专利名称：用于在变换域中预测dc系数的设备及其方法
技术领域：
与本发明一致的设备和方法涉及对视频数据的预测编码和解码，更具体地说，涉及在变换域中预测直流(DC)系数。
背景技术：
由于视频包含有大量数据，所以压缩编码对于视频数据的存储和传输来说非常重要。内预测(intraprediction)是视频数据压缩方法，在该方法之中在单个画面中使用数据之间的相似性来对视频数据进行压缩。在诸如运动图像专家组(MPEG)-1、MPEG-2和MPEG-4 Part 2 Visual(MPEG-4部分2视觉)之类的国际视频编码标准中，使用关于在离散余弦变换(DCT)域中所变换的系数的内预测来提高编码效率。在先进视频编码(Advanced Video Coding，ADC)/H.264中，使用在空间域中编码的空间内预测代替变换域。为了解释方便，将描述关于在DCT域中所变换的系数的内预测。当在变换域中执行内预测编码时，使用与当前块相关的至少一个块的变换系数来预测要被编码的当前块的变换系数，而且当前块的实际变换系数和预测的变换系数之间的差是传送之前所编码的可变长度。
图1示出了用于解释根据现有技术在变换域中内预测编码的示意图。在图1中，用在MPEG-4 Part 2中所采用的内预测编码作为例子。
参照图1，在MPEG-4 Part 2的情况下，根据在正经历基于8×8块的DCT的域中之前块A、B和C的DC系数之间的差来确定用于预测当前块X的DC系数的预测方向。DC系数指示在DCT块的(0，0)处的系数。如果之前块A、B或C位于视频对象平面(VOP)的边界或者当前视频封包的边界之外，或者还没有被内编码(intracode)，则认为其DC系数为128。
当之前块A的量化DC系数为DC_A时，之前块B的量化DC系数是DC_B，而之前块C的量化DC系数是DC_C，根据下面关系来确定当前块X的DC系数预测值(predictor)(DC_Predictor)如果|DC_B-DC_A|≤|DC_B-DC_C|，则DC_Predictor＝DC_C，否则，DC_Predictor＝DC_A当当前块X的DC系数是DC_X时，用当前块X的DC系数和当前块X的DC系数预测值之间的差(DC_X-DC_Predictor)将其替代，然后通过扫描、运行长度编码和可变长度编码来将其编码。
在根据现有技术的变换域中编码的内预测中，当前块的DC系数具有与当前块的相邻块的DC系数的关联关系，但是由于当前块和之前块之间的距离的缘故，对DC系数的准确预测是不可能的。因此，需要提高DC系数的预测准确度和压缩效率。
发明内容
本发明提供用于预测DC系数的方法和设备，其中可以使用比其他相邻块更加接近当前块的相邻块的像素的像素值的代表值，即紧邻着当前块的左侧的列的像素的像素值的和，来更加准确地预测当前块的DC系数。
根据本发明的一个方面，提供用于在视频编码中预测变换块的DC系数的方法。该方法包括计算位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的像素值的第一代表值，和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值，将从位于当前块的左上方的块所获得的预定的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较，以及根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值。
根据本发明的另一个方面，提供用于在视频编码中预测变换块的DC系数的设备。该设备包括求和单元和DC系数预测值选择单元。求和单元计算在位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的像素值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值。DC系数预测值选择单元将从位于当前块的左上方的块所获得的预定的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较，并且根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值。
根据本发明的再一方面，提供用于在视频解码中预测变换块的DC系数的方法。该方法包括对所接收到的比特流执行可变长度解码，以提取当前块的实际DC系数和DC系数预测值之间的差；计算在位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的像素值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值；将从位于当前块的左上方的块所获得的预定的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较，和根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值；以及将所提取的差和所选择的DC系数预测值相加以重构当前块的DC系数。
