专利名称：一种基于帧内预测的解码方法和解码装置的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及图像处理处理领域，更具体地，涉及基于帧内预测的解码方法和解码装置。
背景技术：
为了节约网络传输的带宽，通常对于视频图像在发送端通过编码器进行压缩编码后，通过网络传输给接收端，接收端通过解码器进行解压缩后恢复出视频图像。该发送端或者接收端可以为移动电话，便携式电脑，手持式电脑，摄像机，视频监控设备等。在视频图像压缩码流的解码方案中，通常包含针对图像块信号的预测模块与变换 模块。预测模块根据已解码的信息对当前图像块信号进行预测得到预测信号。变换模块对接收得到的变换系数进行反变换操作得到重建差值信号。解码端将预测信号与重建差值信号相加得到重建图像块信号。预测分为帧间预测与帧内预测两种。帧间预测基于当前图像块的时间邻近已编码信息来获取预测信号，帧内预测基于当前图像块的空间邻近已编码信息来获取预测信号。在帧内编解码技术方案中，编码单元是在编码端或解码端进行编码或解码时操作的图像块。预测单元是编码単元中具有独立预测模式的图像块。预测块是编码単元进行预测操作的图像块，一个预测単元中可能包含多个预测块，这些预测块可使用共同的预测模式(即所在预测单元的预测模式)来进行预测操作。变换单元是编码単元中进行变换操作的图像块。预测块大小一般与变换单元大小相同，这是因为相邻帧内预测块边界部分的预测差值信号的相关性较弱，所以变换单元不应跨越预测块边界。同时考虑到预测块内部差值信号的相关性较强，而大块变换比小块变换能量集中性能更高，所以通常选择与预测块相同大小的变换单元。在一种基于方形块的帧内编解码技术方案中，可以从码流中获取当前预测单元的四叉树分割标记，并按照标记将当前预测单元迭代地分割为大小不同的方形变换单元。四叉树分割标记为I表示需要进ー步分割，标记为0表示停止分割。现有技术使用split_transform_flag作为分割标记，指示当前块是否进行进ー步的分割。split_transform_flag可作为独立的语法元素进行编码，也可与其它语法元素进行联合编码。解码端需依次对每ー个变换单元进行下列操作使用变换单元所对应的预测单元的帧内预测模式进行帧内预测操作获取预测信号；对接受到的变换系数进行反变换获取重建预测差值信号；将预测信号与重建预测差值信号相加，得到重建图像信号。由于该技术方案仅采用方块分割方式得到方形变换单元，并没有考虑频繁出现的条状纹理。因此，当存在条状纹理时，该技术方案压缩效率较低。
发明内容
本发明实施例提供ー种基于帧内预测的解码方法和解码装置，能够提高视频图像压缩效率。
本发明实施例提供了ー种基于帧内预测的解码方法，其特征在于，包括为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取ー个或多个分割标记、ー个分割形状标记和ー个分割方向标记，上述ー个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将当前块分割为多个块，该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为多个矩形块或者沿竖直方向分割为多个矩形块，多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，多个矩形块中的每个矩形块宽度与闻度不相等；根据所获取的上述一个或多个分割标记、该分割形状标记和该分割方向标记将当前预测单元最終分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元；对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。 根据本发明的另ー实施例，提供了ー种基于帧内预测的解码装置，包括标记获取模块，用于为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取ー个或多个分割标记、ー个分割形状标记和ー个分割方向标记，上述ー个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将当前块分割为多个块，该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为多个矩形块或者沿竖直方向分割为多个矩形块，多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等；分割模块，用于根据所获取的ー个或多个分割标记、该分割形状标记和该分割方向标记将当前预测单元最終分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元；解码模块，用于对最終分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最終分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。本发明实施例可以通过在同一预测单元内选择将预测单元分割为方形变换单元或者是矩形变换单元，采用ー种适应图像帧的条状纹理的可选变换単元(即矩形变换单元)来处理条状纹理，能够提高视频图像压缩效率。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的ー些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图IA至图IC是示出根据本发明实施例的编码单元、预测单元和变换单元的示意图。