描模式分別應用于顯著標記、系數符號和系數級別。顯著標記表示對應的量化變換系數是否為零。系數符號表示非零量化變換系數的符號，系數級別表示非零量化變換系數的絕對值。

在變換單元的大小等于或小于第一大小時，為垂直模式和垂直模式的預定數量的相鄰幀內預測模式選擇定向的水平掃描，為水平模式和方向性上水平模式的預定數量的相鄰幀內預測模式選擇定向的垂直掃描，為其他幀內預測模式選擇對角線掃描。在變換單元的大小大于第一大小時，使用對角線掃描。第一大小為8×8。

在幀間預測中，不論變換單元的大小如何，都使用預定掃描模式。在將cabac用于熵編碼時，預定掃描模式是對角線掃描。

色度變換單元的掃描模式與對應亮度變換單元的掃描模式相同。色度變換單元的最小大小為4×4。

在變換單元的大小大于第二大小時，將量化塊分成主要子集和多個剩余子集，并且將所確定的掃描模式應用于每個子集。根據所確定的掃描模式分別掃描每個子集的顯著標記、系數符號和系數級別。主要子集包括dc系數，剩余子集覆蓋了除主要子集覆蓋的區(qū)域之外的區(qū)域。第二大小是4×4。所述子集是包含16個變換系數的4×4塊。針對色度的子集也是包含16個變換系數的4×4塊。

用于掃描所述子集的掃描模式與用于掃描每個子集的量化變換系數的掃描模式相同。沿相反方向掃描每個子集的量化變換系數。也沿相反方向掃描所述子集。

對最后非零系數位置編碼并發(fā)送到解碼器。最后非零系數位置指定最后非零量化變換系數在變換單元中的位置。使用最后非零系數位置確定在解碼器中發(fā)送的子集的數量。針對除主要子集和最后子集之外的子集設置非零子集標記。最后子集覆蓋最后的非零系數。非零子集標記表示子集是否包含非零系數。

逆量化單元155對量化塊所量化的變換系數進行逆量化。

逆變換單元145對逆量化塊進行逆變換以產生空間域的殘余信號。

加法器194通過將殘余塊和預測塊相加來產生重構塊。

后期處理單元180執(zhí)行去塊濾波過程，以消除在重建圖畫中產生的塊效應。

圖畫存儲單元190從后期處理單元180接收經后期處理的圖像并在圖畫單元中存儲該圖像。圖畫可以是幀或場。

熵編碼單元170對從掃描單元160接收的一維系數信息、從幀內預測單元120接收的幀內預測信息、從幀間預測單元130接收的運動信息等進行熵編碼。

圖2是根據本發(fā)明的圖像解碼設備200的方框圖。

根據本發(fā)明的圖像解碼設備200包括熵解碼單元210、逆掃描單元220、逆量化單元230、逆變換單元240、幀內預測單元250、幀間預測單元260、后期處理單元270、圖畫存儲單元280、加法器290和開關295。

熵解碼單元210從接收到的比特流提取幀內預測信息、幀間預測信息和一維系數信息。熵解碼單元210向幀間預測單元260發(fā)送幀間預測信息，向幀內預測單元250發(fā)送幀內預測信息，向逆掃描單元220發(fā)送所述系數信息。

逆掃描單元220使用逆掃描模式產生量化塊。在將cabac用于熵編碼時，如下確定掃描模式。

在幀內預測中，由幀內預測模式和變換單元的大小確定逆掃描模式。在對角線掃描、垂直掃描和水平掃描中選擇逆掃描模式。將所選擇的逆掃描模式分別應用于顯著標記、系數符號和系數級別以產生量化塊。色度變換單元的逆掃描模式與對應亮度變換單元的掃描模式相同。色度變換單元的最小大小為4×4。

