编码和解码图像的方法、编码和解码设备、计算机程序的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为201280021355. 8,申请日为2012年2月23日，题为"编码和解 码图像的方法、编码和解码设备、计算机程序"的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明一般属于图像处理的领域，更准确地属于数字图像以及数字图像序列的编 码和解码。
[0003] 本发明由此尤其可被用于在目前的视频编码器（MPEG、H. 264等）或未来的视频编 码器（ITU-T/VCEG(H. 265)或IS0/MPEG(HVC))中实现的视频编码。
【背景技术】
[0004] 目前的视频编码器（MPEG、H264等）使用视频序列的按块（block-wise)表示。图 像被切分为宏块，每个宏块自身被切分为块，并且每个块或宏块通过图像内或图像间预测 来编码。于是，特定的图像通过空间预测（帧内预测）来编码，而其他图像在本领域技术人 员已知的运动补偿的辅助下关于一个或多个编码-解码参考图像通过时间预测（帧间预 测）来编码。此外，对于每个块，可以对残留块进行编码，该残留块与原始块减去预测相对 应。在可选的变换之后，该块的系数可被量化，然后被熵编码器编码。
[0005] 帧内预测和帧间预测需要之前已编码和解码的特定块可用，从而在解码器或编码 器中被用于预测当前块。图1A表示这样的预测编码的示意性示例，其中，图像IN被分为块， 该图像的当前块MBi经受与例如由阴影箭头表示的之前编码和解码的预定数量的三个块 MBr:、MBr2、MBrjg关的预测编码。上述三个块特别包括紧邻地位于当前块MBi的左边的块 MBri、以及分别紧邻地位于当前块MBi的上方和右上方的两个块MBr2和MBr3。
[0006] 这里更为特别关心的是熵编码器。熵编码器按照到达的顺序来对信息编码。典型 地实现"光栅扫描"类型的块的逐行遍历，如图1A由参考（标号）PRS所示，从图像的左上 角的块开始。对于每个块，表示该块所需的各个信息项（块类型、预测模式、残留系数等） 被顺序分发给熵编码器。
[0007] 已知一种足够复杂的有效算术编码器，被称为"CABAC"（ "上下文适应二进制算术 编码器"），其被引入到AVC压缩标准（也被称为IS0-MPEG4第10部分和ITU-TH. 264)。
[0008] 熵编码器实现各种构思：
[0009] -算术编码：例如最初在文档J.RissanenandG.G.LangdonJr,"Universal modelingandcoding,'，IEEETrans.Inform.Theory,vol.IT-27,pp. 12 - 23,Jan. 1981 ^ 描述的编码器使用该符号的出现概率来对符号进行编码；
[0010] -上下文适应：这包括适应要编码的符号的出现概率。一方面，实现快速获悉。另 一方面，根据之前编码的信息的状态，特定的上下文被用于编码。每个上下文存在相对应的 固有的符号出现概率。例如，上下文根据给定的配置对应于编码符号的类型（残留的系数、 编码模式的信令等的表示），或者对应于邻居的状态（例如从邻居选择的"帧内"模式的数 量等）；
[0011] -二进制化：要编码的符号被转换为比特串的形式。随后，该各个比特被相继分发 给二进制熵编码器。
[0012] 于是，该熵编码器针对使用的每个上下文来实现一种系统，用于快速获悉与之前 针对考虑的上下文来编码的符号相关的概率。该获悉基于这些符号的编码顺序。典型地， 如上所述根据"光栅扫描"类型的顺序来遍历图像。
[0013] 在对可等于0或1的给定符号b进行编码时，以下列方式针对当前块MBi来更新 该符号的出现概率P,的获悉：
[0014]
[0015] 其中，a是预定值，例如0.95,且Pii是在该符号最后出现时所计算的符号出现概 率。
[0016] 图1A表示这样的熵编码的示意性示例，其中，图像1满当前块MB顏熵编码。在 当前块熵编码开始时，所使用的符号出现概率是在之前编码和解码的块的编码之后 获得的符号出现概率，根据上述"光栅扫描"类型的块的逐行遍历，该在之前编码和解码的 块紧邻在当前块MBi的前面。仅为了图示清楚，图1A中通过细线箭头来表示针对特定的块 的基于逐块依赖性的获悉。
[0017] 该类型的熵编码的缺陷在于如下事实，在对位于行开始的符号进行编码时，使用 的概率主要对应于位于前一行的末尾的符号所观察到的概率，与块的"光栅扫描"遍历相 关。现在，由于符号概率的可能空间变化（例如，对于与运动信息项相关的符号，位于图像 右侧部分的运动与在左侧部分观察到的可以不同，且从而对于由此产生的局部概率来说是 类似的），可以观察到概率的局部适应性的缺失，这在编码时具有引起有效性损失的风险。
[0018] 在互联网地址http://wftp3.itu.int/av-arch/ictvc-site/2010 04A Dresden/TCTVC-A114-AnnexA.doc(2011 年 2 月 8 日）提供的文档"AnnexA:CDCMVideo CodecDecoderSpecification"中描述了一种编码方法，其缓解了上述缺陷。如图IB所 示，在以上文档中描述的编码方法包括：
[0019] _将图像1#刀分为多个块的步骤，
[0020] -结合例如由阴影箭头表示的之前编码和解码的预定数量的三个块MBri、MBr2、 MBr3对该图像的当前块MBi进行预测编码的步骤。上述三个块特别包括紧邻地位于当前 块MBi的左边的块MBri、以及分别紧邻地位于当前块MBi的上方和右上方的两个块MBr2和 MBr3?