根据本发明的另一个方面，提供用于在视频解码中预测变换块的DC系数的设备。该设备包括求和单元、DC系数预测值选择单元和相加单元。求和单元计算在位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的像素值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值。DC系数预测值选择单元将从位于当前块的左上方的块所获得的预定的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较，和根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值。相加单元将当前块实际DC系数和从可变长度解码的比特流中提取的DC系数预测值之间的差与所选择的DC系数预测值相加。
通过参照附图详细描述本发明的示例实施方式，本发明的上面和其他方面将变得更加明显。
图1示出了用于解释根据现有技术的变换域中编码的内预测的示意图；图2示出了使用根据本发明的示例实施方式的用于预测DC系数的设备的视频编码器的框图；图3示出了根据本发明的示例实施方式的图2的预测单元的详细框图；图4示出了根据本发明的示例实施方式的、在视频编码中对变换块的DC系数进行预测的方法的流程图；图5示出了用于解释根据本发明的示例实施方式预测DC系数的方法的示意图；图6示出了使用用于根据本发明的示例实施方式对直流(DC)系数进行预测的设备的视频解码器的框图；图7示出了根据本发明的示例实施方式的图6的预测单元的详细框图；和图8示出了根据本发明的示例实施方式在视频解码中对变换块的DC系数进行预测的方法的流程图。
具体实施例方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图2示出了使用根据本发明的示例实施方式的用于预测DC系数的设备的视频编码器的框图。
参照图2，视频解码器包括变换单元210、量化单元220、逆量化单元230、逆变换单元240、帧存储器单元250、运动估计/补偿单元260、预测单元270和可变长度编码单元280。根据本发明的示例实施方式的用于预测DC系数的设备对预定尺寸块的DC系数进行预测，该预定尺寸的块包括在视频解码器中已经经历了变换和量化的量化变换系数，该设备就是图2中的预测单元270。在下面描述中，假设预定尺寸块是包括量化变换系数的8×8块。但是，应该容易理解，还可以将本发明应用包括变换系数的各种尺寸的块。
运动估计/补偿单元260使用所输入的当前帧的视频数据和在帧存储器单元250中所存储的之前帧的视频数据，来估计每个宏块的运动矢量以及与块匹配误差对应的绝对差之和，从而形成预测块。
将误差块，即与当前块和由运动估计/补偿单元260所预测的预测块，或者由内预测单元(未示出)所预测的预测块之间的差对应的剩余块，输入到变换单元210。
变换单元210对在8×8像素块中输入的剩余块执行离散余弦变换DCT，而量化单元220对通过变换单元210所获得的DC系数执行量化。
逆量化单元230对通过量化单元220所量化的视频数据执行逆量化。逆变换单元240对由逆量化单元230逆量化的视频数据执行逆DCT(IDCT)，即逆变换。帧存储器单元250存储作为预测块和通过逆变换单元240的逆变换所重构的剩余块之和的重构的视频数据。
根据本发明的预测单元270，使用与在帧存储器单元250中所存储的之前块的像素中与当前块紧邻的相邻像素的像素值的代表值，来选择DC系数预测值DC_Preditor。该代表值可以是像素值的平均值、中位数值、众数和临时平均值之一。在后面，为了便于说明，假设代表值是像素值的平均值。预测单元270还输出包括从量化单元220中输出的量化变换系数的变换块的实际DC系数和所选择的DC系数预测值之间的差。
图3示出了预测单元270的详细框图，图4示出了根据本发明的示例实施方式在视频编码中对变换块的DC系数进行预测的方法的流程图，而图5示出了解释根据本发明的示例实施方式预测DC系数的方法的示意图。将参照图3到图5来详细描述根据本发明在视频解码中预测变换块的DC系数的设备和方法。
预测单元270包括求和单元271、DC系数预测值选择单元272和差产生单元273。
如上所述，将作为通过帧间预测或者内预测而产生的预测块与当前块之间的差的剩余块，通过变换单元210进行变换并且通过量化单元220进行量化，而且将包括量化变换系数的预定尺寸块输入到预测单元270。
在操作410中，求和单元271根据光栅(raster)扫描方案从帧存储器单元250中提取对于处理当前块可用的、位于当前块的左上方的相邻块，并且计算在所提取的相邻块的像素中、位于当前块的上方的相邻块的最下行的像素的像素值之和，以及位于当前块左侧的相邻块中的最右列的像素的像素值之和。
参照图5，当由X指示当前块时，由C指示位于当前块X上方的相邻块，由A指示位于当前块X左侧的相邻块，而由B指示位于当前块的左上方的块，求和单元271计算相邻块A的最右列的像素的像素值之和L_Sum，即像素A07，A17，...，A67和A77的像素值之和。求和单元271还计算相邻块C的最下行的像素的像素值之和T_Sum，即像素C70，C71，...，C76和C77的像素值之和。
在操作420中，DC系数预测值选择单元272将由求和单元271所计算的T_Sum的平均值和L_Sum的平均值同从块B获得的预定参考值R进行比较，并且根据比较结果来选择用于预测当前块X的DC系数的DC系数预测值。预定参考值R可以是位于块B的右下角的像素B77的像素值或者是块B的所有或者一些像素值的平均值。