图2A和图2B是示出根据本发明另ー实施例的编码单元、预测单元和变换单元的示意图。图3是示出根据本发明实施例的基于帧内预测的解码方法的示意性流程图。图4是示出根据本发明另ー实施例的基于帧内预测的解码方法的示意性流程图。图5示出根据本发明实施例的基于帧内预测的解码装置的示意性结构图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。视频编码器或者解码器广泛的应用于各种电子设备中，例如，移动电话，便携式电脑，MP3/MP4，手持式电脑，摄像机，视频监控设备。视频编码器或者解码器可以通过数字处理电路实现，例如DSP芯片实现，也可以通过处理器(例如CPU)调用软件代码实现。在新一代视频编解码技术中，提出了ー种矩形块的帧内预测模式-短距离帧内预测模式(SDIP)。与基于方形块的帧内预测方法不同，SDIP的预测单元为MXN的矩形块，其中M与N不相等。在解码姆ー个巾贞内编码单元时，首先获取I比特的SDIP_flag标记判断是否采用该预测模式。若SDIP_flag为1，则再获取I比特的SDIP_direct ion标记判断预测单元是沿水平方向或者沿竖直方向进行条状分割。解码端需依次对每ー个变换单元进行下列操作通过使用变换单元所对应的预测单元的帧内预测模式进行帧内预测操作来获取预测信号；通过对接收到的变换系数进行反变换来获取重建预测差值信号；将预测信号与重建预测差值信号相加，得到重建图像信号。当前编码单元采用SDIP预测编码模式吋，每个预测单元需要独立地选择自己的预测模式，因此编码端采用多种分割方式对预测单元进行分割，这会大大增加编码复杂度。图IA至IC是根据本发明实施例的编码单元、预测单元和变换单元的示意图。如图IA所示，根据本发明的实施例的编码单元100可以与预测单元110的大小相同，即可以将当前编码单元作为ー个预测单元。如图IB所示，预测单元110首先被分割为四个大小相等的矩形块，如矩形块130。位于图IB顶部的矩形块被进一歩分割为四个大小相等的矩形块，如矩形块120。由于矩形块130和矩形块120没有被断续分割，所以它们是分割预测单元110最終得到的多个矩形变换单元中的两个矩形变换单元。类似地，可以采用矩形分割方式对预测単元110进行多个层级的分割得到多个矩形变换单元。如图IC所示，预测单元110首先被分割为四个大小相等的方形块，如方形块140。位于图IC左下方的方形块再经过两次分割得到方形块150。由于方形块140和方形块150没有被继续分割，所以它们是分割预测单元110最終得到的多个方形变换单元中的两个方形变换单元。类似地，可以采用方形分割方式对预测単元110进行多个层级的分割得到多个方形变换单元。需要说明的是，这里所描述的矩形块或矩形变换单元可以表示水平方向与竖直方向大小不等的四边形的块或变换单元，这里所描述的方块或方形变换单元可以表示水平方向与竖直方向大小相等的四边形的块或变换单元。图2A和图2B是示出根据本发明另ー实施例的编码单元、预测单元和变换单元的示意图。如图2A所示，根据本发明另ー实施例，可以将当前编码单元200分割为四个等大小的预测单元210，其中分割得到每个预测单元210的宽度与高度分别为当前编码单元200的宽度的二分之一。本领域技术人员知道如何将编码単元分割为四个大小相等的预测单元的方法，这里不再详述。如图2B所示，根据本发明另ー实施例，每ー个预测单元210可以进一歩分割为多个变换単元。例如，位于图2B左上方的预测单元210采用矩形分割方式，经过两次分割后，得到矩形变换单元220 ;位于图2B右上方的预测单元210，采用方形分割方式，经过两次分割后，得到方形变换单元230 ;位于图2B右下方的预测单元210，采用矩形分割，经过一次分割后，得到变换单元240 ;位于图2B左下方的预测单元210没有经过分割，直接作为方形变换单元250。换句话说，每个预测单元210最終分割为如图2B所示的多个矩形或方形变换单元。由于根据本发明的实施例減少了预测单元划分方式(即，不使用矩形的预测单元划分方式)，所以可以降低编码端计算复杂度。图3是示出根据本发明实施例的基于帧内预测的解码方法的示意性流程图。如图3所示，在310中，为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取ー个或多个分割标记、ー个分割形状标记和ー个分割方向标记，上述ー个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将当前块分割为多个块，该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为 多个矩形块或者沿竖直方向分割为多个矩形块，多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等。在320中，根据所获取的上述ー个或多个分割标记、该分割形状标记和该分割方向标记将当前预测单元最終分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元。在330中，对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最終分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。在基于帧内预测的解码过程中，为了得到重建差值信号，要将编码単元分割为变换单元。根据本发明的实施例，例如，可以将编码单元分割为多个预测单元(例如，方形的预测单元)或者将编码単元作为ー个预测单元。然后，可以从码流中为每个预测单元获取ー个或多个分割标记，其中每个分割标记用于表示是否对与该分割标记相对应的某个图像块进行分割。