[0021] _对图像^的块进行熵编码的步骤，据此，在这些块可用时，每块使用分别针对紧 邻地位于当前块上方的已编码和解码的块以及紧邻地位于当前块的左侧的已编码和解码 的块来计算的符号出现概率。为了使后者更为清楚，在图1B中通过细线箭头来部分表示该 符号出现概率的使用。
[0022] 该熵编码的好处在于，它利用了由当前块的紧邻环境产生的概率，由此使得可能 获得更高的编码性能。此外，使用的编码技术使得可能对预定数量的成对的相邻块的子集 并行编码。在图1B展示的例子中，三个子集SE1、SE2和SE3被并行编码，在该例子中每个 子集由虚线表示的一行块构成。当然，该编码需要分别位于当前块的上方和右上方的块可 用。
[0023] 该并行编码技术的缺陷在于，为了允许访问针对紧邻地位于当前块上方的块来计 算的符号出现概率，需要存储与一行块关联的一些概率。如果例如在图1B中考虑第二行 SE2的块，通过使用针对之前的第一行SE1的第一块来计算的符号出现概率，该行的第一块 被熵编码。在完成第二行的第一块的编码时，出现概率的值VI的状态被存储在缓冲存储器 MT中。随后，通过使用同时针对第一行SE1的第二块和第二行SE2的第一块来计算的符号 出现概率，第二行SE2的第二块被熵编码。在完成第二行的第二块的编码时，出现概率的值 V2的状态被存储在缓冲存储器MT中。该过程持续，直到第二行SE的最后一块。由于概率 的数量非常大（存在与语法元素的数量和关联上下文的数量的组合一样多的概率），整一 行的这些概率的存储在存储器资源方面非常昂贵。
【发明内容】
[0024] 本发明的一个目标是弥补上述现有技术的缺陷。
[0025] 为此，本发明的主题涉及一种对至少一个图像进行编码的方法，包括下列步骤：
[0026] -将图像划分为多个块，
[0027] -将所述块分组为预定数量的块的子集，
[0028] _对所述块的子集中的每个并行编码，所考虑的子集中的块是根据遍历的预定顺 序来编码的，针对所考虑的子集中的当前块，所述编码步骤包括下列子步骤：
[0029] ?关于至少一个之前编码和解码的块对所述当前块进行预测编码，
[0030] ?通过获悉至少一个之前的符号出现概率对当前块进行熵编码，
[0031] 根据本发明的方法值得关注之处在于：
[0032] -在当前块是所考虑的子集中要编码的第一块的情形下，符号出现概率是针对至 少一个其他子集中的编码和解码的预定块来计算的符号出现概率，
[0033] _在当前块是所考虑的子集中除第一块以外的块的情形下，符号出现概率是针对 属于相同子集的至少一个已编码和解码的块来计算的符号出现概率。
[0034] 该布置使得可能在编码器的缓冲存储器中存储较少数量的符号出现概率，因为除 了块的子集的第一块之外的当前块的熵编码不再必定需要使用关于之前已编码和解码的 块所计算的符号出现概率，该之前已编码和解码的块位于另一子集中并位于当前块上方。
[0035] 该布置还使得可能保持现有的压缩性能，因为当前块的熵编码使用针对当前块所 属的子集中的另一个之前编码和解码的块来计算的符号出现概率，并且最终已经通过更新 概率来实现获悉，从而后者符合视频信号的统计。
[0036] 在所考虑的块的子集中的第一当前块熵编码期间使用针对所述其他子集的第一 块来计算的符号出现概率的主要好处在于，通过在编码器的缓冲存储器中仅存储所述符号 出现概率的更新来节省该缓冲存储器，而不用考虑所述其他子集的其他连续块所获悉的符 号出现概率。
[0037] 在所考虑的块的子集的第一当前块的熵编码期间使用针对所述其他子集中除第 一块以外的块（例如第二块）来计算的符号出现概率的主要好处在于，获得对符号出现概 率的更精确且因此更好的获悉，由此带来更好的视频压缩性能。
[0038] 在特定的实施例