更具体地说，DC系数预测值选择单元272根据下面标准来选择当前块X的DC系数预测值DC_Predictor如果|R-T_SumN|≤|R-L_SumM|,]]>则DC_Predictor＝L_Pred，否则，DC_Predictor＝T_Pred此处，N是相邻块C的最下行中的像素的数量，M是相邻块A的最右列的像素的数量，而在图5中N和M是8。L_Pred是使用L_Sum所计算的左预测值，而T_Pred是使用T_Sum所计算的上预测值。由于将当前块X的DC系数进行量化，所以通过将L_Sum和T_Sum与同当前块X的量化系数对应的预定比例(scaling)系数分别相乘来计算L_Pred和T_Pred。换句话说，当当前块X的量化块是QP而与QP对应的预定比例系数是Scale(QP)时，T_Pred＝T_Sum×Scale(QP)而且L_Pred＝L_Sum×Scale(QP)。
随后，在操作430中，当从量化单元220中所输入的当前块X的实际DC系数是DC_X时，计算DC_X和所选择的DC系数预测值之间的差，即DC_X-DC_Predictor。
DC系数预测值DC_Predictor可以是T_Sum、L_Sum及其平均值(即(T_Sum+L_Sum)/2)之一。换句话说，DC_Predictor＝MEDIAN{T_Sum，L_Sum，T_Sum+L_Sum)/2}。
回来参照图2，可变长度编码单元280对DC_X和DC_Predictor之间的差执行可变长度编码，并且作为比特流输出结果。
在根据本发明的用于预测DC系数的方法和设备中，可以通过使用比现有技术更加接近当前块的像素的像素值之和来提高DC系数预测的准确性，从而提高视频编码中的压缩效率。
图6示出了使用根据本发明的示例实施方式的预测DC系数的设备的视频解码器的框图。
参照图6，视频解码器包括可变长度解码单元610、预测单元620、逆量化单元630、逆变换单元640、运动补偿单元650和帧存储器660。根据本发明示例实施方式的用于在视频解码中预测变换块的DC系数的设备是预测单元620。视频解码器接收由图2所示的视频解码器所编码的比特流，通过可变长度解码单元610对所接收的比特流执行可变长度解码，通过预测单元620对当前变换块的DC系数进行解码，然后通过逆量化单元630和逆变换单元640对当前变换块分别执行逆量化和逆变换，从而重构剩余块。将通过运动补偿单元650的运动补偿或者内预测单元(未示出)的内预测所预测的预测块与重构的剩余块相加，从而获得解码的视频数据。
更具体地说，可变长度解码单元610对所接收的比特流执行可变长度解码，以提取诸如当前块的实际DC系数和DC系数预测值和量化系数之间的差之类的信息。预测单元620使用被解码然后被存储在帧存储器660中的之前块的像素中与当前块紧邻的像素的像素值之和来选择DC系数预测值，并且将由可变长度解码单元610所提取的差与所选择的DC系数预测值相加，从而对当前块的DC系数进行解码。
图7示出了图6的预测单元620的详细框图，而图8示出了根据本发明的示例实施方式在视频解码中预测变换块的DC系数的方法的流程图。下面，将参照图7和8来描述根据本发明的示例实施方式在视频解码中预测变换块的DC系数的方法和设备。
参照图7，预测单元620包括求和单元621、DC系数预测值选择单元622和相加单元623。
在操作810中，可变长度解码单元610接收由视频编码器所编码的比特流，并且对所接收的比特流执行可变长度解码。可变长度解码单元610通过可变长度解码，提取诸如当前块的实际DC系数和DC系数预测值之间的差、运动矢量信息和量化系数之类的信息。
在操作820，求和单元621使用被解码然后被存储在帧存储器660中的之前块，来计算在位于当前块上方紧邻的块的最下行中的像素的像素值之和，以及在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值之和。DC系数预测值选择单元622将在位于当前块上方紧邻的块的最下行中的像素的像素值之和以及在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值之和，与从位于当前块的左上方的块中所获得的预定参考值进行比较，并且根据比较结果来选择用于预测当前块的DC系数的DC系数预测值。DC系数预测值选择单元622的操作和结构与图3的DC系数预测值选择单元272的相同，将不再提供详细描述。
在操作830中，相加单元623将所提取的差与所选择的DC系数预测值相加，以重构当前块的DC系数。
可以使用相邻像素的像素值以与DC系数的预测相同的方式来预测当前块的AC系数。在通过逆量化单元630和逆变换单元640进行逆量化和逆变换之后，将包括量化的变换系数的变换块重构为剩余块。将剩余块相加到之间预测和内预测块中，从而获得解码的视频数据。
如上所述，根据本发明的示例实施方式，可以通过使用更加接近当前块的像素的像素值之和来提高预测DC系数的准确度，从而提高压缩效率。
还可以将本发明实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是能够存储之和可以由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机读取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、磁盘、光数据存储装置和载波。可以耦合计算机系统的网络上发布计算机可读记录介质，使得以分布的方式来存储和执行计算机可读代码。
