通过预先确定基准像素族而进行的图像预测、使用这样的预测的编码和解码的制作方法

专利名称：通过预先确定基准像素族而进行的图像预测、使用这样的预测的编码和解码的制作方法
技术领域：
本发明一般属于图像处理领域，且更确切地说，属于数字图像和数字图像序列的 编码和解码。
背景技术：
已知数字图像和数字图像序列占据大量存储空间，从而当这些图像被传送时，使 得需要压缩它们以避免用于此传送的通信网络上的拥塞问题，该通信网络上可使用的比特
率一般受限。诸如在文档IS0/IEC 14496-10中提出的H. 264/MPEG-4AVC标准(该词首大写字 母代表了“先进视频编码(Advanced Video Coding)”)具体描述了以下技术，根据该技术， 当前图像的称为块或宏块的像素组相对于属于同一图像的其它块或宏块而被空间地预测。 这就是所谓的内antra)编码(或“帧内编码antra-frame-coding) ”)。在此预测编码之 后，像素块被变换，并然后被量化。量化的像素块的系数此后按照使得可以利用高频中非常 大量的零系数的读取顺序进行遍历，并然后通过熵编码来进行编码。更确切地说，在根据前述标准进行的宏块的预测编码期间，除了 16x16型的宏块 之外，宏块一般根据总体上具有较小尺寸的块的形式并且其轮廓为矩形或方形的多个分区 来拆分。图像中这样的宏块的空间预测包括相对于该同一图像的称为基准宏块的另一宏块 的一个或多个块来预测形成该宏块的较小尺寸的每个块。只有当基准宏块与将被预测的宏 块相邻并且在所谓的“因果(causal)”邻域中位于相对于它的特定预定方向(也就是说，一 般为上方且偏左)时，此预测才可行。因此，例如，在16x16型宏块的情况下，位于此宏块底部偏右的像素的预测需要相 对于位于该宏块上方且偏左的基准像素来执行。这样的基准像素空间上离将被预测的像素 非常远。特别是在具有高空间活性的宏块的情况下，也就是说，在将被编码的图像展示出 许多细节的情况下，这种类型的预测的精确度因而没有被优化。此外，由于这种类型的预测使得需要选择以下内容来预测同一个分区的像素，所 以它缺少灵活性-总是以块或宏块的形式而编组到一起并且经常具有相同数目的基准像素，这些 基准像素不必然适合于预测具有与矩形或方形形式不同形式的分区；-针对预测的预定模式，不论哪个当前分区将被预测，总是相同的一个或多个基准
像素；-相对于将被预测的分区的像素中的一些像素，其大的空间间距可能损害预测精 确度的总是相同的一个或多个基准分区；-在不考虑将被预测的分区的每个像素的具体定位的情况下，总是相同的一个或 多个预测方向。
本发明的目的是，通过提供一种目的在于优化每个像素的预测精确度的、针对将 被预测的每个像素而允许定制其预测的预测方法和设备来解决现有技术的缺陷。

发明内容
为此目的，本发明提出一种用于相对于基准像素组来预测在将被编码的图像中的 至少一个像素组的分区的方法，其特征在于，所述基准像素组通过计算预定预测模式的函 数特征而获得，所获得的所述基准像素组能够根据分区而变化。像素分区的这样的预测由此基于以下规则而有利，该规则确切地确定将被使用的 基准像素族或组、及将被用于每个像素的预测的此族的像素数目。结果是，在用于预测当前 像素的基准像素可以与用作预测先前像素的那些基准像素不同的意义上，将被预测的当前 分区的每个像素的预测是可变的，除非前述基准像素全部都符合同一预测模式。由此，其遵 守这样的预测与基准像素组的像素数目和根据其而将基准像素编组到一起的形式无关地 执行，从而使得可以获得比常规内预测精确得多的预测。根据有利特征，当将被预测的分区包含延长了基准轮廓的轮廓时，预测模式通过 针对相对于将被预测的所述分区的轮廓、位于预定位置中的将被预测的至少一个像素、而 选择相对于基准轮廓、位于与将被预测的所述像素相同的位置中的至少一个基准像素来定 义。这样的预测依赖于通过考虑到在基准块或宏块中包含的轮廓的函数而获得的基 准像素。换言之，前述函数确定在“语义上”一致的邻域中最近的像素，从而使得可以获得 特别有效的预测。根据另一有利特征，预测模式通过针对将被预测的分区的至少一个像素、而选择 把将被预测的像素分离开预定距离的至少一个基准像素来定义。这样的预测模式由此使得可以以简单的方式、且在没有任何其它附加准则的情况 下确定位于例如与将被预测的像素最近的邻域中的适当数目的基准像素，以便尽可能精确 地预测此像素。