基于任意形状匹配的图像压缩方法和装置制造方法

基于任意形状匹配的图像压缩方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明的最基本的技术特征是在对当前编码单元进行编码时，按照一种或几种预先规定的匹配模式，在已经完成编码的历史像素（重构像素）集合中进行搜索，逐个找到多个与当前编码中编码单元的像素样值相匹配的最优的匹配串（块）。每个匹配串（块）可以具有任意形状并且可以用两个基本匹配参数，即匹配位置和匹配大小来表征。
【专利说明】基于任意形状匹配的图像压缩方法和装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种数字视频压缩编码及解码系统，特别是包含连续色调图像和非连 续色调图像的数字复合图像和视频的编码及解码的方法和装置。
[0002]

【背景技术】
[0003] 随着云-移动计算、智能网络电视（IPTV)、无线显示连接（WIFI Display等）的发 展与普及，多计算机之间、计算机主机与其他数字设备(如智能电视、智能手机、平板电脑 等）之间及各种各类数字设备之间的互联已经成为现实并越来越成为一种主流趋势。这使 得服务器端("云"或"云片"）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很大，以平板电脑2048x1536像素分辨率且60帧/秒刷新率的24位 真彩色屏幕图像为例，需要传输的数据达每秒2048x1536x60x24=4320兆比特，如此多的数 据要想在当前的网络条件下实现实时传输是不可能的，因此有效的数据压缩必不可少。
[0004] 以计算机屏幕图像为代表的数字复合图像和视频的突出特点是包含文字、图形、 线段及自然图像。其中，文字、图形、线段一般由计算机生成，具有非连续色调的特性，而自 然图像是由摄像机拍摄得到的，具有连续色调的特性。当前，对自然图像和视频的压缩编码 已经比较成熟，有许多既定的标准可采用。这些标准基本采用预测编码与变换编码及量化 编码结合的混合编码的框架，但他们对屏幕图像的压缩效果较差，必须寻求更适合于屏幕 图像压缩的算法来实现有效压缩。
[0005] 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 正在制定中的最新国际视频压缩标准HEVC (High Efficiency Video Coding)的一个主要目 标。
[0006] 屏幕图像的数字视频信号的自然形式是图像的序列。一幅图像通常是由若干像素 组成的矩形区域，如果一个数字视频信号每秒有50幅图像，那么一个30分钟的数字视频信 号就是个由30x60x50 = 90000幅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幅一幅图像进行编码。在任一时刻， 正在编码中的那一幅图像称为当前编码图像。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幅一幅图像的压缩码流进行解码。在任一时刻，正在解码中的那一 幅图像称为当前解码图像。当前编码图像或当前解码图像都统称为当前图像。
[0007] 在几乎所有视频图像编码的国际标准如MPEG-1/2/4, H. 264/AVC以及HEVC中，对 一幅图像进行编码时，都是把一幅图像划分成若干块MxM像素的子图像，称为"编码单元 (Coding Unit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Μ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个编码单元依次进行编 码。同样，解码时也是对各个编码单元依次进行解码，最终重构出整个视频图像序列。
[0008] 为适应一幅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，一幅图像内各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，一幅图像总是先划分成大小完全相同具有AW像素的"最大编 码单元（Largest Coding Unit简称IXU)"，然后每个IXU进一步划分成1个或4个或16个 或64个大小完全相同的⑶。例如，一幅图像先划分成大小完全相同的64x64像素的LCU 0V = 64)。然后，其中有些IXU本身就是一个64x64像素的⑶，也就是对1个64x64像素的 ⑶（称为深度为1的⑶，一个⑶有AW个像素，这一个⑶组成一个深度为1的划分）进行 编码。有些IXU则被划分成4个32x32像素的⑶，也就是对4个32x32像素的⑶（称为深 度为2的⑶，每个⑶有

【权利要求】
1. 一种图像编码方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1)像素特性分析评估、前处理和编码方式选择步骤；对当前CU和邻近CU的像素 样值特性进行分析评估，对输入像素样值进行必要的前处理，预先判断任意形状匹配编码 方式是否适合用来对当前CU进行编码，本步骤是可选的，即可以跳过本步骤，直接进入下 一步骤； 步骤2)任意形状匹配编码步骤；使用任意形状匹配编码方式和已编码的历史像素（重 构像素）暂存区（也称为参考像素样值集）对当前⑶进行任意形状匹配编码运算；所述任 意形状匹配编码的输入是输入原始像素或其经过前处理的像素；所述任意形状匹配编码的 输出是匹配串（块）的匹配位置及匹配大小或其变体，未匹配像素值或其变体，匹配残差和 其他任意形状匹配编码结果参数和变量；所述匹配位置是用来表示与所述当前CU中匹配 当前像素值相匹配的匹配参考像素值在所述参考像素样值集内的什么位置的变量参数；所 述任意形状匹配编码方式以可变大小的像素样值串或块(称为匹配当前串或匹配当前块， 其位置既可用一个2维坐标也可用一个线性地址来表示)为单位进行匹配编码，所述匹配参 考像素值形成所述参考像素样值集内的一个匹配串或匹配块，称为匹配参考串或匹配参考 块，其位置也是既可用一个2维坐标也可用一个线性地址来表示，因而在所述任意形状匹 配编码方式中，所述匹配位置既可用匹配参考串（块）的2维坐标与匹配当前串（块）的2 维坐标之差也可用匹配参考串（块）的线性地址与匹配当前串（块）的线性地址之差，通 称为位移矢量来表示；由于匹配参考串（块）的大小(等于匹配当前串（块）的大小）是可 变的，所以还需要另一个称为匹配大小的变量参数来表示其大小；所述未匹配像素值是依 据预先确定的匹配准则在所述参考像素样值集内未找到匹配的输入原始像素样值或其经 过前处理的像素样值；所述未匹配像素值是一个输入原始像素样值或其经过前处理的像素 样值，所以也可以用其在当前CU中的位置来表示；所述未匹配像素值也可以用一个通过计 