在确定对该预测单元进行分割的情况下，则可以从码流中获取ー个分割形状标记和ー个分割方向标记，井根据分割形状标记将该预测単元分割为矩形变换单元或者是方形变换单元。在确定将预测单元分割为矩形变换单元的情况下，根据分割方向标记沿水平方向或者沿竖直方向分割该预测単元。在对该预测单元经过一次或多次分割，得到最終的变换单元后，再对每个变换单元执行解码流程。根据本发明的实施例并不限于此，也可以对不再分割的变换单元进行即时解码操作。由于同一预测单元使用了ー个分割形状标记和ー个分割方向标记，因此，在同一预测单元内，变换单元的分割方向和分割形状是一致的。根据本发明的实施例提供的基于帧内预测的解码方法，通过在同一预测单元内选择将预测单元分割为方形变换单元或者是矩形变换单元，从而采用一种适应图像帧的条状纹理的可选变换単元(即矩形变换单元)来处理条状纹理，能够提高视频图像压缩效率。由于根据本发明的实施例減少了预测单元划分方式(即，不使用矩形的预测单元划分方式)，所以可以进一歩降低编码端计算复杂度。下面将结合图IA至IC以及图2A和图2B以及具体的实现方法来描述图3的解码方法。在310中，为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取ー个或多个分割标记、ー个分割形状标记和ー个分割方向标记，上述ー个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将当前块分割为多个块，该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为多个矩形块或者沿竖直方向分割为多个矩形块，多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等。根据本发明的实施例，当前块可以是与当前预测单元大小相同的图像块根据本发明的另ー实施例，分割得到的所述多个块之一作为下一歩分割的当前块。换句话说，对预测単元的分割可以是ー个分层级的迭代过程，直到当前块所对应的分割标记指示不再对当前块分割，这时获得的图像块为变换単元，如图IA至图IC以及图2A和图2C所示。根据本发明的实施例，沿水平方向分割得到的多个矩形块中的每个矩形块(例如，图2B中的矩形变换单元220)的宽度大于高度，并且沿竖直方向分割得到的多个矩形块中的每个矩形块(例如，图2B中的矩形变换单元240)的宽度小于高度。
根据本发明的实施例，在上述ー个或多个分割标记中的第一个分割标记指示将当前块分割为多个块的情况下，在获取第一个分割标记之后，从压缩码流中获取ー个分割形状标记；并且在ー个分割形状标记指示将当前块分割为多个矩形块的情况下，在获取ー个分割形状标记之后，从压缩码流中获取ー个分割方向标记。换句话说，可以为处于ー个预测単元的不同分割层级的图像块获取对应的分割标记，而ー个预测単元可以获取ー个分割形状标记和ー个分割方向标记。另外，在获取第一分割形状标记后再依次获取分割形状标记和分割方向标记，可以提高获取这些标记的效率。当然，根据本发明的实施例并不限于此，可以按其它顺序为同一预测单元获取这些标记。根据本发明的实施例，例如，在具体实现时，可以在压缩码流的结构中加入语法兀 it non_square_transform_f lag 勺 non_square_transform_direction0 目 U 者:^ 不当前预测单元是否分割为多个矩形变换单元，后者表示采用水平还是竖直条状分割方式来获取多个矩形变换单元。两个语法元素的数值的语义可以按下面方法解释non_sqUare_transform_flag为I表示将当前预测单元分割为若干个矩形变换单元，non_square_transform_flag为0表示将当前预测单元分割为若干个方形变换单元。non_square_transform_direction为I表示按水平条状分割方式确定矩形变换单元,所谓按水平条状分割方式确定的变换单元，是指变换单元的宽度大于高度。non_square_transform_direction为0表示按竖直条状分割方式确定矩形变换单元。所谓按竖直条状分割方式确定的矩形变换单元是指变换单元的宽度小于高度。根据本发明的实施例以亮度的帧内预测为例进行描述。解码端可执行下面操作获取non_square_transform_f lag 与 non_square_transform_direction :判断是否从码流中获取 non_square_transform_flag,如果是，则按照规定的编码方式执行对应的解析与解码操作从码流中获取non_square_transform_flag,否则将 non_square_transform_flag 设置为默认值 0 ;如果 non_square_transform_flag为1，则按照规定的编码方式执行对应的解析与解码操作从码流中获取non_square_transform_direction。可以基于下列条件中的至少ー项来判断是否从码流中获取non_square_transform_f lag I)所获取 split_transform_f lag 为当前预测单兀中第一个 split_transform_flag, 2)所获取split_transform_flag为I,即指示对当前块分割为多个变换単元，3)当前块大小满足给定限制条件。当然，根据本发明的实施例并不限于此。在本发明的实施例中，假设仅考虑上述第I)项与第2)项作为判断条件来进行描述。与上述解码端操作对应的伪代码语法表格如表I所示表I
权利要求