根据又一有利特征，预测模式通过针对将被预测的分区的至少一个像素、而选择 相对于将被预测的像素、位于预定方向的至少一个基准像素来定义。根据再一有利特征，将被预测的像素的分区具有任意的尺寸和形式，由此使得根 据本发明的方法特别适合于将被预测的宏块的任何类型的分区。本发明还涉及一种用于对图像或图像序列编码的方法，所述图像或图像序列用于 生成包括代表了所述图像之一中至少一个像素组的数据的数据流，所述方法包括以下步 骤-把所述像素组拆分为多个分区；-预测分区，所述方法的特征在于，所述预测步骤根据前述方法来执行。本发明还涉及一种用于对代表了图像或图像序列的数据流解码的方法，所述流包 括代表了所述图像之一中至少一个像素组的数据，所述方法包括以下步骤-把所述像素组拆分为多个分区；-预测所述分区，
所述方法的特征在于，所述预测步骤根据前述方法来执行。本发明还涉及一种承载代表了图像或图像序列的数据流的载波信号，所述流包括 代表了所述图像之一中至少一个像素组的数据，所述数据中的一些数据是相对于基准像素 组的用于所述像素组的分区的预测数据，所述信号的特征在于，所述预测数据与使得可以 获得所述基准像素组的预定预测模式的函数特征相关，所述组的所述基准像素能够根据分 区而变化。本发明还涉及一种用于相对于基准像素组来预测在将被编码的图像中的至少一 个像素组的分区的设备，其特征在于，它包括用于计算预定预测模式的函数特征以获得所 述基准像素组的装置，所述组的所述基准像素能够根据分区而变化。本发明还涉及一种用于对图像或图像序列编码的设备，所述图像或图像序列用于 生成包括代表了所述图像之一中至少一个像素组的数据的数据流，所述设备包括-用于把所述像素组拆分为多个分区的装置；-用于预测所述分区的装置，所述设备的特征在于，所述预测装置包含在根据前述设备的预测设备中。本发明还涉及一种用于对代表了图像或图像序列的数据流解码的设备，所述流包 括代表了所述图像之一中至少一个像素组的数据，所述设备包括-用于把所述像素组拆分为多个分区的装置；-用于预测所述分区的装置，所述设备的特征在于，所述预测装置包含在根据前述设备的预测设备中。本发明还涉及一种包括指令的计算机程序，所述指令用于当在计算机上执行所述 计算机程序时、实施根据本发明的方法之一。


当阅读参照附图而描述的优选实施例时，其它特征和优点将变得明显，其中-图1示出根据本发明的编码方法的步骤；-图2示出根据本发明的编码设备的实施例；-图3示出能够从根据本发明的编码设备选择的各种形式的分区；-图4示出在图3所示的各种初始分区的选择之后分区的宏块；-图5示出能够表述根据本发明的预测函数的特征的两种预测模式；-图6示出已经根据图5所示的预测模式预测的图4B的分区的宏块；-图7示出已经根据图5所示的预测模式预测的图4C的分区的宏块；-图8示出图7的预测的第一变体；-图9示出图7的预测的第二变体；-图10示出能够表述根据本发明的预测函数的特征的附加预测模式；-图11示出由根据本发明的编码设备编码的宏块的结构；-图12示出根据本发明的解码设备；以及-图13示出根据本发明的解码方法的步骤。
具体实施例方式现在，将描述本发明的实施例，其中根据本发明的编码方法用于根据二进制流来 编码图像序列，该二进制流很像通过根据H. ^4/MPEG-4AVC标准进行的编码而获得的二进 制流。在此实施例中，根据本发明的编码方法例如通过修改初始符合H. ^4/MPEG-4AVC标 准的编码器而以软件或硬件方式来实施。按照图1所示的包括步骤Cl至C6的算法的形式 来示出根据本发明的编码方法。应当注意，根据本发明的解码方法通过修改初始符合H. 264/MPEG-4AVC标准的解 码器而以软件或硬件方式对称地来实施。根据本发明的实施例，根据本发明的编码方法在图2所示的编码设备CO中实施。 由编码器CO执行的编码为内类型。图1所示的第一步骤Cl是针对属于将被编码的图像序列的图像IE的宏块来选择 从预定形式的分区的预定集合中选择的像素的较小特定分区。为此目的，例如尺寸8x8的 属于该图像IE的宏块MB被作为输入而施加到图2所示的分区选择模块SP。此分区选择模块SP使用例如通过穷尽竞争进行的选择过程，抑或使用用于借助 先验算法进行选择的过程。这样的过程为本领域技术人员所公知(参照G. J.Sullivan and Τ. ffiegand, “ Rate-distortion optimization for video compression" , IEEE Signal Proc. Mag.