算得到的有损或无损的仿匹配样值来近似；如果匹配大小为1，这个匹配串（块)也可以作为 未匹配像素值来处理；所述匹配残差是输入原始像素样值与所述匹配参考像素值之差，如 果任意形状匹配编码方式预先确定的匹配准则是绝对精确的无损匹配，则所述匹配残差为 零，即这种任意形状匹配编码方式就没有匹配残差作为输出，如果一种任意形状匹配编码 方式预先确定的匹配准则是近似的有损匹配，则所述匹配残差可能不为零，另一种有损匹 配的情形是首先对输入原始像素样值进行样值量化、颜色量化或者基于颜色的像素聚类、 用调色板和索引来近似表示输入原始像素的颜色的前处理，然后再进行任意形状匹配编 码，在这种情形，由于样值量化、颜色量化或者基于颜色的像素聚类、调色板和索引表示的 像素是有损的，即使任意形状匹配编码本身是无损的，所述匹配残差（即输入原始像素样值 与所述匹配参考像素值之差）也可能不为零；对所述当前CU进行任意形状匹配编码的最基 本和本质的结果是I(I彡〇)个匹配串（块）和J(J彡〇)个未匹配像素值，输出I对(匹 配位置，匹配大小）和J个未匹配像素值；所述I个匹配串（块）和J个未匹配像素值无缝 拼接正好形成当前编码CU完整的正方形状； 步骤3)其余的匹配方式和各种常用技术编码与重构运算步骤，完成当前⑶的所有其 余编码和重构运算，对输入视频图像的输入原始像素、各种参数和变量进行其他匹配方式 和各种常用技术的编码与重构运算以及熵编码运算；所述其余的匹配方式是指编码方法中 不同于所述步骤2)进行的任意形状匹配编码的匹配方式；本步骤的输入是上述步骤1)和 步骤2)的输出和输入原始像素以及来自所述参考像素样值集的参考像素；本步骤的输出 是重构像素(包括完全重构像素和不同程度的部分重构像素）和含任何形状匹配编码结果 和其他编码结果的压缩码流；所述重构像素放入所述参考像素样值集之中，用作后续任意 形状匹配编码运算、其余的匹配方式和各种常用技术编码与重构运算步骤所需要的参考像 素；所述压缩码流是本编码方法的最后输出，包含了对应的解码方法进行解码与重构所需 要的全部语法元素，特别是匹配位置及匹配大小或其变体、未匹配像素值或其变体等语法 元素。
2. -种图像解码方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1)压缩码流数据解析与部分解码步骤；对输入的含任意形状匹配编码的匹配位 置及匹配大小或其变体、未匹配像素值或其变体的压缩数据以及所有其他语法元素压缩数 据的压缩码流进行熵解码，并解析出熵解码得到的各种数据的意义，对一部分语法元素，特 别是与任意形状匹配编码有关的语法元素，进行熵解码后的部分解码；把解析和部分解码 后得到的匹配位置及匹配大小或其变体、未匹配像素值或其变体等任意形状匹配参数输出 给后续任意形状匹配解码步骤；把解析得到的所有其他语法元素如与任意形状匹配残差、 其余的匹配方式的匹配模式和匹配参数、各种常用技术的编码结果等有关的语法元素的熵 解码结果输出数据（即熵解码的结果）输出给后续其余的匹配方式和各种常用技术解码与 重构运算步骤；特别是，依据从压缩码流数据中解析得到的信息或者依据从压缩码流数据 中解析得到的信息再加上对当前CU以及邻近CU的特性进行分析评估的结果，决定是否对 当前CU进行任意形状匹配解码；如果决定对当前CU进行任意形状匹配解码，则顺序执行下 一步骤，否则，跳至步骤3); 步骤2)任意形状匹配解码步骤；使用任意形状匹配解码方式和已完成解码的历史像 素(重构像素)暂存区(也称为参考像素样值集)对当前CU进行任意形状匹配解码运算；所述 任意形状匹配解码运算的输入是在步骤1)中从压缩码流数据中解析和解码得到的I(I> 0)对(匹配位置，匹配大小）或其变体和J(J> 0)个未匹配像素值或其变体等任意形状匹 配参数；所述匹配位置是用来表示从参考像素样值集内的什么位置复制匹配参考样值并将 其粘贴到当前CU的匹配当前样值的位置；任意形状匹配解码方式以可变大小的像素样值 串或块(称为匹配当前串或匹配当前块，其位置既可用一个2维坐标也可用一个线性地址 来表示）为单位进行任意形状匹配解码，所述匹配参考样值形成所述参考像素样值集内的 一个匹配串（块），称为匹配参考串（块），其位置也是既可用一个2维坐标也可用一个线 性地址来表示，因而在任意形状匹配解码方式中，所述匹配位置既可用匹配参考串（块）的 2维坐标与匹配当前串（块）的2维坐标之差也可用匹配参考串（块）的线性地址与匹配 当前串（块）的线性地址之差，通称为位移矢量来表示，由于匹配参考串（块）的大小(等 于匹配当前串（块）的大小)是可变的，所以还需要另一个称为匹配大小的变量参数来表示 其大小；所述未匹配像素值是直接从压缩码流数据中解析和解码得到的像素值并将其粘贴 到当前CU的当前解码中像素值的位置，所述未匹配像素值通常不存在于所述参考像素样 值集；如果从压缩码流数据中解析和解码得到的不是未匹配像素值本身而是未匹配像素值 的位置，那么就把未匹配像素值的位置输出到后续步骤3)以计算仿匹配像素值；所述任意 形状匹配解码运算的输出是所述匹配当前样值(在数值上与匹配参考样值相等）加上所述 未匹配像素值(或其位置）；所述匹配当前样值和可能存在的所述未匹配像素值(或其位置） 全部合起来就构成所述当前CU的完整的任意形状匹配解码输出；最后得到的I(I> 0)个 匹配串（块）和J(J> 0)个未匹配像素值无缝拼接正好形成当前解码CU完整的正方形 状；进行任意形状匹配解码运算时，首先确定匹配参考样值在历史像素（重构像素）暂存模 块(也称为参考像素样值集）中所处的位置以及确定由匹配参考样值构成的匹配区域（匹配 区域可以是匹配串或匹配块）的形状大小，然后从所述位置复制所述形状大小的所述匹配 区域内的匹配参考样值，并将所述匹配参考样值移动和粘贴到当前解码中匹配当前样值的 位置，复原出匹配当前样值；本模块的输出是所有复原的所述匹配当前样值以及可能的未 匹配像素值； 步骤3)其余的匹配方式和各种常用技术解码与重构运算步骤，完成当前⑶的所有其 余解码和重构运算，对当前解码中匹配串（或匹配块)或当前解码中CU的各种参数和变量进 行其他匹配方式和各种常用技术的解码和重构运算；所述其他匹配方式是指解码方法中不 同于所述步骤2)进行的任意形状匹配解码的匹配方式；本步骤的输入是上述步骤1)输出 的所有其他语法元素如匹配残差的熵解码输出数据和步骤2)的输出即所述匹配当前样值 加上可能存在的所述未匹配像素值(或其位置)，以及来自所述参考像素样值集内的参考像 素；本步骤的输出是重构像素(包括完全重构像素和不同程度的部分重构像素）；所述重构 像素放入所述参考像素样值集之中，用作后续任意形状匹配解码运算、其余的匹配方式和 各种常用技术解码与重构运算步骤所需要的参考像素；所述完全重构像素也是本解码方法 的最后输出。
