图像编码、解码方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种图像编码、解码方法及装置。
【背景技术】
[0002] 图像的数字视频信号的自然形式是图像的序列。一帧图像通常是由若干像素组成 的矩形区域，而数字视频信号就是由几十帧至成千上万帧图像组成的视频图像序列，有时 也简称为视频序列或序列。对数字视频信号进行编码就是按照一定顺序对一帧一帧图像进 行编码。在任一时刻，正在编码中的那一帧称为当前编码帧。同样，对数字视频信号的压缩 码流进行解码就是按照同样顺序对一帧一帧图像的压缩码流进行解码。在任一时刻，正在 解码中的那一帧称为当前解码帧。当前编码帧或当前解码帧都通常为当前帧。
[0003] 最新国际视频压缩标准高效视频压缩（HighEfficiencyVideoCoding，简称为 HEVC)中，对一帧图像进行编码时，把一帧图像划分成若干块MxM像素的子图像，称为"编码 单元（CodingUnit，简称⑶)"，以⑶为基本编码单位，对子图像一块一块进行编码。常用 的M的大小是8,16, 32,64。因此，对一个视频图像序列进行编码就是对各帧的各个编码单 元依次进行编码。同样，解码时也是对各帧的各个编码单元按照同样的顺序依次进行解码， 最终重构出整个视频图像序列。
[0004] 为适应一帧图像内各部分图像内容与性质的不同，有针对性地进行最有效的编 码，一帧图像内各CU的大小可以是不同的，有的是8x8，有的是64x64,等等。为了使不同大 小的CU能够无缝拼接起来，一帧图像总是先划分成大小完全相同具有NxN像素的"最大编 码单元（LargestCodingUnit，简称IXU)"，然后每个IXU再进一步划分成树状结构的多个 大小不一定相同的⑶。因此，IXU也称为"编码树单元（CodingTreeUnit，简称CTU)"。例 如，一帧图像先划分成大小完全相同的64x64像素的IXU(N= 64)。其中某个IXU由3个 32x32像素的⑶和4个16x16像素的⑶构成，这样7个成树状结构的⑶构成一个CTU。而 另一个IXU由2个32x32像素的⑶、3个16x16像素的⑶和20个8x8像素的⑶构成。这 样25个成树状结构的CU构成另一个CTU。对一帧图像进行编码，就是依次对一个一个CTU 中的一个一个CU进行编码。在任一时刻，正在编码中的CU称为当前编码CU。对一帧图像 进行解码，也是按照同样的顺序依次对一个一个CTU中的一个一个⑶进行解码。在任一时 亥IJ，正在解码中的CU称为当前解码CU。当前编码CU或当前解码CU都通常为当前CU。
[0005] -个彩色像素有3个分量（component)组成。最常用的两种像素色彩格式（pixel colorformat)是由绿色分量、蓝色分量、红色分量组成的GBR色彩格式和由一个亮度 (Iuma)分量及两个色度（chroma)分量组成的通称YUV色彩格式如YCbCr色彩格式。因此， 对一个CU进行编码时，可以把一个CU分成3个分量平面（G平面、B平面、R平面或Y平面、 U平面、V平面），对3个分量平面分别进行编码；也可以把一个像素的3个分量捆绑组合成 一个3元组，对由这些3元组组成的⑶整体进行编码。前一种像素及其分量的排列方式称 为图像（及其CU)的平面格式（planarformat)，而后一种像素及其分量的排列方式称为图 像（及其CU)的叠包格式（packedformat)。
[0006] YUV色彩格式又可根据是否对色度分量进行下采样再细分成若干种子格式：1个 像素由1个Y分量、1个U分量、1个V分量组成的YUV4:4:4像素色彩格式；左右相邻的2 个像素由2个Y分量、1个U分量、1个V分量组成的YUV4:2:2像素色彩格式；左右上下相 邻按2x2空间位置排列的4个像素由4个Y分量、1个U分量、1个V分量组成的YUV4:2:0 像素色彩格式。一个分量一般用1个8~16比特的数字来表示。YUV4:2:2像素色彩格式 和YUV4:2:0像素色彩格式都是对YUV4:4:4像素色彩格式施行色度分量的下采样得到。一 个像素分量也称为一个像素样值（pixelsample)或简单地称为一个样值（sample)。
[0007] 随着以远程桌面为典型表现形式的新一代云计算与信息处理模式及平台的发展 和普及，多台计算机之间、计算机主机与智能电视、智能手机、平板电脑等其他数字设备之 间及各种各类数字设备之间的互联已经成为现实并日趋成为一种主流趋势。这使得服务器 端（云）到用户端的实时屏幕传输成为当前的迫切需求。由于需要传输的屏幕视频数据量 巨大，对计算机屏幕图像必须进行高效高质量的数据压缩。
[0008] 充分利用计算机屏幕图像的特点，对计算机屏幕图像进行超高效率的压缩，也是 最新国际视频压缩标准ffiVC的一个主要目标。