，pp. 74-90，1998)。因此将不再进一步描述它们。所述分区在编码器CO的数据库BD中被编组到一起。这样的分区可以是矩形或方 形的形式，抑或其它形式，诸如例如大致的线性形式。能够由选择模块SP选择的例如尺寸8x8的各种宏块分区通过图3中的非限制性 例子来示出。图3A示出具有方形形式的初始分区P1。图;3B示出具有线形形式的初始分区P1。图3C示出具有“ L”形式的初始分区P1。图3D示出具有交叉形式的初始分区P1。图3E示出具有包含垂直、水平、和对角段的折线形式的初始分区P1。图3F示出具有其两端连结以形成点的折线形式的初始分区P1。诸如此类的折线 例如通过位于先前图像中同一位置(同位)的宏块的梯度来确定。图1所示的随后的步骤C2是根据诸如图3所示的那些初始分区之一的所选择的 初始分区Pl来把宏块MB拆分为η个分区P1、P2、……、Pn。这样的拆分通过使用分区算 法的图2所示的宏块分区模块PMB来执行。图4示出在根据图3所示的初始分区Pl来进行拆分之后已经获得的宏块MB部分 (MBpart)。如可以注意到的，前述分区算法按照使得如此获得的分区P1、……、Pn具有如下 情况的这种方式来设计-在宏块MB部分中不重叠；-以及不必然具有与初始分区Pl相同数目的像素和相同的形式。图4A示出包括十六个分区P1、……、P16的分区的宏块MB部分，所有分区均具有 方形的形式和相同数目的像素。
图4B示出包括八个分区Pl……P8的分区的宏块MB部分，所有分区均具有线形的 形式和相同数目的像素。图4C示出包括八个分区Pl……P8的分区的宏块MB部分，除最后的分区P8之夕卜， 所有分区均具有“L”的形式，但是每个具有不同数目的像素。图4D示出包括四个分区Pl……P4的分区的宏块MB部分，几乎所有分区均具有交 叉的形式，但是具有不同数目的像素。图4E示出包括四个分区Pl……P4的分区的宏块MB部分，几乎所有分区均具有包 含垂直、水平、和对角段的折线形式，但是每个具有不同数目的像素。图4F示出包括四个分区Pl……P4的分区的宏块MB部分，所有分区均具有其两端 连结的折线形式，但是每个具有不同数目的像素。在分区步骤C2之后，在图1所示的步骤C3的过程中，分区模块PMB把已刚刚被分 区的宏块MB部分传送至图2所示的预测计算模块PRED。在图1所示的步骤C4的过程中，预测计算模块PRED计算所接收的分区的宏块MB 部分的各种可能的预测。在已注意到编码器CO为内类型的事实之后，预测计算模块PRED 相对于至少最后的先前编码并然后解码的分区，来计算宏块MB部分的每个分区P1、……、 Pn的可能的空间预测。按照特别有利的方式，预测计算模块PRED逐一地预测宏块MB部分的分区，将被预 测的当前分区参照紧邻在它之前的且已经被编码并然后解码的至少一个分区来预测，以便 此后用作基准分区。如此，由于相对于位于将被预测的所述分区的像素附近的基准像素来进行分区的 预测，所以预测距离被最小化。参照图2，根据H. 264/MPEG-4AVC标准来编码这种基准分区，也就是说，它以本身 已知的方式而经受-通过由变换和量化模块MTQ执行的离散余弦变换和量化而进行的编码；-以及然后的、通过由逆变换和量化模块MTQI执行的逆离散余弦变换和逆量化而 进行的解码。在所描述的实施例中，设想了分别与分区的不同遍历顺序相对应的各种类型的空 间预测，其中预测计算模块PRED具有预测分区的宏块MB部分的分区P1、……、Pn的可能 性。换言之，预测计算模块PRED具有按照分区P1、……、Pn被传播的顺序、抑或按照不同 顺序来逐一预测它们的可能性。为此目的，参照图2，预测计算模块PRED包括用于选择将被 预测的分区的遍历顺序的模块SOP。在前述选择之后，且仍在预测步骤C4的过程中，软件模块MA针对将被预测的当前 分区Pj的每个像素η)来计算用于确定多个有用基准像素的函数，所考虑的每个 像素意图相对于所述有用基准像素来预测。诸如此类的有用基准像素是符合一个或多个先 前固定的预测模式的像素。在下文将参照图6至9而描述的预测例子中，有用基准像素是位于离将被预测的 当前像素预定距离处的那些有用基准像素，具体地，是在与该将被预测的当前像素最近的 邻域中的那些有用基准像素。这样的预测模式的选择由此使得可以为了进一步提高预测且 因此编码的精确度、而最大程度地降低将被预测的当前像素P。