3. -种图像编码装置，其特征在于包括以下模块： 模块1)像素前处理和任意形状匹配编码模块：对输入视频图像像素值施行像素前处 理和任意形状匹配编码，产生并输出匹配串（块）的匹配位置及匹配大小或其变体，未匹配 像素值或其变体，匹配残差和其他任意形状匹配编码结果参数和变量；所述匹配位置是用 来表示与所述当前CU中匹配当前像素值相匹配的匹配参考像素值在历史像素（重构像素） 暂存模块(也称为参考像素样值集）内的什么位置的变量参数；所述任意形状匹配编码方式 以可变大小的像素样值串或块(称为匹配当前串或匹配当前块，其位置既可用一个2维坐 标也可用一个线性地址来表示）为单位进行匹配编码，所述匹配参考像素值形成所述参考 像素样值集内的一个匹配串或匹配块，称为匹配参考串或匹配参考块，其位置也是既可用 一个2维坐标也可用一个线性地址来表示，因而在所述任意形状匹配编码方式中，所述匹 配位置既可用匹配参考串（块）的2维坐标与匹配当前串（块）的2维坐标之差也可用匹 配参考串（块）的线性地址与匹配当前串（块）的线性地址之差，通称为位移矢量来表示； 由于匹配参考串（块）的大小（等于匹配当前串（块）的大小）是可变的，所以还需要另一 个称为匹配大小的变量参数来表示其大小；所述未匹配像素值是依据预先确定的匹配准则 在所述参考像素样值集内未找到匹配的输入原始像素样值或其经过前处理的像素样值；所 述未匹配像素值是一个输入原始像素样值或其经过前处理的像素样值，所以也可以用其在 当前CU中的位置来表示；所述未匹配像素值也可以用一个通过计算得到的有损或无损的 仿匹配样值来近似；如果匹配大小为1，这个匹配串（块）也可以作为未匹配像素值来处理； 所述匹配残差是输入原始像素样值与所述匹配参考像素值之差，如果任意形状匹配编码方 式预先确定的匹配准则是绝对精确的无损匹配，则所述匹配残差为零，即这种任意形状匹 配编码方式就没有匹配残差作为输出，如果一种任意形状匹配编码方式预先确定的匹配准 则是近似的有损匹配，则所述匹配残差可能不为零，另一种有损匹配的情形是首先对输入 原始像素样值进行样值量化、颜色量化或者基于颜色的像素聚类、用调色板和索引来近似 表示输入原始像素的颜色的前处理，然后再进行任意形状匹配编码，在这种情形，由于样值 量化、颜色量化或者基于颜色的像素聚类、调色板和索引表示的像素是有损的，即使任意形 状匹配编码本身是无损的，所述匹配残差（即输入原始像素样值与所述匹配参考像素值之 差)也可能不为零；对所述当前CU进行任意形状匹配编码的最基本和本质的结果是I(I> 0)个匹配串（块）和J(J> 0)个未匹配像素值，输出I对（匹配位置，匹配大小）和J个 未匹配像素值；所述I个匹配串（块）和J个未匹配像素值无缝拼接正好形成当前编码CU 完整的正方形状； 模块2)其余的匹配方式和各种常用技术编码与重构模块：对输入视频像素、各种参数 和变量施行其他匹配方式和各种常用技术的编码与重构运算以及熵编码运算；所述其余的 匹配方式是指编码装置中不同于所述模块1)施行的任意形状匹配编码的匹配方式；本模 块的输入是所述模块1)的输出、原始的所述输入视频像素和来自所述参考像素样值集的参 考像素；本模块的输出是重构像素值(包括完全重构像素和不同程度的部分重构像素）和含 任何形状匹配编码结果和其他编码结果的压缩码流；所述重构像素值放入已重构参考像素 值暂存模块中，用作后续任意形状匹配编码运算、其余的匹配方式和各种常用技术编码和 重构运算所需要的参考像素值；所述压缩码流是本编码装置的最后输出，包含了对应的解 码方法进行解码与重构所需要的全部语法元素，特别是匹配位置及匹配大小或其变体、未 匹配像素值或其变体等语法元素； 模块3)历史像素（重构像素）暂存模块：也称为参考像素样值集，暂存已重构的像素 值，即在编码过程中到当前编码中⑶或当前编码中匹配区域(可以是匹配串或匹配块）的 开始位置为止的已重构像素值，用作当前和后续任意形状匹配编码的参考像素值，也用作 对当前和后续⑶施行其余的匹配方式和各种常用技术的编码和重构运算时所需要的参考 像素值；重构像素值通常是经历过多道工序后才达到完全的重构的；因此，参考像素样值 集内存储的重构像素值一般包括不同种类的完全重构像素和不同程度的部分重构像素即 仅经历过部分工序的重构像素；不同的匹配模式可以采用同一种类的重构像素作为参考像 素，也可以采用不同种类的重构像素作为参考像素；同一匹配模式中，也可以在不同的匹配 位置采用不同种类的重构像素作为参考像素。
4. 一种图像解码装置，其特征在于包括以下模块： 模块1)码流数据解析与部分解码模块：对输入的含任意形状匹配编码的匹配位置及 匹配大小或其变体、未匹配像素值或其变体的压缩数据以及所有其他语法元素压缩数据的 压缩码流施行熵解码，并解析出熵解码得到的各种数据的意义，对一部分语法元素，特别是 与任意形状匹配编码有关的语法元素，进行熵解码后的部分解码；把解析和部分解码后得 到的匹配位置及匹配大小或其变体、未匹配像素值或其变体等任意形状匹配参数送往任意 形状匹配解码模块；把解析得到的匹配残差等其他任意形状匹配编码结果、其余的匹配方 式的匹配模式和匹配参数、各种常用技术的编码结果等的语法元素的熵解码结果输出数据 (即熵解码的结果）送往其余的匹配方式和各种常用技术解码与重构模块； 模块2)任意形状匹配解码模块：根据所述匹配位置及匹配大小或其变体、未匹配像 素值或其变体等任意形状匹配参数施行任意形状匹配解码运算；本模块的输入是所述模块 1)输出的从压缩码流数据中解析和解码得到的I(I>〇)对（匹配位置，匹配大小）或其 变体和J(J>〇)个未匹配像素值或其变体等任意形状匹配参数；所述匹配位置是用来表 示从参考像素样值集内的什么位置复制匹配参考样值并将其粘贴到当前CU的匹配当前样 值的位置；任意形状匹配解码方式以可变大小的像素样值串或块(称为匹配当前串或匹配 当前块，其位置既可用一个2维坐标也可用一个线性地址来表示）为单位进行任意形状匹 配解码，所述匹配参考样值形成所述参考像素样值集内的一个匹配串（块），称为匹配参考 串（块），其位置也是既可用一个2维坐标也可用一个线性地址来表示，因而在任意形状匹 配解码方式中，所述匹配位置既可用匹配参考串（块）的2维坐标与匹配当前串（块）的 2维坐标之差也可用匹配参考串（块）的线性地址与匹配当前串（块）的线性地址之差， 通称为位移矢量来表示，由于匹配参考串（块）的大小（等于匹配当前串（块）的大小）是 可变的，所以还需要另一个称为匹配大小的变量参数来表示其大小；所述未匹配像素值是 直接从压缩码流数据中解析和解码得到的像素值并将其粘贴到当前CU的当前解码中像素 值的位置，所述未匹配像素值通常不存在于所述参考像素样值集；如果从压缩码流数据中 解析和解码得到的不是未匹配像素值本身而是未匹配像素值的位置，那么就把未匹配像素 值的位置输出到后续步骤3)以计算仿匹配像素值；所述任意形状匹配解码运算的输出是 所述匹配当前样值(在数值上与匹配参考样值相等）加上所述未匹配像素值(或其位置）；所 