虽然已经参照本发明的示例实施方式具体示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不偏离所附权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式上和细节上的各种改动。
权利要求
1.一种用于在视频编码中预测变换块的直流(DC)系数的方法，该方法包括计算位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的像素值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值；将从位于当前块的左上方的块所获得的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较；以及根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一代表值或者第二代表值包括像素值的平均值、像素值的中位数值、像素值的众数和像素值的临时平均值之一。
3.根据权利要求1所述的方法，其中参考值包括在位于当前块的左上方的块的右下角中的像素的像素值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中参考值包括位于当前块的左上方的块的所有或者一些像素的像素值的平均值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中选择DC系数预测值包括如果满足|R-T_SumN|≤|R-L_SumM|]]>则选择L_Sum作为DC系数预测值，而如果不满足|R-T_SumN|≤|R-L_SumM|]]>则选择T_Sum作为DC系数预测值，其中R是参考值，T_Sum是相邻块的最下行中的像素的像素值之和，N是相邻块的最下行中的像素的数量，L_Sum是相邻块的最左列中的像素的像素值之和，而M是相邻块的最右列中的像素的数量。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括将所选择的DC系数预测值与同当前块的量化系数对应的比例系数相乘。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括计算当前块的实际DC系数和所选择的DC系数预测值之间的差。
8.根据权利要求1所述的方法，其中选择DC系数预测值包括选择相邻块的最下行中的像素的像素值之和、相邻块的最右列中的像素的像素值之间的中位数值，以及相邻块的最下行中的像素的像素值之和与相邻块的最右列中的像素的像素值之和的平均值作为用于当前块的DC系数预测值。
9.一种用于在视频编码中预测变换块的直流(DC)系数的设备，该设备包括求和单元，计算在位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的习俗值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值；和DC系数预测值选择单元，用于将从位于当前块的左上方的块所获得的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较，并且根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值。
10.根据权利要求9所述的设备，其中第一代表值或者第二代表值是像素值的平均值、像素值的中位数值、像素值的众数以及像素值的临时平均值之一。
11.根据权利要求9所述的设备，其中参考值是位于当前块的左上方的块的右下角中的像素的像素值。
12.根据权利要求9所述的设备，其中参考值是位于当前块的左上方的块的所有或者一些像素的像素值的平均值。
13.根据权利要求9所述的设备，其中如果满足|R-T_SumN|≤|R-L_SumM|]]>则DC系数预测值选择单元选择L_Sum作为DC系数预测值，而如果不满足|R-T_SumN|≤|R-L_SumM|]]>则DC系数预测值选择单元选择T_Sum作为DC系数预测值，其中R是参考值，T_Sum是相邻块的最下行中的像素的像素值之和，N是相邻块的最下行中的像素的数量，L_Sum是相邻块的最左列中的像素的像素值之和，而M是相邻块的最右列中的像素的数量。
14.根据权利要求9所述的设备，其中DC系数预测值选择单元通过将所选择的DC系数预测值与同当前块的量化系数对应的比例系数相乘来产生最后的DC系数预测值。
15.根据权利要求9所述的设备，还包括差计算单元，用于计算当前块的实际DC系数和所选择的DC系数预测值之间的差。
16.根据权利要求9所述的设备，其中DC系数预测值选择单元选择相邻块的最下行中的像素的像素值之和、相邻块的最右列中的像素的像素值之间的中位数值，以及相邻块的最下行中的像素的像素值之和与相邻块的最右列中的像素的像素值之和的平均值作为用于当前块的DC系数预测值。
17.一种用于在视频解码中预测变换块的直流(DC)系数的方法，该方法包括对所接收到的比特流执行可变长度解码，以提取当前块的实际DC系数和DC系数预测值之间的差；计算在位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的习俗值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值；将从位于当前块的左上方的块所获得的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较；根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值；以及将所提取的差和所选择的DC系数预测值相加以重构当前块的DC系数。