和一个或多个基准像素之间的预测距离。按照特别有利的方式，前述预测模式构成了能够确定被考虑为位于与将被预测的 当前像素最近的邻域中的预定数目的基准像素的数学函数的特征。正是此函数由软件模块 MA来计算。图5图示出前述预测模式的两种可能的数学表示，所述数学表示针对将被预测的 每个像素来定义被考虑为位于与将被预测的像素最近的邻域中的基准像素的位置和数目。在图5A所示的例子中，数学函数被事先定义，以便针对将被预测的每个当前像素 P。来系统地确定多个有用基准像素，例如下列四个基准像素-位于当前像素P。正上方的最近的邻域中的基准像素Pri；-位于当前像素P。正下方的最近的邻域中的基准像素Pr2；-沿着水平方向、位于当前像素P。左方的最近的邻域中的基准像素Pri；-沿着水平方向、位于当前像素P。右方的最近的邻域中的基准像素pr4。根据图5B所示的另一替代例子，数学函数被事先定义，以便针对将被预测的每个 当前像素P。来确定下列四个附加基准像素-在左上对角方向、位于与当前像素P。最近的邻域中的基准像素；-在右上对角方向、位于与当前像素P。最近的邻域中的基准像素Prfi；-在左下对角方向、位于与当前像素P。最近的邻域中的基准像素!V；-在左下对角方向、位于与当前像素P。最近的邻域中的基准像素Pf现在，将参照图6来描述基于已刚刚提及的最近邻域准则的示例性预测。在此例子中，假定-将被预测的每个分区的宏块MB部分为图4B的MB部分，也就是说，该将被预测的 每个分区的宏块MB部分被拆分为具有线形形式的八个分区P1、……、P8 ；-用于选择分区遍历顺序的模块SOP已经选择了与分区Pl至P8被传播的顺序不 同的遍历顺序；-意图由软件模块MA计算的数学函数被定义为如图5B中一样，其针对将被预测的 每个当前像素P。，具有系统地固定为二的多个基准像素。更确切地说，图2的预测计算模块PRED从左到右地遍历图4B所示、且意图被分配 到初始分区Pl的预测的宏块MB部分的第一线。所选择的第一线与宏块MB部分的最后一 线相对应。然后，软件模块MA针对将被预测的所述分区Pl的每个像素，来计算用于确定位 于与将被预测的当前像素最近的邻域中的两个基准像素的函数。具体地，针对将被预测的分区Pl的每个像素，该数学函数基于如图5B所示而建模 并且易于选择的八个基准像素来确定两个基准像素，已经针对所述两个基准像素而把用于 将它们中的每个与将被预测的当前像素分离开的距离估计为与已经针对其它六个基准像 素而估计的距离相比是最小的。图6A示出在仅仅预测分区Pl的第一、第五和第八像素的情况下(这是为了附图 的清楚)通过前述数学函数而确定的两个基准像素。因此，要注意-分区Pl的第一像素pel被相对于属于相邻宏块(未示出)的垂直基准分区PRV 的两个基准像素而预测，该分区已经被编码且然后解码，如先前解释的这两个基准像素已经被分别确定为在左上对角方向、位于与当前像素Pca最近的邻域中的基准像素；和沿水平 方向、位于当前像素Pca左方的最近邻域中的基准像素；-分区Pl的第五像素p。5被相对于也属于前述垂直基准分区PRV的两个基准像素 而预测这两个基准像素已经被分别确定为在左上对角方向、位于与当前像素Pel最近的邻 域中的基准像素；和沿水平方向、位于当前像素Pcl左方的最近邻域中的基准像素；-分区Pl的第八像素？。8被相对于两个基准像素而预测，其中之一属于前述垂直基 准分区PRV，而其中另一个属于相邻宏块(未示出)的水平基准分区PRH，该分区已经被编 码且然后解码，如先前解释的这两个基准像素已经被分别确定为沿水平方向、位于当前像 素p。8左方的最近邻域中的基准像素；和位于当前像素p。8正上方的最近邻域中的基准像素。一旦分区Pl的所有像素已经如上文所述被预测，则预测计算模块PRED传递第一 预测分区，在其中该第一预测分区由编码器CO保持为最优分区类型的情况下，该第一预测 分区立即由变换和量化模块MTQ编码，并然后由逆变换和量化模块MTQI解码。当这些操作 完成时，获得基准分区I3Rl，如图6B所示。此后，预测计算模块PRED从左到右地遍历宏块MB部分的第二线，并且其意图被分 配到第二分区P2的预测。所选择的第二线是宏块MB部分的第四线。然后，软件模块MA针 对将被预测的所述分区P2的每个像素，来计算用于确定位于与将被预测的当前像素最近 的邻域中的两个基准像素的前述函数。图6B示出在仅仅预测分区P2的第一、第四和第七像素的情况下(这是为了附图 的清楚)选择的两个基准像素。