在變換單元的大小等于或小于第一大小時，為垂直模式和垂直模式的預定數量的相鄰幀內預測模式選擇水平掃描，為水平模式和水平模式的預定數量的相鄰幀內預測模式選擇垂直掃描，為其他幀內預測模式選擇對角線掃描。在變換單元的大小大于第一大小時，使用對角線掃描。在變換單元的大小大于第一大小時，為所有幀內預測模式選擇對角線掃描。第一大小為8×8。

在幀間預測中，使用對角線掃描。

在變換單元的大小大于第二大小時，利用所確定的逆掃描模式以子集為單位逆掃描顯著標記、系數符號和系數級別以產生子集，逆掃描所述子集以產生量化塊。第二大小等于子集的大小。子集是包括16個變換系數的4×4塊。針對色度的子集也是4×4塊。因此，在色度變換單元的大小大于第二大小時，首先產生子集，并對子集進行逆掃描。

用于產生每個子集的逆掃描模式與用于產生量化塊的逆掃描模式相同。沿相反方向逆掃描顯著標記、系數符號和系數級別。也沿相反方向逆掃描子集。

從解碼器接收最后非零系數位置和非零子集標記。根據最后非零系數位置和逆掃描模式來確定編碼子集的數量。使用非零子集標記選擇要產生的子集。利用逆掃描模式產生主要子集和最后子集。

逆量化單元230從熵解碼單元210接收差分量化參數并產生量化參數預測器，以產生編碼單元的量化參數。產生量化參數的操作與圖1的量化單元150操作相同。然后，通過將差分量化參數和量化參數預測器相加產生當前編碼單元的量化參數。如果不從編碼器接收用于當前編碼單元的差分量化參數，則將差分量化參數設置為0。

用于表示量化參數和色度量化參數之間關系的參數被包括在pps中。如果允許由切片改變所述關系，則將另一個參數包括在切片報頭中。因此，利用量化參數和pps中包括的參數或利用量化參數和所述兩個參數來產生色度量化參數。

逆量化單元230對量化塊進行逆量化。

逆變換單元240對逆量化塊進行逆變換以恢復殘余塊。根據預測模式和變換單元的大小自適應地確定逆變換類型。逆變換類型是基于dct的整數變換或基于dst的整數變換。例如，在幀間預測中，使用基于dct的整數變換。在幀內預測模式中，如果變換單元的大小小于預定大小，則使用基于dst的整數變換，否則使用基于dct的整數變換。用于色度變換單元的逆變換類型是基于dct的整數變換。

幀內預測單元250利用接收到的幀內預測信息恢復當前預測單元的幀內預測模式，并根據所恢復的幀內預測模式產生預測塊。

幀間預測單元260利用接收到的幀間預測信息恢復當前預測單元的運動信息，并利用該運動信息產生預測塊。

后期處理單元270與圖1的后期處理單元180同樣工作。

圖畫存儲單元280從后期處理單元270接收經后期處理的圖像并在圖畫單元中存儲所述圖像。圖畫可以是幀或場。

加法器290將所恢復的殘余塊和預測塊相加以產生重構塊。

圖3是流程圖，示出了根據本發(fā)明以幀內預測模式產生色度預測塊的過程。

利用幀內預測索引導出色度預測單元的色度幀內預測模式(s110)。色度幀內預測模式組包括dc模式、平面模式、垂直模式、水平模式、lm模式和dm模式。將dm模式設置成對應亮度預測單元的亮度幀內預測模式。如果亮度幀內預測模式是dc模式、平面模式、垂直模式、水平模式和lm模式之一，則利用垂直右模式替代該模式。色度預測單元具有亮度預測單元一半的寬度和一半的高度。

確定當前色度塊的大小以基于用于指定亮度變換單元大小的變換大小信息來產生色度預測塊(s120)。

變換大小信息可以是一個或多個split_tu_flag。因此，當前色度塊具有與色度變換單元相同的大小。色度預測塊的最小大小為4×4。色度變換單元具有對應亮度變換單元一半的寬度和一半的高度。