18.根据权利要求17所述的方法，其中第一代表值或者第二代表值是像素值的平均值、像素值的中位数值、像素值的众数和像素值的临时平均值之一。
19.根据权利要求17所述的方法，其中参考值包括在位于当前块的左上方的块的右下角中的像素的像素值。
20.根据权利要求17所述的方法，其中参考值包括位于当前块的左上方的块的所有或者一些像素的像素值的平均值。
21.根据权利要求17所述的方法，其中选择DC系数预测值包括如果满足|R-T_SumN|≤|R-L_SumM|]]>则选择L_Sum作为DC系数预测值，而如果不满足|R-T_SumN|≤|R-L_SumM|]]>则选择T_Sum作为DC系数预测值，其中R是参考值，T_Sum是相邻块的最下行中的像素的像素值之和，N是相邻块的最下行中的像素的数量，L_Sum是相邻块的最左列中的像素的像素值之和，而M是相邻块的最右列中的像素的数量。
22.根据权利要求17所述的方法，还包括将所选择的DC系数预测值与同当前块的量化系数对应的比例系数相乘。
23.一种用于在视频解码中预测变换块的直流(DC)系数的设备，该设备包括求和单元，用于计算在位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的习俗值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值；DC系数预测值选择单元，用于将从位于当前块的左上方的块所获得的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较，和根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值；以及相加单元将当前块实际DC系数和从可变长度解码的比特流中提取的DC系数预测值之间的差与所选择的DC系数预测值相加。
24.根据权利要求23所述的设备，其中第一代表值或者第二代表值是像素值的平均值、像素值的中位数值、像素值的众数和像素值的临时平均值之一。
25.根据权利要求23所述的方法，其中其中参考值包括在位于当前块的左上方的块的右下角中的像素的像素值。
26.根据权利要求23所述的方法，其中参考值包括位于当前块的左上方的块的所有或者一些像素的像素值的平均值。
27.根据权利要求23所述的方法，其中如果满足|R-T_SumN|≤|R-L_SumM|]]>则DC系数预测值选择单元选择L_Sum作为DC系数预测值，而如果不满足|R-T_SumN|≤|R-L_SumM|]]>则DC系数预测值选择单元选择T_Sum作为DC系数预测值，其中R是参考值，T_Sum是相邻块的最下行中的像素的像素值之和，N是相邻块的最下行中的像素的数量，L_Sum是相邻块的最左列中的像素的像素值之和，而M是相邻块的最右列中的像素的数量。
28.根据权利要求23所述的方法，还包括将所选择的DC系数预测值与同当前块的量化系数对应的比例系数相乘。
29.一种其上存储有计算机程序的计算机可读记录介质，其中所述程序执行一方法，该方法包括计算位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的像素值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值；将从位于当前块的左上方的块所获得的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较；以及根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值。
30.一种其上存储有计算机程序的计算机可读记录介质，其中所述程序执行一方法，该方法包括对所接收到的比特流执行可变长度解码，以提取当前块的实际DC系数和DC系数预测值之间的差；计算在位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的习俗值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值；将从位于当前块的左上方的块所获得的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较；根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值；以及将所提取的差和所选择的DC系数预测值相加以重构当前块的DC系数。
全文摘要
提供用于在变换域中预测直流(DC)系数的方法和设备。在视频编码中预测变换块的DC系数的方法包括计算位于当前块的上方的相邻块的最下面行中的像素的像素值的第一代表值和在位于当前块的左侧的相邻块的最右列中的像素的像素值的第二代表值；将从位于当前块的左上方的块所获得的预定的参考值与第一代表值和第二代表值进行比较；以及根据比较的结果来选择用于当前块的DC系数的预测的DC系数预测值。
文档编号H04N7/32GK1941914SQ20061014158
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月30日 优先权日2005年10月1日
发明者宋秉哲 申请人:三星电子株式会社