因此，要注意-分区P2的第一像素Pel被相对于属于前述垂直基准分区PRV的两个基准像素而 预测这两个基准像素已经被分别确定为在左上对角方向、位于与当前像素Pel最近的邻域 中的基准像素；和沿水平方向、位于当前像素Pcl左方的最近邻域中的基准像素；-分区P2的第四像素p。4被相对于分别属于前述垂直基准分区PRV和前述水平基 准分区PRH的两个基准像素而预测这两个基准像素已经被分别确定为沿水平方向、位于 当前像素P。4左方的最近邻域中的基准像素；和位于当前像素p。4正上方的最近邻域中的基 准像素；-分区P2的第七像素p。7被相对于两个基准像素而预测，其中之一属于前述垂直 基准分区PRH，而其中另一个属于前述基准分区PRl 这两个基准像素已经被分别确定为位 于当前像素P。7正上方的最近邻域中的基准像素；和位于当前像素Pc7正下方的最近邻域中 的基准像素。一旦分区P2的所有像素已经如上文所述被预测，则预测计算模块PRED传递第二 预测分区，该第二预测分区立即由变换和量化模块MTQ编码，并然后由逆变换和量化模块 MTQI解码。当这些操作完成时，获得基准分区冊2，如图6C所示。此后，预测计算模块PRED从左到右地遍历宏块MB部分的第三线，并且其意图被分 配到第三分区P3的预测。所选择的第三线是宏块MB部分的第二线。然后，软件模块MA针 对将被预测的所述分区P3的每个像素，来计算用于确定位于与将被预测的当前像素最近 的邻域中的两个基准像素的前述函数。图6C示出在仅仅预测分区P3的第一、第二和第四像素的情况下(这是为了附图的清楚)选择的两个基准像素。因此，要注意-分区P3的第一像素Pel被相对于属于前述垂直基准分区PRV的两个基准像素而 预测这两个基准像素已经被分别确定为在左上对角方向、位于与当前像素Pel最近的邻域 中的基准像素；和沿水平方向、位于当前像素Pcl左方的最近邻域中的基准像素；-分区P3的第二像素p。2被相对于分别属于前述垂直基准分区PRV和前述水平基 准分区PRH的两个基准像素而预测这两个基准像素已经被分别确定为沿水平方向、位于 当前像素P。2左方的最近邻域中的基准像素；和位于当前像素p。2正上方的最近邻域中的基 准像素；-分区P3的第四像素p。4被相对于两个基准像素而预测，其中之一属于前述垂直 基准分区PRH，而其中另一个属于前述基准分区PR2 这两个基准像素已经被分别确定为位 于当前像素P。4正上方的最近邻域中的基准像素；和位于当前像素p。4正下方的最近邻域中 的基准像素。预测计算模块PRED传递第三预测分区，该第三预测分区立即由变换和量化模块 MTQ编码，并然后由逆变换和量化模块MTQI解码。当这些操作完成时，获得基准分区PR3 (未 示出)。其它分区P4至P8被按照与上文所描述相同的方式预测，以便获得其预测分
区PR5、PR3、......、PR2、......、PR8、PRl根据与分区Pl至P8的传播顺序不同的二分
(dichotomic)顺序而相继跟随的预测宏块MBpred。这样的预测宏块在图6D中示出。现在，将参照图7来描述基于已刚刚定义的最近邻域准则的、加入了邻域方向准 则的示例性预测。在此例子中，假定-将被预测的每个分区的宏块MB部分为图4C的MB部分，也就是说，该将被预测的 每个分区的宏块MB部分被拆分为具有“L”形式的八个分区P1、……、P8 ；-用于选择分区遍历顺序的模块SOP已经选择了与分区Pl至P8被传播的顺序相 对应的遍历顺序；-意图由软件模块MA计算的数学函数被定义为如图5A中一样，其针对将被预测的 每个像素，具有以下基准像素·此时系统地固定为一的多个基准像素；·在垂直方向、必须位于将被预测的当前像素上方第一个的基准像素。更确切地说，图2的预测计算模块PRED遍历图4C所示、且意图被预测的宏块MB 部分的第一分区P1。然后，软件模块MA针对将被预测的所述分区Pl的每个像素，来计算用 于确定在垂直方向、位于将被预测的像素上方第一个的基准像素的函数。这样的函数按照以下方式来计算。令p(x，y)为将被预测的像素，ρ (x, y)属于当前分区pj，并且|x|为测量用于把 将被预测的像素与基准像素相分离的距离X的值。将使用的基准像素等于ρ (X，y’)，其中 1’ = argmin|y，_y | ,其中 ρ (x, y')属于 pi, i < j。图7A示出在仅仅预测分区Pl的最初八个像素Pel至p。8的情况下(这是为了附图 的清楚)通过前述数学函数而确定的基准像素。