[0009] 计算机屏幕图像的一个显著特点是同一帧图像内通常会有很多相似甚至完全相 同的像素图样（pixelpattern)。例如，计算机屏幕图像中常出现的中文或外文文字，都 是由少数几种基本笔划所构成，同一帧图像内可以找到很多相似或相同的笔划。计算机屏 幕图像中常见的菜单、图标等，也具有很多相似或相同的图样。现有的图像和视频压缩技 术中采用的帧内预测（intraprediction)方式，仅参考相邻的像素样值，无法利用一帧 图像中的相似性或相同性来提高压缩效率。现有技术中的帧内运动补偿（intramotion compensation)方式也称为帧内块复制（intrablockcopy)方式，用几种固定大小（8x8， 16xl6,32x32,64x64像素）的块来进行帧内块匹配（intrablockmatching)编码，不能达 到具有各种不同大小和形状的比较精细的匹配。而另几种现有技术中的微块匹配方式、精 细划分匹配方式、串匹配（stringmatching)方式、调色板（palette)方式，虽然能有效找 到各种不同大小和形状的精细匹配，但在某些图像情况下，却可能需要较多参数来表示各 种不同大小和形状的精细匹配，也存在复杂度、计算量、存储器读写带宽都较大等问题。
[0010] 需要说明的是，块匹配解码方式、串匹配解码方式也可分别称为块复制解码方式、 串复制解码方式。
[0011] 针对相关技术中，尚无一种对屏幕高效编码或高效解码的技术方案的问题，尚未 提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0012] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种图像编码、解码方法及装置。
[0013] 根据本发明的一个方面，提供了一种图像编码方法，包括：步骤1)依据当前编码 单元CU和该当前CU的邻近CU的像素样值特性，从预先确定的A种具有互不相同的预测特 性的预测编码方式，以及互不相同的匹配特性的匹配编码方式中选择一种编码方式来对当 前CU进行预测或匹配编码，并将选择的编码方式，作为最优编码方式，其中，所述A种预测 编码方式和匹配编码方式包括：预测编码方式、匹配编码方式1、匹配编码方式2、……、匹 配编码方式A-I，A为大于或等于2的整数；步骤2)采用所述最优编码方式对当前CU进行 预测编码或匹配编码。
[0014]优选地，A的取值取自集合{3, 4, 5}，其中，在A等于4时，4种编码方式包括：预测 编码方式，块匹配编码方式，串匹配编码方式，调色板（Palette)编码方式（又称为调色板 匹配方式）；在A等于3时，3种编码方式包括：预测编码方式，块匹配编码方式，串匹配编码 方式。
[0015] 优选地，所述当前⑶和所述邻近⑶由语法元素构成，其中，所述语法元素包括以 下信息：cu头、预测和匹配方式标识码、预测模式或匹配模式；运动矢量1或匹配位置1、未 匹配像素样值1、运动矢量2或匹配位置2、未匹配像素样值2、……、运动矢量N或匹配位 置N、未匹配像素样值N;预测残差或匹配残差，其中，N为大于2的整数。
[0016]优选地，所述预测和匹配方式标识码取值情况至少包括以下之一 ：0，1，2，……， A-I，其中，在所述预测和匹配方式标识码取0时，表示所述当前CU采用所述预测编码方式， 在所述预测和匹配方式标识码取1时，表示所述当前CU采用所述匹配编码方式1，在所述预 测和匹配方式标识码取2时，表示所述当前CU采用所述匹配编码方式2,……，在所述预测 和匹配方式标识码取A-I时，表示所述当前⑶采用所述匹配编码方式A-I。
[0017] 优选地，所述当前CU和所述邻近CU由语法元素构成，其中，所述语法元素包括下 列信息：cu头、预测和匹配方式标识码、预测模式或匹配模式；运动矢量1和/或位移矢量 1，或索引映射1、未匹配像素样值1、运动矢量2和/或位移矢量2,或索引映射2、未匹配像 素样值2、……运动矢量N或和/或位移矢量，或索引映射、未匹配像素样值N;预测残差或 匹配残差，其中，N为大于2的整数。
[0018] 优选地，所述预测和匹配方式标识码取值情况至少包括以下之一 ：0，1，2,3,其中， 在所述预测和匹配方式标识码取〇时，表示所述当前CU采用预测编码方式，在所述预测和 匹配方式标识码取1时，表示所述当前CU采用块匹配编码方式，在所述预测和匹配方式标 识码取2时，表示所述当前CU采用串匹配编码方式，在所述预测和匹配方式标识码取3时， 表示所述当前CU采用调色板编码方式。
[0019] 优选地，所述当前CU和所述邻近CU由语法元素构成，其中，所述语法元素包括下 列信息：cu头、预测和匹配方式标识码、预测模式或匹配模式；运动矢量1和/或位移矢量 1、未匹配像素样值1、运动矢量2和/或位移矢量2、未匹配像素样值2、......、运动矢量N 和/或位移矢量、未匹配像素样值N;预测残差或匹配残差，其中，N为大于2的整数。
[0020] 优选地，所述预测和匹配方式标识码取值情况至少包括以下之一 ：0,1，2,其中，在 所述预测和匹配方式标识码取〇时，表示所述当前CU采用预测编码方式，在所述预测和匹 配方式标识码取1时，表示所述当前CU采用块匹配编码方式，在所述预测和匹配方式标识 码取2时，表示所述当前CU采用串匹配编码方式。
[0021] 优选地，在所述语法元素中，所述CU头在所述语法元素中的排列顺序中固定位于 首位，按照预先确定的排列顺序排列其他所述语法元素在码流中的排列顺序，其中，所述其 他所述语