1.一种基于帧内预测的解码方法，其特征在于，包括 为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记，所述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将所述当前块分割为多个块，所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，所述一个分割方向标记指示将所述当前块沿水平方向分割为所述多个矩形块或者沿竖直方向分割为所述多个矩形块，所述多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，所述多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等； 根据所获取的所述一个或多个分割标记、所述一个分割形状标记和所述一个分割方向标记将所述当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元； 对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。
2.根据权利要求I所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述当前块是与所述当前预测单元大小相同的图像块。
3.根据权利要求I所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，分割得到的所述多个块之一作为下一步分割的当前块。
4.根据权利要求I所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述沿水平方向分割得到的所述多个矩形块中的每个矩形块的宽度大于高度，并且所述沿竖直方向分割得到的所述多个矩形块中的每个矩形块的宽度小于高度。
5.根据权利要求I所述基于帧内预测的解码方法，其特征在于， 在所述一个或多个分割标记中的第一个分割标记指示将所述当前块分割为多个块的情况下，在获取所述第一个分割标记之后，从所述压缩码流中获取所述一个分割形状标记； 在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个矩形块的情况下，在获取所述一个分割形状标记之后，从所述压缩码流中获取所述一个分割方向标记。
6.根据权利要求I所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述根据所获取的所述一个或多个分割标记、所述一个分割形状标记和所述一个分割方向标记将所述当前预测单元分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元包括 在所述一个或多个分割标记中与所述当前块相对应的分割标记指示将所述当前块分割为多个块的情况下，按照所述分割方向标记对应的分割方向将所述当前块分割成多个与分割形状标记对应的方形块或矩形块。
7.根据权利要求6所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述按照所述分割方向标记对应的分割方向将所述当前块分割成多个与分割形状标记对应的方形块或矩形块包括 在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为所述多个方形块情况下，将所述当前块分割为四个大小相等的方形块，其中所述四个大小相等的方形块中的每个方形块的宽度或高度分别为所述当前块的宽度或高度的二分之一； 在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为所述多个矩形块的情况下，根据所述一个分割方向标记将所述当前块进一步分割为四个大小相等的矩形块。
8.根据权利要求7中所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个矩形块的情况下，根据所述一个分割方向标记将当前块分割为四个大小相等的矩形块包括 在所述一个分割方向标记指示将所述当前块沿水平方向分割为所述多个矩形块的情况下，将所述当前块沿水平方向分割为四个大小相等的矩形块，其中所述四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的宽度与所述当前块的宽度相同，并且所述四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的高度为所述当前块的高度的四分之一； 在所述一个分割方向标记指示将所述当前块沿竖直方向分割为所述多个矩形块的情况下，将所述当前块沿竖直方向分割为四个大小相等的矩形块，其中所述四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的高度与所述当前块的高度相同，并且所述四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的宽度为所述当前块的宽度的四分之一。
9.根据权利要求I所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程 在所述一个或多个分割标记中与所述当前块相对应的分割标记指示不对所述当前块做进一步分割的情况下，对最终分割得到的每个方形变换单元或者矩形变换单元执行解码流程。