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因此要注意，像素pel至p。8分别相对于在垂直方向、紧邻在它们上方的水平分区 PRH的八个基准像素而预测。一旦分区Pl的所有像素已经如上文所述被预测，则预测计算模块PRED传递第一 预测分区，该第一预测分区立即由变换和量化模块MTQ编码，并然后由逆变换和量化模块 MTQI解码。当这些操作完成时，获得基准分区rai，如图7B所示。此后，预测计算模块PRED遍历意图被预测的宏块MB部分的第二分区。然后，软件 模块MA针对将被预测的所述分区P2的每个像素，来计算用于确定在垂直方向、位于将被预 测的像素上方第一个的基准像素的函数。图7B示出在仅仅预测分区P2的最初七个像素Pel至Pc7和第十三个像素Pel3的情 况下(这是为了附图的清楚)通过前述数学函数而确定的基准像素。因此要注意，像素pel至pc7和p。13分别相对于在垂直方向紧邻在它们上方的基准 分区PRl的八个基准像素而预测。具体地，像素Pel和P。13使用相同基准像素来预测。预测计算模块PRED传递第二预测分区，该第二预测分区立即由变换和量化模块 MTQ编码，并然后由逆变换和量化模块MTQI解码。当这些操作完成时，获得基准分区PR2 (未 示出)。其它分区P3至P8被按照与上文所描述相同的方式预测，以便获得其预测分区rai 至PR8按照分区Pl至P8被传播的顺序而相继跟随的预测宏块MBpred。这样的预测宏块在 图7C中示出。在图7的预测模式的变体中，确定前述数学函数的参数，以针对将被预测的每个 像素来确定分别沿两个预定方向而不是仅仅一个方向、相对于将被预测的当前像素而定位 的两个基准像素。将被考虑的两个基准像素例如是-在水平方向、位于将被预测的当前像素左方第一个的像素；-以及在垂直方向、位于将被预测的当前像素上方第一个的像素。这样的变体在图8中示出，对此仅仅示出第一分区Pl的预测。图8示出在仅仅预测分区Pl的第一、第五和第十一像素Pel、Pc5和Pell的情况下 (这是为了附图的清楚)通过前述数学函数而确定的基准像素。在图7的预测模式的另一变体中，确定前述数学函数的参数，以针对将被预测的 每个像素来确定沿同一预定方向、相对于将被预测的当前像素而定位的两个基准像素。将被考虑的两个基准像素例如是-在垂直方向、位于将被预测的当前像素上方第一个的像素；-以及在垂直方向、位于将被预测的当前像素上方第二个的像素。这样的变体在图9中示出，对此仅仅示出第二分区P2的预测。图9示出在仅仅预测分区P2的第三像素？。3的情况下(这是为了附图的清楚)通 过前述数学函数而确定的基准像素。现在，将参照图10来描述适合于其中将被预测的分区包含延长了基准轮廓CRR的 轮廓CR的情况的预测模式。参照图10，轮廓CRR及其延长部分CR例如沿对角方向Dg而延伸。这样的轮廓以本身已知的方式、通过轮廓检测算法来检测。
在此例子中，假定-将被预测的每个分区的宏块MB部分为图4C的MB部分，也就是说，该将被预测的 每个分区的宏块MB部分拆分为具有“L”形式的八个分区P1、……、P8 ；-用于选择分区遍历顺序的模块SOP已经选择了与分区Pl至P8被传播的顺序相 对应的遍历顺序；-意图由软件模块MA计算的数学函数被确定参数，以便针对将被预测的每个像素 而确定·例如固定为二的多个基准像素； 必须相对于基准轮廓CRR、位于与将被预测的像素相对于将被预测的分区的轮廓 CR的位置相同的位置中的基准像素。图10示出在关于分区P2仅仅预测以下像素的情况下通过前述数学函数而确定的
基准像素-位于轮廓CR左方的第三像素Pc3；-位于轮廓CR上的第四像素Pc4；-以及位于轮廓CR右方的第七像素pc7，这又是为了附图的清楚。参照此附图，用于预测像素p。3的两个基准像素确实是也置于基准轮廓CRR左方的 两个像素。根据变体，这两个像素可以是-在垂直方向、位于将被预测的当前像素上方第一个的像素(PRl的第四水平像 素)；-以及在垂直方向、位于将被预测的当前像素上方第二个的像素(PRH的第四水平 像素)。仍然参照图10，用于预测像素p。4的两个基准像素确实是也置于基准轮廓CRR上 的两个像素。根据变体，这两个像素可以是-在对角方向Dg、位于将被预测的当前像素上方第一个的像素(PRl的第六水平像 素)；-以及在对角方向Dg、位于将被预测的当前像素上方第二个的像素(PRH的第七水 平像素)。