述匹配当前样值和可能存在的所述未匹配像素值(或其位置）全部合起来就构成所述当前 ⑶的完整的任意形状匹配解码输出；最后得到的I(I彡0)个匹配串（块）和J(JSO) 个未匹配像素值无缝拼接正好形成当前解码CU完整的正方形状；施行任意形状匹配解码 运算时，首先确定匹配参考样值在历史像素（重构像素）暂存模块(也称为参考像素样值 集）中所处的位置以及确定由匹配参考样值构成的匹配区域（匹配区域可以是匹配串或匹 配块）的形状大小，然后从所述位置复制所述形状大小的所述匹配区域内的匹配参考样值， 并将所述匹配参考样值移动和粘贴到当前解码中匹配当前样值的位置，复原出匹配当前样 值；本模块的输出是所有复原的所述匹配当前样值以及可能的未匹配像素值； 模块3)其余的匹配方式和各种常用技术解码和重构模块：对当前解码中匹配串（或匹 配块)或当前解码中CU的各种参数和变量施行其他匹配方式和各种常用技术的解码和重构 运算；所述其他匹配方式是指解码装置中不同于所述模块2)施行的任意形状匹配解码的 匹配方式；本模块的输出是重构像素值(包括完全重构像素值和不同程度的部分重构像素 值）；所述重构像素值放入已重构参考像素值暂存模块中，用作后续匹配解码运算、其余的 匹配方式和各种常用技术解码和重构运算所需要的参考像素值；所述完全重构像素值也是 本解码装置的最后输出； 模块4)历史像素（重构像素）暂存模块：也称为参考像素样值集，暂存已重构的像素 值，即在解码过程中到当前解码中⑶或当前解码中匹配区域(可以是匹配串或匹配块）的 开始位置为止的已重构像素值，用作当前和后续任意形状匹配解码的参考像素值，也用作 对当前和后续⑶施行其余的匹配方式和各种常用技术的解码和重构运算时所需要的参考 像素值；重构像素值通常是经历过多道工序后才达到完全的重构的；因此，参考像素样值 集内存储的重构像素值一般包括不同种类的完全重构像素和不同程度的部分重构像素即 仅经历过部分工序的重构像素；不同的匹配模式可以采用同一种类的重构像素作为参考像 素，也可以采用不同种类的重构像素作为参考像素；同一匹配模式中，也可以在不同的匹配 位置采用不同种类的重构像素作为参考像素。
5.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于所述各步骤分解和细化成以下步骤： 步骤1)读入一个大小为NxN像素的最大编码单元即IXU的原始像素； 步骤2)把变量M的初始值设为N;所述变量M表示所述LCU的当前划分中的一个编码 单元即⑶的大小是MxM像素； 步骤3)对所述LCU进行基于颜色的像素聚类；针对后续的预测步骤和匹配步骤的需 要，可以分别进行像素聚类或者不进行像素聚类； 步骤4)对1个MxM像素的⑶的经过或未经过像素聚类的像素样值进行基于邻近像素 样值的帧内预测编码和基于方块的帧间预测编码，统称为预测编码，产生出（1)预测残差和 (2)预测模式和运动矢量；预测编码中需要尝试多种帧内预测模式和多种帧间预测模式(统 称为预测模式）；每一种预测模式都会产生相应的预测残差并经历后续步骤9)、10)、11)、 12)的运算； 步骤5)对所述⑶的经过或未经过像素聚类的像素样值进行任意形状匹配编码，产生 出（1)匹配残差和（2)匹配串（块）的匹配位置p和匹配大小s;所述任意形状匹配编码的过 程是：按照一种或几种预先规定的匹配模式，在已经完成编码的历史像素集合中搜索，逐个 找到多个与所述CU中的像素样值相匹配的最优的匹配串（块);所述多个匹配串（块)无缝拼 接形成所述CU完整的正方形状；如果所述匹配是精确的无损匹配，则无所述匹配残差(所 述匹配残差为零）；如果所述匹配是近似的有损匹配，则所述匹配残差不为零，一般需要对 所述匹配残差进行后续的可选的变换编码步骤以及量化编码步骤，但如果匹配残差很小， 也可以把所述匹配残差视为零而不进行后续的可选的变换编码步骤以及量化编码步骤；如 果本步骤采用了多种预先规定的匹配模式，则每一种匹配模式都会产生相应的匹配残差并 经历后续步骤9)、10)、11)、12)的运算； 步骤6)如果一个所述匹配串（块)的匹配大小s大于某个阈值S，则跳至步骤8)，否则， 这个所述匹配串（块）是一个短匹配串（块)，对其进行如下的二级短匹配编码：在一个代表 像素缓存(其中每个代表像素及像素样值都有一个序号）中搜索是否能找到匹配串（称为二 级匹配串）；如果能找到二级匹配串，就输出所述二级匹配串的匹配序号（即所述二级匹配 串的第一个像素样值在所述代表像素缓存中的序号)及匹配长度，否则，输出原来步骤5)产 生的在所述历史像素中找到的所述匹配串的匹配位置及匹配大小；S=O就是仅对未匹配 像素样值进行二级短匹配编码，S= 1，就是仅对未匹配像素样值和匹配大小为1的匹配串 (块）进行二级短匹配编码； 步骤7)更新代表像素缓存；如果这个所述短匹配串的匹配大小s=0,也就是在步骤5) 和步骤6)都没有找到任何匹配导致所述CU中当前编码中像素样值成为未匹配像素样值， 那么就要根据某种预先确定的规则来决定是否把所述未匹配像素样值放入所述代表像素 缓存，并且决定是否要从所述代表像素缓存中删除某个像素样值； 步骤8)选择匹配编码的输出：如果这个所述匹配串（块)的匹配大小s= 0,则输出所述 未匹配像素样值，否则，如果步骤6)在所述代表像素缓存中找到所述二级匹配串，则输出所 述二级匹配串的匹配序号及匹配长度，否则，输出原来步骤5)找到的这个所述匹配串（块） 的匹配位置及匹配大小； 步骤9)对步骤4)和5)产生的所述预测残差和所述匹配残差进行变换编码，产生出变 换系数；变换编码是分别可选的，也就是如果对所述预测残差进行变换编码达不到更好的 数据压缩效果，就不对所述预测残差进行变换编码，如果对所述匹配残差进行变换编码达 不到更好的数据压缩效果，就不对所述匹配残差进行变换编码； 步骤10)对所述预测残差的所述变换系数(在前一步骤进行了变换编码的情形)或所述 预测残差本身（在前一步骤不进行变换编码的情形）进行量化编码，产生量化预测变换系数 或量化预测残差；对所述匹配残差的所述变换系数(在前一步骤进行了变换编码的情形）或 所述匹配残差本身（在前一步骤不进行变换编码的情形）进行量化编码，产生量化匹配变换 系数或量化匹配残差；在无损编码的情形，量化编码运算是等同运算，不产生任何实际的量 化效果； 步骤11)对步骤4)、9)、10)的预测-变换-量化编码方式（即基于预测的编码方式， 简称为预测方式）的结果进行所述预测方式的逆运算，并且对步骤5)、9)、10)的匹配-变 换-量化编码方式（即基于匹配的编码方式，简称为匹配方式）的结果进行所述匹配方式的 逆运算，得到所述CU的对应于多种所述预测模式和多种所述匹配模式的多种初步重构像 素，用于后续步骤13)的率-失真成本计算，并在后续步骤16)确定了对所述LCU的最优划 分及其对各CU的最优编码方式之后，对所述最优划分的所有初步重构像素进行去块效应 