如果色度變換單元與預測單元具有相同大小，則將預測單元設置為當前塊。

如果色度變換單元的大小小于色度預測單元的大小，則所述預測單元由具有與所述變換單元相同大小的所述預測單元的多個子塊構成。將每個子塊設置為當前色度塊。在這種情況下，針對所述預測單元的第一子塊執(zhí)行步驟s130和s140。然后，按照解碼次序針對色度預測單元的剩余子塊重復執(zhí)行步驟s130和s140。為色度預測單元之內的所有子塊使用同一色度幀內預測模式。

如果當前色度塊的一個或多個參考像素不可用，則產生參考像素(s130)。當前色度塊的參考像素包括位于(x＝0，…，2n-1，y＝-1)的上參考像素、位于(x＝1-，y＝0，…，2m-1)的左參考像素和位于(x＝-1，y＝-1)的角像素。n是當前色度塊的寬度，m是當前色度塊的高度。當前色度塊可以是所述預測單元或所述預測單元的子塊。

如果所有參考像素都不可用，用值2^l-1替代所有參考像素的值。l的值是用于表示亮度像素值的比特數量。

如果可用參考像素僅位于不可用參考像素的一側，則用最接近不可用像素的參考像素的值替代不可用參考像素。

如果可用參考像素位于不可用參考像素的兩側，則用在每側最接近不可用像素的參考像素的平均值或在預定方向上最接近不可用像素的參考像素的值來替代每個不可用參考像素。

不論色度幀內預測模式和色度變換單元大小如何，都不過濾當前色度塊的參考像素。

產生當前色度塊的預測塊(s140)。

利用色度幀內預測模式產生所述預測塊。對于dc模式、平面模式、垂直模式和水平模式，通過與產生亮度預測塊相同的操作產生所述預測塊。

圖4是流程圖，示出了根據本發(fā)明產生色度殘余塊的過程。

對經編碼的殘余信號進行熵解碼以產生量化的系數信息(s210)。在將cabac用于熵編碼時，系數信息包括顯著標記、系數符號和系數級別。顯著標志表示對應的量化變換系數是否為零。系數符號表示非零量化變換系數的符號，系數級別表示非零量化變換系數的絕對值。

確定逆掃描模式并根據該逆掃描模式產生量化塊(s220)。

在幀內預測中，由色度幀內預測模式和色度變換單元的大小確定逆掃描模式。在對角線掃描、垂直掃描和水平掃描中選擇逆掃描模式。將所選擇的逆掃描模式分別應用于顯著標記、系數符號和系數級別以產生量化塊。色度變換單元的逆掃描模式與對應亮度變換單元的掃描模式相同。色度變換單元的最小大小為4×4。

因此，在色度變換單元的大小等于4×4時，為垂直模式和垂直模式的預定數量的相鄰幀內預測模式選擇水平掃描，為水平模式和水平模式的預定數量的相鄰幀內預測模式選擇垂直掃描，為其他幀內預測模式選擇對角線掃描。在所述變換單元的大小大于4×4時，使用對角線掃描。

在幀間預測中，使用對角線掃描。

在色度變換單元的大小大于第二大小時，利用所確定的逆掃描模式以子集為單位逆掃描顯著標記、系數符號和系數級別以產生子集，并且逆掃描所述子集以產生量化塊。第二大小等于所述子集的大小。所述子集是包括16個變換系數的4×4塊。

用于產生每個子集的逆掃描模式與用于產生量化塊的逆掃描模式相同。沿相反方向逆掃描顯著標記、系數符號和系數級別。也沿相反方向逆掃描子集。

從解碼器接收最后非零系數位置和非零子集標記。根據最后非零系數位置和逆掃描模式確定經編碼的子集的數量。使用非零子集標記選擇要產生的子集。利用逆掃描模式產生主要子集和最后子集。