仍然参照图10，用于预测像素p。7的两个基准像素确实是也置于基准轮廓CRR右 方的两个像素。根据变体，这两个像素可以是-在垂直方向、位于将被预测的当前像素上方第一个的像素(PRl的第七水平像 素)；-以及在垂直方向、位于将被预测的当前像素上方第二个的像素(PRH的第七水平 像素)。这样，根据已刚刚参照图6至10而描述的预测模式的例子，理解到，由软件模块MA 计算的函数换言之构成了以下规则，该规则使得可以针对将被预测的宏块的给定类型的分 区(方形块、线形、“L”等等)来确定基准像素的具体族。按照特别有利的方式，这样的规则具体地取决于定义它的多个特征(相对于将被 预测的像素的一个或多个基准像素的布置、给定方向中一个或多个基准像素的布置、相对于在将被预测的分区中延长的轮廓的一个或多个基准像素的布置等等)，而可以根据所选 择的分区类型、根据希望的预测精确度抑或根据可用基准像素的数目、根据轮廓的存在等 等进行调整。一旦各种可能的预测已经由预测计算模块PRED计算，则在图1所示的步骤C5的 过程中，图2所示的决定模块DCN遍历图像IE的分区的宏块，并且在此步骤C5中选择用于 编码这些宏块的每个的预测模式。在用于宏块的可能的预测之中，决定模块DCN根据本领 域技术人员所公知的失真比特率准则而选择最优预测。针对将被编码的当前宏块MB，决定模块DCN把图7和8所示的预测模式置于例如
竞争中。如H. ^4/MPEG_4AVC标准中一样，在步骤C6的过程中，每个预测的宏块MBpred被 编码。更确切地说，参照其中示出图像IE的编码的宏块的片段T的图11，每个编码的宏块 包括字段CH1，指定了所考虑的宏块MB的编码类型，在所示实施例的情况下为内(Intra)； 字段CH2，指示了所选择的分区的形式(方形、线形、列、交叉、“L”等等)；字段CH3，指示了 所使用的预测函数；以及字段CH4，对预测的宏块MBpred的残余的值进行编码。一旦此结构编码已经由决定模块DCN执行，则与图像IE的块相对应的残余的系数 (如果它们存在的话)被分派到变换和量化模块MTQ，以经受离散余弦变换，随后是量化。具 有这些量化系数的宏块的片段此后被传送至熵编码模块CE，以便同已经按照与图像IE相 同方式而编码的视频序列的其它图像一起来产生根据本发明而编码的二进制视频流F。如此编码的二进制流F通过通信网络而被传送至远程终端。该远程终端包括图12 所示的、根据本发明的解码器DEC。该二进制流F首先分派至熵解码模块DE，该熵解码模块DE用于与图2所示的熵编 码模块CE执行的过程相逆地进行解码。下面，针对将被重构的每个图像宏块，由模块DE解 码的系数被分派至逆量化和逆变换模块MTQI。然后，图像重构模块RI接收与在根据本发明的编码的步骤C5中由模块DCN(图2) 所产生的数据相对应的解码数据，以处于传送误差内。模块RI实施根据本发明的解码方法 的步骤Dl至D4，诸如图13所示。第一步骤Dl是对在将被解码的图像IE的当前宏块的片段T中编码的数据结构进 行解码。以本身已知的方式，重构模块RI在字段CHl (图11)中确定片段T的数据已经经 受内类型的编码。在此相同步骤的过程中，重构模块RI按照根据本发明的解码方法来确定-取决于字段CH2的、将被重构的初始分区Pl的形式(图7)；-取决于字段CH3的、由决定模块DCN(图2)选择的预测函数。例如，如果初始分区Pl具有如图4C所示的“L”形式、并且最优预测函数是使得可 以执行图7所示的预测的最优预测函数，则重构模块RI据其推导当前宏块的各个分区Pl 至P8将被解码的顺序和与每个分区相关联的预测函数。这样的推导例如通过在解码器DEC 中存储的对应表(未示出)来执行。图13所示的随后的步骤D2是基于在步骤Dl中确定的初始分区Pl来把将被解码 的当前宏块拆分为多个η个分区P1、P2、……、Pn。此分区由在所有方面都与图2所示的 宏块分区模块相类似的宏块分区模块PMB来执行。