滤波和像素补偿运算的后处理，然后把经后处理的各重构⑶的像素放入历史像素(重构像 素）暂存区，用作后续匹配编码、预测编码和重构的参考像素； 步骤12)对步骤4)产生的所述预测模式和运动矢量、步骤8)产生的所述匹配编码的 输出、以及步骤10)产生的所述量化预测变换系数、量化预测残差、量化匹配变换系数和量 化匹配残差进行熵编码并产生压缩码流的比特率；熵编码也包括对预测模式、运动矢量、匹 配模式、匹配位置、匹配大小、匹配序号、匹配长度、未匹配像素样值、量化预测变换系数、量 化预测残差、量化匹配变换系数、量化匹配残差等熵编码对象的样值先进行基于1维或2维 邻近样值的差分编码或索引编码，以去除样值之间的相关性，提高熵编码的效率； 步骤13)从所述CU的所述原始像素、所述多种初步重构像素及其压缩码流的比特率或 者比特率估计值,计算得到率-失真成本,根据率-失真性能选择所述CU的最优编码方式 (基于匹配的编码方式还是基于预测的编码方式)、最优匹配模式或最优预测模式并暂存所 述CU的最优压缩码流数据； 步骤14)判断是否已经完成对当前划分中所有MxM像素CU的编码，如果是，则顺序执 行下一步骤，否则跳至步骤4)开始下一个MxM像素⑶的编码； 步骤15)判断是否M已经达到预先设定的最小值，如果是，则顺序执行下一步骤，否则， 把M减半（即划分的深度加1 )，然后跳至步骤4)开始下一个深度的划分中所有MxM像素⑶ 的编码； 步骤16)从已完成的多个不同深度(不同大小MxM像素的CU)的划分的编码结果中，根 据率-失真性能选择一个最优的MxM像素的CU的划分并输出该划分相应的压缩码流数据； 步骤17)判断是否已完成所有LCU的编码，如果是，则结束编码，否则回到步骤1)，开始 对下一个IXU的编码。
6.根据权利要求2所述的解码方法，其特征在于所述各步骤分解和细化成以下步骤： 步骤1)读入图像的部分压缩码流数据； 步骤2)进行一个编码单元即CU的熵解码，得到所述CU的头信息和数据信息；头信息 包括所述⑶编码时采用的是预测方式还是匹配方式；所述⑶采用了哪种任意形状匹配模 式，或所述CU采用了基于邻近像素样值的帧内预测还是采用了基于方块的帧间预测；是否 进行逆变换解码；熵解码也包括对预测模式、运动矢量、匹配模式、匹配位置、匹配大小、匹 配序号、匹配长度、未匹配像素样值、量化变换系数、量化预测残差、量化匹配残差等熵解码 对象的基于1维或2维邻近样值的差分解码或索引解码；在匹配模式下，所述CU可以由一 个或多个匹配串（块）拼接组成，每个匹配串（块）都要经历后续步骤6)、7)、8)的运算； 步骤3)对所述量化变换系数或量化预测残差或量化匹配残差进行反量化解码，产生出 变换系数或预测残差或匹配残差； 步骤4)如果前一步骤产生的是变换系数，则进行逆变换解码，产生出预测残差或匹配 残差，否则，顺序执行下一步骤； 步骤5)如果步骤3)或4)产生的是预测残差，则进行基于邻近像素样值的帧内预测解 码或基于方块的帧间预测解码，统称为预测解码，产生出所述预测方式的初步重构像素，然 后跳至步骤9)，否则，顺序执行下一步骤； 步骤6)如果步骤2)熵解码得到的一个所述匹配串（块）是由匹配序号及长度来表示 的，则进行短匹配解码，从一个代表像素存储中复制得到短匹配串的像素样值； 步骤7)更新所述代表像素缓存；如果所述匹配串（块）的匹配大小s=0,也就是步骤2) 熵解码得到一个未匹配像素样值，那么就要根据某种预先确定的规则来决定是否把所述未 匹配像素样值放入所述代表像素缓存，并且决定是否要从所述代表像素缓存中删除某个像 素样值； 步骤8)任意形状匹配解码；根据步骤2)得到的任意形状匹配模式，把可以具有任意形 状的匹配串（块）移动和粘贴到所述CU的当前被匹配串（块）的位置，再加上来自步骤3)或 4)的所述匹配残差，产生出所述匹配方式的初步重构像素；所述任意形状的匹配串（块）可 以是来自步骤2)的所述未匹配像素样值，或者是来自步骤6)的所述短匹配串，或者是来自 历史像素暂存区中由匹配位置P和匹配大小s这两个匹配参数决定的匹配串（块）； 步骤9)对所述预测方式的初步重构像素或所述匹配方式的初步重构像素进行去块效 应滤波和像素补偿运算的后处理，然后把经所述后处理的所述CU的重构像素放入历史像 素(重构像素）暂存区，用作后续任意形状匹配解码和预测解码的参考像素； 步骤10)输出所述⑶的所述重构像素； 步骤11)判断是否已经完成对一个LCU中所有CU的压缩码流数据的解码，如果是，则 顺序执行下一步骤，否则回到步骤1)，开始对下一个CU的解码； 步骤12)判断是否已经完成对所有LCU的压缩码流数据的解码，如果是，则结束解码， 否则回到步骤1)，开始对下一个LCU的解码。
7.根据权利要求3所述的编码装置，其特征在于所述各模块分解和细化成以下模块： 模块1)可以存储当前编码中最大编码单元即LCU中一种深度的划分中至少一个编码 单元即CU的像素的存储模块； 模块2)预测编码模块：对输入像素施行基于邻近像素样值的帧内预测编码和基于方 块（block)的帧间预测编码，并输出（1)预测残差和（2)预测模式和运动矢量；本模块可施 行多种帧内预测模式和多种帧间预测模式(统称为预测模式）下的编码； 模块3)基于颜色的像素聚类模块：把所述输入像素中某些很接近的颜色合并成一个 颜色，以提高后续的匹配编码的效率，找到尺寸更大，误差更小的匹配串（块）；在原有颜色 已经比较少的情形，或者进行超高品质编码和无损编码的情形，此模块可以被旁路； 模块4)任意形状匹配搜索编码模块：对经过或未经过像素聚类的所述输入像素样值 施行任意形状匹配编码，并输出（1)匹配残差、（2)多个匹配串（块）的匹配位置p和匹配大 小s、（3)匹配统计信息；本模块可施行一种或多种匹配模式下的编码； 模块5)短匹配搜索模块：如果所述任意形状匹配搜索编码模块搜索到的某个所述匹 配串的匹配大小s小于或等于某个阈值S，则再施行二级短匹配搜索和编码，即在一个代表 像素缓存模块(其中每个像素样值都有一个序号）中搜索是否能找到匹配串（称为二级匹配 串）；如果能找到二级匹配串，就输出所述二级匹配串的匹配序号（即所述二级匹配串的第 一个像素样值在所述代表像素缓存模块中的序号）及匹配长度，否则，输出原来所述任意形 状匹配搜索编码模块输出的在历史像素中找到的所述匹配串的匹配位置P及匹配大小s; 匹配序号可以用比匹配位置更少的比特数来表示，因而可以提高编码效率；S=O就是仅对 未匹配像素样值进行二级短匹配编码，S= 1，就是仅对未匹配像素样值和匹配大小为1的 匹配串（块）进行二级短匹配编码； 模块6)代表像素缓存模块：存储用于短匹配搜索的代表像素；此模块可以含有一个候 选代表像素缓存单元；此模块可以为空；在这种情形，就不施行短匹配搜索，也没有所述短 匹配搜索模块和代表像素更新模块； 模块7)代表像素更新模块：如果所述匹配串的匹配大小s=0,也就是所述任意形状匹 