10.根据权利要求9所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，根据所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及由所在的预测单元确定的帧内预测模式，获取所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的预测信号，根据所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及所在的分割层级深度，获取所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建预测差值信号，并且根据所述预测信号和所述重建预测差值信号，获得所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建信号。
11.一种基于帧内预测的解码装置，包括 标记获取模块，用于为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记，所述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将所述当前块分割为多个块，所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，所述一个分割方向标记指示将所述当前块沿水平方向分割为所述多个矩形块或者沿竖直方向分割为所述多个矩形块，所述多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，所述多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等; 分割模块，用于根据所获取的所述一个或多个分割标记、所述一个分割形状标记和所述一个分割方向标记将所述当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元； 解码模块，用于对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。
12.根据权利要求11所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，所述当前块是与所述当前预测单元大小相同的图像块。
13.根据权利要求11所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，分割得到的所述多个块之一作为下一步分割的当前块。
14.根据权利要求11所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，所述标记获取模块在所述一个或多个分割标记中的第一个分割标记指示将所述当前块分割为多个块的情况下，在获取所述第一个分割标记之后，从所述压缩码流中获取所述一个分割形状标记；并且在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个矩形块的情况下，在获取所述一个分割形状标记之后，从所述压缩码流中获取所述一个分割方向标记。
15.根据权利要求14所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，所述分割模块在所述一个或多个分割标记中与所述当前块相对应的分割标记指示将所述当前块分割为多个块的情况下，按照所述分割方向标记对应的分割方向将所述当前块分割成多个与分割形状标记对应的方形块或矩形块。
16.根据权利要求11所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，所述解码模块在所述一个或多个分割标记中与所述当前块相对应的分割标记指示不对所述当前块做进一步分割的情况下，对最终分割得到的每个方形变换单元或者矩形变换单元执行解码流程。
17.根据权利要求16所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，根据所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及由所在的预测单元确定的帧内预测模式，获取所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的预测信号，根据所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及所在的分割层级深度，获取所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建预测差值信号，并且根据所述预测信号和所述重建预测差值信号，获得所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建信号。
全文摘要
本发明实施例提供了一种基于帧内预测的解码方法和解码装置。该解码方法包括为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记；根据所获取的上述一个或多个分割标记、该分割形状标记和该分割方向标记将当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元；对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。根据本发明的实施例可以通过在同一预测单元内选择将预测单元分割为方形变换单元或者是矩形变换单元，从而提高视频图像压缩效率。
文档编号H04N7/34GK102857763SQ201110182388
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者杨海涛, 赖昌材 申请人:华为技术有限公司