利用色度量化參數對量化塊進行逆量化(s230)。從亮度量化參數針對每個色度分量導出色度量化參數。從pps提取用于表示亮度量化參數和色度量化參數之間關系的參數(chroma_qp_index_offset)。如果針對每個切片改變所述關系，則從切片報頭提取另一個參數。因此，產生亮度量化參數并從接收到的比特流提取用于表示所述關系的參數。然后，利用亮度量化參數和所述參數產生色度量化參數。

圖5是流程圖，示出了根據本發(fā)明導出亮度量化參數的過程。

導出量化單元的最小大小(s231)。量化單元的最小大小等于lcu的大小或lcu的子塊的大小。針對每個圖畫確定量化單元的最小大小。從pps提取用于指定量化單元最小大小的深度的參數(cu_qp_delta_enabled_info)。如以下方程那樣導出量化單元的最小大?。?/p>

log2(minqusize)＝log2(maxcusize)–cu_qp_delta_enabled_info

minqusize是量化單元的最小大小。maxcusize是lcu的大小。僅使用一個參數來導出量化單元的最小大小。

恢復當前編碼單元的差分亮度量化參數(dqp)(s232)。針對每個量化單元恢復dqp。例如，如果當前編碼單元的大小等于或大于量化單元的最小大小，則為當前編碼單元恢復dqp。如果當前編碼單元不包含經編碼的dqp，則將dqp設置為零。如果量化單元包括多個編碼單元，則包含dqp的第一編碼單元和量化單元中的后續(xù)編碼單元具有相同的dqp。

對經編碼的dqp進行算術解碼以產生二進制串，并且將該二進制串轉換成dqp。二進制串包括用于表示dqp是否為零的二進制。在dqp不是零時，二進制串還包括用于dqp符號的二進制以及用于表示dqp絕對值的二進制串。

產生當前編碼單元的亮度量化參數預測器(s233)。

如下利用相鄰編碼單元的亮度量化參數和先前編碼單元的亮度量化參數來產生亮度量化參數預測器。

按照下述次序順序檢索左亮度量化參數、上亮度量化參數和前亮度量化參數。在有兩個或更多亮度量化參數可用時，將按照該次序檢索的前兩個可用亮度量化參數的平均值設置為亮度量化參數預測器，在僅有一個亮度量化參數可用時，將可用的亮度量化參數設置為亮度量化參數預測器。亦即，如果有左和上亮度量化參數可用，則將左和上亮度量化參數的平均值設置為亮度量化參數預測器。如果僅有左和上亮度量化參數之一可用，則將可用亮度量化參數和前一亮度量化參數的平均值設置為亮度量化參數預測器。如果左和上亮度量化參數都不可用，則將前一亮度量化參數設置為亮度量化參數預測器。對平均值進行四舍五入。

如果量化單元包括多個編碼單元，則按照解碼次序產生第一編碼單元的亮度量化參數預測器，并且將所產生的亮度量化參數預測器用于所述量化單元之內所有的編碼單元。

利用dqp和亮度量化參數預測器產生亮度量化參數(s234)。

同時，還恢復用戶定義的量化矩陣。通過sps或pps從編碼設備接收一組用戶定義的量化矩陣。利用逆dpcm恢復用戶定義的量化矩陣。將對角線掃描用于dpcm。在用戶定義的量化矩陣的大小大于8×8時，通過對接收到的8×8量化矩陣的系數進行上采樣來恢復用戶定義的量化矩陣。從sps或pps提取用戶定義的量化矩陣的dc系數。例如，如果用戶定義的量化矩陣的大小為16×16，利用1：4上采樣對接收到的8×8量化矩陣的系數進行上采樣。

通過對逆量化塊進行逆變換來產生殘余塊(s1440)。逆變換類型可以是固定的。將基于dct的整數變換用于水平變換和垂直變換。

通過將色度預測塊和色度殘余塊相加來產生重構的色度塊。

盡管已經參考其某些示范性實施例示出并描述了本發(fā)明，但本領域的技術人員將理解，可以在其中做出各種形式和細節(jié)的改變而不脫離如所附權利要求界定的本發(fā)明精神和范圍。