配搜索编码模块和所述短匹配搜索模块都没有搜索到任何匹配导致所述CU中当前编码中 像素样值成为未匹配像素样值，那么所述未匹配像素样值就是候选的代表像素，被放入所 述代表像素缓存模块中的候选代表像素缓存单元；根据某种预先确定的规则来决定所述未 匹配像素样值是否立即成为正式的代表像素，还是在收集到一定程度的关于所述像素样值 的匹配统计信息数据后再成为正式的代表像素；当所述代表像素存储空间溢出时，就需要 决定如何从所述代表像素存储空间中删除某个像素样值； 模块8)变换模块：对所述匹配残差和预测残差施行变换运算，输出变换系数；对某些 类型的屏幕图像像素，变换运算并不能起到压缩数据的效果，在这种情形，就不施行变换运 算，也就是变换模块被旁路，直接输出所述匹配残差或所述预测残差； 模块9)量化模块：对所述变换系数(在变换模块未旁路的情形)或所述匹配残差或预测 残差(在变换模块被旁路的情形）施行量化运算，输出量化预测变换系数或量化预测残差， 并输出量化匹配变换系数或量化匹配残差； 模块10)熵编码模块：对所述多个匹配串（块）的匹配位置和匹配大小、所述二级匹配 串的匹配序号和匹配长度、所述未匹配像素样值、所述量化匹配变换系数或量化匹配残差 等施行熵编码；对所述预测模式、运动矢量、量化预测变换系数或量化预测残差等施行熵 编码，包括对这些熵编码对象的样值先施行基于1维或2维邻近样值的差分编码或索引编 码； 模块11)重构及后处理模块：施行所述预测编码模块、变换模块、量化模块这三个模 块的逆运算；施行所述任意形状匹配搜索编码模块、变换模块、量化模块这三个模块的逆运 算，初步重构出在多种预测模式和多种匹配模式下所述CU的像素，并将初步重构像素输出 到基于率-失真性能的最优预测模式与匹配模式和划分选择模块用于率-失真成本的计 算；在基于率-失真性能的最优预测模式与匹配模式和划分选择模块确定了对所述LCU的 最优划分及其对各CU的最优编码方式及其模式之后，再对所述最优划分的各CU的初步重 构像素施行去块效应滤波和像素补偿运算的后处理，然后把经所述后处理的重构CU的像 素放入历史像素(重构像素）暂存模块，用作后续⑶的预测编码、匹配编码和重构的参考像 素； 模块12)历史像素(重构像素）暂存模块：此模块提供预测编码、匹配编码和重构的参 考像素； 模块13)基于率-失真性能的最优预测模式与匹配模式和划分选择模块：在编码所述LCU的各不同深度的划分中任一个CU时，根据率-失真性能选择所述CU的最优编码方式 (基于匹配的编码方式还是基于预测的编码方式)、最优匹配模式、和最优预测模式；在完成 对所述LCU的所有不同深度的划分的所有CU的编码后，根据率-失真性能选择所述LCU的 最优的深度和相应的划分； 模块14)压缩码流输出模块：把选择的所述最优划分的编码压缩数据输出到输出视频 压缩码流。
8.根据权利要求4所述的解码装置，其特征在于所述各模块分解和细化成以下模块： 模块1)部分压缩码流数据存储模块； 模块2)熵解码模块：对输入压缩码流数据施行熵解码，得到当前解码CU的头信息和数 据信息；熵解码也包括对预测模式、运动矢量、匹配模式、匹配位置、匹配大小、短匹配的匹 配序号、短匹配的匹配长度、未匹配像素样值、量化变换系数、量化预测残差、量化匹配残差 等熵解码对象的基于1维或2维邻近样值的差分解码或索引解码；熵解码还包括从所述输 入压缩码流数据中解析出当前解码LCU在编码时采用的划分的深度、所述当前解码CU在编 码时采用的是预测方式还是匹配方式，采用了哪种任意形状匹配模式，或所述当前解码CU 采用了基于邻近像素样值的帧内预测还是采用了基于方块的帧间预测、变换运算是否被旁 路等信息；在匹配模式下，所述当前解码CU的数据信息可以含有一个或多个匹配串（块）的 信息； 模块3)反量化模块：施行反量化运算，输出变换系数或预测残差或匹配残差； 模块4)逆变换模块：如果编码时变换运算未被旁路，则施行逆变换解码，输出预测残 差或匹配残差，否则，不施行逆变换解码，直接输出预测残差或匹配残差； 模块5)预测解码模块：对所述预测残差施行基于邻近像素样值的帧内预测解码或基 于方块的帧间预测解码，得到并输出初步重构像素； 模块6)代表像素缓存模块：此模块的输入是所述熵解码模块输出的短匹配的匹配序 号及长度；短匹配的匹配序号是短匹配中第一个像素样值在所述代表像素缓存模块中的序 号；根据所述匹配序号及长度，此模块输出有若干代表像素样值组成的短匹配串； 模块7)代表像素更新模块：此模块的作用是更新所述代表像素缓存模块中的代表像 素样值； 模块8)任意形状匹配解码模块：当本模块的输入是来自所述熵解码模块的一个所述 匹配串（块）的匹配位置和大小的时候，本模块的功能是从一个历史像素暂存模块中由所述 匹配位置指定的地方复制得到尺寸为所述匹配大小的匹配串（块）的像素样值，然后把所述 匹配串（块）的像素样值移动和粘贴到所述当前解码CU的当前被匹配串（块）的位置；当本 模块的输入是来自所述代表像素缓存模块的所述短匹配串的时候，本模块的功能是直接把 所述短匹配串的像素样值移动和粘贴到所述当前解码CU的当前被匹配串的位置；当本模 块的输入是来自熵解码模块的未匹配像素样值的时候，本模块的功能是直接把所述未匹配 像素样值移动和粘贴到所述当前解码CU的当前被匹配串的位置；本模块的另一个功能是 在粘贴到位的所述被匹配串（块）的像素上，再加上来自所述逆变换模块的所述匹配残差， 得到并输出初步重构像素；所述匹配残差也可以全部为零，这时就不需要施行所述的匹配 残差加法运算； 模块9)后处理模块：对初步重构像素施行去块效应滤波和像素补偿运算的后处理，然 后把经所述后处理的重构像素放入历史像素(重构像素）暂存模块，用作后续任意形状匹配 解码和预测解码的参考像素； 模块10)历史像素暂存模块：此模块提供任意形状匹配解码和预测解码的参考像素； 模块11)重构像素输出模块：重构像素是解码装置的最后输出。
9. 根据权利要求1所述的编码方法或权利要求2所述的解码方法或权利要求3所述的 编码装置或权利要求4所述的解码装置或权利要求5所述的编码方法或权利要求6所述的 解码方法或权利要求7所述的编码装置或权利要求8所述的解码装置，其特征在于：在任意 形状匹配编码和解码中，未找到匹配的情形，也就是有未匹配像素样值的情形，即可以用匹 配大小s=0来表示，也可以用匹配位置p= 0 (当前像素样值自己与自己匹配）来表示。
10. 根据权利要求1所述的编码方法或权利要求2所述的解码方法或权利要求3所述 的编码装置或权利要求4所述的解码装置或权利要求5所述的编码方法或权利要求6所述 的解码方法或权利要求7所述的编码装置或权利要求8所述的解码装置，其特征在于：匹配 准则可以是无损或精确的匹配，也可以是有损或近似的匹配。