在分区步骤D2之后，在图13所示的步骤D3的过程中，分区模块PMB把将被解码 并且已刚刚被分区为η个分区的当前宏块传送至图12所示的分区解码模块DECP。在图13所示的步骤D4的过程中，模块DECP然后根据在步骤Dl中确定的解码顺 序和预测函数来执行η个分区的解码。为此目的，针对将被解码的当前宏块的将被解码的每个分区，解码模块DECP使用 由预测计算模块PRED提供的紧邻在前的一个或多个分区的预测值，如图13所示。实际上，预测计算模块PRED接收先前由重构模块RI解码的分区的值，重构模块RI 把所述值保存在存储器中。使用在图11所示的字段CHl中所指示的内空间预测来解码图像IE的宏块的η个 分区。一旦图像IE的所有宏块都已经被解码，则图像重构模块RI作为来自解码器DEC 的输出而提供与图像IE的解码相对应的图像ID。
权利要求
1.一种用于相对于基准像素组来预测在将被编码的图像(IE)中的至少一个像素组的 分区的方法，其特征在于，所述基准像素组通过计算预定预测模式的函数特征而获得，所获 得的所述基准像素组能够根据分区而变化。
2.根据权利要求1所述的预测方法，其中，当将被预测的分区包含延长了基准轮廓的 轮廓时，预测模式通过针对相对于将被预测的所述分区的轮廓、位于预定位置中的将被预 测的至少一个像素、而选择相对于基准轮廓、位于与将被预测的所述像素相同的位置中的 至少一个基准像素来定义。
3.根据权利要求1或2所述的预测方法，其中，预测模式通过针对将被预测的分区的至 少一个像素、而选择把将被预测的像素分离开预定距离的至少一个基准像素来定义。
4.根据权利要求3所述的预测方法，其中，所述预定距离按照所述基准像素组位于与 将被预测的所述像素最近的邻域中的这种方式来最小化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的预测方法，其中，预测模式通过针对将被预测的 分区的至少一个像素、而选择相对于将被预测的像素、位于预定方向的至少一个基准像素 来定义。
6.一种用于对图像或图像序列编码的方法，所述图像或图像序列用于生成包括代表了 所述图像(IE)之一中至少一个像素组的数据的数据流(F)，所述方法包括以下步骤-把所述像素组拆分为多个分区；-预测所述分区，所述方法的特征在于，所述预测步骤按照根据权利要求1至5中任一项所述的方法来 执行。
7.一种用于对代表了图像或图像序列的数据流(F)解码的方法，所述流(F)包括代表 了所述图像(IE)之一中至少一个像素组的数据，所述方法包括以下步骤-把所述像素组拆分为多个分区；-预测所述分区，所述方法的特征在于，所述预测步骤按照根据权利要求1至5中任一项所述的方法来 执行。
8.一种承载代表了图像或图像序列的数据流(F)的载波信号，所述流(F)包括代表了 所述图像(IE)之一中至少一个像素组的数据，所述数据中的一些数据是相对于基准像素 组的用于所述像素组的分区的预测数据，所述信号的特征在于，所述预测数据与使得能够 获得所述基准像素组的预定预测模式的函数特征相关，所述组的所述基准像素能够根据分 区而变化。
9.一种用于相对于基准像素组来预测在将被编码的图像(IE)中的至少一个像素组的 分区的设备，其特征在于，它包括用于计算预定预测模式的函数特征以获得所述基准像素 组的装置，所述组的所述基准像素能够根据分区而变化。
10.一种用于对图像或图像序列编码的设备(CO)，所述图像或图像序列用于生成包括 代表了所述图像(IE)之一中至少一个像素组的数据的数据流(F)，所述设备包括-用于把所述像素组拆分为多个分区的装置；-用于预测所述分区的装置，所述设备的特征在于，所述预测装置包含在按照根据权利要求9所述的设备的预测设备中。
11.一种用于对代表了图像或图像序列的数据流(F)解码的设备(DEC)，所述流(F)包 括代表了所述图像(IE)之一中至少一个像素组的数据，所述设备包括-用于把所述像素组拆分为多个分区的装置； -用于预测所述分区的装置，所述设备的特征在于，所述预测装置包含在按照根据权利要求9所述的设备的预测设 备中。
12.一种包括指令的计算机程序，所述指令用于当在计算机上执行所述计算机程序时、 实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法之一。
全文摘要
本发明涉及一种相对于基准像素组来预测在将被编码的图像(IE)中的至少一个像素组的分区的方法。根据本发明，所述基准像素组通过计算预定预测模式的函数特征而获得，所获得的所述基准像素组易于根据分区而变化。
文档编号H04N7/34GK102067602SQ200980122620
公开日2011年5月18日 申请日期2009年4月7日 优先权日2008年4月15日
发明者乔尔·琼格, 纪尧姆·拉罗什 申请人:法国电信公司