11. 根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10所述的编码方法或解码方法或编码装置或 解码装置，其特征在于：所述任意形状匹配采用的匹配模式具有以下特征 ： 采用像素值垂直排列格式，即把一个2维区域的像素值先垂直排列，排列完一列后再 排列另一列，和串形匹配格式，即匹配当前像素值和匹配参考像素值都形成像素值的串，两 个串具有相等的长度，但不一定保持相同的2维形状； 或者 采用像素值水平排列格式，即把一个2维区域的像素值先水平排列，排列完一行后再 排列另一行，和串形匹配格式，即匹配当前像素值和匹配参考像素值都形成像素值的串，两 个串具有相等的长度，但不一定保持相同的2维形状； 或者 采用像素值垂直排列格式，即把一个2维区域的像素值先垂直排列，排列完一列后再 排列另一列，和2维保形匹配格式，即匹配当前像素值和匹配参考像素值都形成2维区域， 两个区域具有相等的大小，并且保持相同的2维形状；所述2维区域是由像素值垂直排列所 形成的列所组成，除了第一列和最后一列之外的中间各列都有相同的高度，即这个区域的 高度，第一列与这个区域的底部对齐，而最后一列与这个区域的顶部对齐；区域的高度可以 与当前CU的高度相等，也可以与当前CU的高度不等而取另外一个任意的值或从当前CU的 高度导出的一个值，如当前CU的高度的二分之一或四分之一；第一列和最后一列也可以与 中间各列有相同的高度，即等于这个区域的高度，这时，这个区域是一个任意大小的矩形或 正方形；在本匹配模式中，匹配区域是2维区域，匹配大小一般需要用两个或两个以上的参 数分量来表示，在匹配区域的高度可以从编码过程和解码过程中的其他参数或变量导出的 特殊情形，匹配大小也可以仅用一个参数分量来表示； 或者 采用像素值水平排列格式，即把一个2维区域的像素值先水平排列，排列完一行后再 排列另一行，和2维保形匹配格式，即匹配当前像素值和匹配参考像素值都形成2维区域， 两个区域具有相等的大小，并且保持相同的2维形状；所述2维区域是由像素值水平排列所 形成的行所组成，除了第一行和最后一行之外的中间各行都有相同的宽度，即这个区域的 宽度，第一行与这个区域的右部对齐，而最后一行与这个区域的左部对齐；区域的宽度可以 与当前CU的宽度相等，也可以与当前CU的宽度不等而取另外一个任意的值或从当前CU的 宽度导出的一个值，如当前CU的宽度的二分之一或四分之一；第一行和最后一行也可以与 中间各行有相同的宽度，即等于这个区域的宽度，这时，这个区域是一个任意大小的矩形或 正方形；在本匹配模式中，匹配区域是2维区域，匹配大小一般需要用两个或两个以上的参 数分量来表示，在匹配区域的宽度可以从编码过程和解码过程中的其他参数或变量导出的 特殊情形，匹配大小也可以仅用一个参数分量来表示； 或者 采用像素值水平排列格式，即把一个2维区域的像素值先水平排列，排列完一行后再 排列另一行，和2维保形匹配格式，即匹配当前像素值和匹配参考像素值都形成2维区域， 两个区域具有相等的大小，并且保持相同的2维形状；所述2维区域是由像素值水平排列 所形成的行所组成，所有行都有相同的宽度；所有行的左端点可以形成一条垂直的直线，这 时，这个区域是一个矩形或正方形，也可以形成一条非垂直的斜线，这时，这个区域是一个 平行四边形； 或者 采用像素值水平排列格式，即把一个2维区域的像素值先水平排列，排列完一行后再 排列另一行，和2维保形匹配格式，即匹配当前像素值和匹配参考像素值都形成2维区域， 两个区域具有相等的大小，并且保持相同的2维形状；所述2维区域是由像素值水平排列所 形成的行所组成，所有行的左端点形成一条直线，所有行的右端点形成另一条直线；这两条 直线可以是平行的，这时，这个区域是一个平行四边形，也可以是非平行的，这时，这个区域 是一个梯形； 一幅当前图像中，可以所有CU都使用同一种匹配模式，也可以不同CU自适应地使用不 同的匹配模式。
12. 根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所述的编码方法或解码方法或编码装置 或解码装置，其特征在于：所述任意形状匹配的匹配区域（区域可以是串或块）的匹配位置 是匹配当前区域中第一个匹配当前样值与匹配参考区域中第一个匹配参考样值之间的相 对位置。
13. 根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12所述的编码方法或解码方法或编码 装置或解码装置，其特征在于：所述任意形状匹配的匹配位置可以用一个自然数对（X，Y) 来表示；也可以用一个自然数L来表示，（X，Y)与L可以通过一个在编码过程和解码过程中 根据一种规则确定的自然数W或H来互相转换。
14. 根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13所述的编码方法或解码方法或编 码装置或解码装置，其特征在于：当前图像被划分成一个一个⑶(或IXU)，每个⑶(或IXU) 都被赋予一个序号，序号从零开始逐一递增；当前图像中的每个像素值也都被赋予一个编 号(或称线性地址)，编号从零开始逐一递增；像素值编号的排列顺序是先从⑶（或IXU)序 号小的开始排列，一个序号的⑶（或IXU)的全部像素值都排列完之后，再排列下一个序号 的⑶（或IXU)的像素值；而在一个⑶（或IXU)内部，像素样值以垂直格式逐列(或者水平 格式逐行）排列；匹配区域的匹配位置是匹配参考区域中第一个匹配参考像素值的线性地 址（即编号）与匹配当前区域中第一个匹配当前像素值的线性地址（即编号）的差。
15. 根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14所述的编码方法或解码方法 或编码装置或解码装置，其特征在于：匹配参考样值的位置限定于与匹配当前样值具有同 样的水平位置或垂直位置，匹配位置的水平分量和垂直分量中有一个为零(或其他常数）； 匹配位置可以用一个参数分量的变量和一个表示水平还是垂直位置的标记位来表示。
16. 根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15所述的编码方法或解码方 法或编码装置或解码装置，其特征在于：所述任意形状匹配的匹配大小有以下的表示法： 匹配大小只有一个参数分量，表示匹配串的长度； 或者 匹配大小有一个直接参数分量和一个从编码过程或解码过程中的其他参数或变量(如 当前CU的高度或宽度）导出的参数分量； 或者 匹配大小有两个参数分量，表示匹配串（块）所占据的区域的宽度和高度；这两个参数 分量可以用一个自然数对（X，Y)来表示，也可以用一个自然数L来表示；（X，Y)与L可以通 过一个在编码过程和解码过程中根据一种规则确定的自然数W或H来互相转换； 或者 匹配大小有三个参数分量，表示匹配串（块）所占据的更为复杂的区域的大小；这三个 参数分量可以用一个自然数三元组（X，Y，Z)来表示，也可以用一个自然数L来表示；（X，Y， Z)与L可以通过一个在编码过程和解码过程中根据一种规则确定的2个自然数W和H来 互相转换；转换的过程一般可分成两步，第一步是自然数对（X，Y)与自然数U之间的互相转 换，第二步是自然数对（U，Z)与自然数L之间的互相转换。
17. 根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16所述的编码方法或解 码方法或编码装置或解码装置，其特征在于：当前图像或当前CU的所有或部分像素值用一 个含K个特定像素值的调色板和调色板中元素的索引k(0 <k〈K)来精确或近似地表示； 把像素值的所述索引作为对象(取代所述像素值）来进行所述任意形状匹配编码或解码；所 述调色板可以是静态的也可以是在编码过程和解码过程中被动态地更新。
18. 根据权利要求 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17所述的编码方法或 解码方法或编码装置或解码装置，其特征在于：有两种种类的重构像素：种类I和种类II， 有3种匹配模式：模式A、模式B、模式C;模式A和模式B采用种类I的重构像素，而模式C 采用种类II的重构像素；也就是，对当前CU进行任意形状匹配编码或解码时，根据当前CU 的匹配模式按照下列逻辑关系确定当前CU采用哪种重构像素作为参考像素： 如果(匹配模式==模式A)则采用种类I的重构像素作为参考像素； 如果(匹配模式==模式B)则采用种类I的重构像素作为参考像素； 如果(匹配模式==模式C)则采用种类II的重构像素作为参考像素； 以上符号"=="表示"相等于"。
19. 根据权利要求 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18 所述的编码方 法或解码方法或编码装置或解码装置，其特征在于：有两种种类的重构像素：种类I和种类II，参考像素样值集被划分成2个部分：部分A和部分B;当匹配参考像素值在部分A时采 用种类I的重构像素，而当匹配参考像素值在部分B时采用种类II的重构像素；也就是，对 当前CU进行任意形状匹配编码或解码时，根据当前匹配串（块)的匹配位置按照下列逻辑关 系确定当前匹配串（块）采用哪种重构像素作为参考像素： 如果（由匹配位置指定的匹配参考像素值位于部分A)则采用种类I的重构像素作为参 考像素； 如果（由匹配位置指定的匹配参考像素值位于部分B)则采用种类II的重构像素作为 参考像素。
20. 根据权利要求 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19所述的编码 方法或解码方法或编码装置或解码装置，其特征在于：所述压缩码流的序列参数集含有载 入了下列信息的语法元素： ……、参考像素样值集的种类数P、第1种类参考像素样值集的大小、第2种类参考像 素样值集的大小、……、第P种类参考像素样值集的大小、…… 或者，只有一个种类的参考像素样值集的大小需要写入序列参数集(没有其他种类的 参考像素样值集或者其他种类的参考像素样值集的大小不需要写入序列参数集）的情形， 所述压缩码流的序列参数集含有载入了下列信息的语法元素： ......、参考像素样值集的大小、......。
21. 根据权利要求 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20 所述的 编码方法或解码方法或编码装置或解码装置，其特征在于：所述含任意形状匹配编码结果 和其他编码结果的压缩码流中的CU部分由载入了下列信息的语法元素构成： ⑶头第一部分、匹配模式、⑶头第二部分、（匹配位置，匹配大小）或未匹配像素样值 1、（匹配位置，匹配大小）或未匹配像素样值2、（匹配位置，匹配大小）或未匹配像素样值 3、...............、更多的（匹配位置，匹配大小）或未匹配像素样值、匹配残差或空、其他编码 结果； 除了所述CU头第一部分这个语法元素，所有其他所述语法元素在码流中的放置排列 顺序并不是唯一的，可采用任意一种预先确定的合理的顺序；任何一个语法元素也可以被 拆成几部分，所述几部分可以集中放置在码流中同一地方，也可以分别放置在码流中不同 的地方；任何若干语法元素也可以合并成一个语法元素；除了所述CU头第一部分这个语法 元素，其他语法元素也可以不存在于某个CU的压缩码流数据中； 压缩码流中的匹配位置，匹配大小，未匹配像素样值等匹配参数，可以是这些匹配参数 本身，也可以是这些匹配参数经过预测编码、匹配编码、变换编码、量化编码、DPCM、一阶和 高阶差分编码、映射编码、游程编码、索引编码等各种常用技术编码后的变体； 所述匹配位置可以仅有一个参数分量，也可以有两个参数分量，或者进一步划分成三 个参数分量(例如CU的序号和CU内的水平分量以及垂直分量）甚至四个参数分量；两个参 数分量可以用一个数值来表示，也可以用两个数值来表示；三个参数分量可以用一个数值 来表示，也可以用两个或三个数值来表示；四个参数分量可以用一个数值来表示，也可以用 两个或三个或四个数值来表示； 所述匹配大小可以仅有一个参数分量，也可以有两个，三个甚至四个参数分量；两个参 数分量可以用一个数值来表示，也可以用两个数值来表示；三个参数分量可以用一个数值 来表示，也可以用两个或三个数值来表示；四个参数分量可以用一个数值来表示，也可以用 两个或三个或四个数值来表示； 所述（匹配位置，匹配大小）和所述未匹配像素样值可以用不同的格式来表示，也可以 用统一的格式来表不。
22.根据权利要求 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21 所述 的编码方法或解码方法或编码装置或解码装置，其特征在于：所述含任意形状匹配编码结 果和其他编码结果的压缩码流中的CU部分由载入了下列信息的语法元素构成： CU头第一部分、匹配模式标识位或空、匹配模式标识码或匹配模式部分标识码或空、CU头第二部分、（匹配位置，匹配大小）或未匹配像素样值1、（匹配位置，匹配大小）或未匹配像 素样值2、（匹配位置，匹配大小）或未匹配像素样值3、...............、更多的（匹配位置，匹 配大小）或未匹配像素样值、匹配残差或空、其他编码结果； 除了所述CU头第一部分这个语法元素，所有其他所述语法元素在码流中的放置排列 顺序并不是唯一的，可采用任意一种预先确定的合理的顺序；任何一个语法元素也可以被 拆成几部分，所述几部分可以集中放置在码流中同一地方，也可以分别放置在码流中不同 的地方；任何若干语法元素也可以合并成一个语法元素；除了所述CU头第一部分这个语法 元素，其他语法元素也可以不存在于某个CU的压缩码流数据中； 所述匹配模式标识位可以取值1或O; 如果所述匹配模式标识位为空，则隐示所述匹配模式标识位取一个预先设定的固定 值； 如果所述匹配模式标识位取值1，那么压缩码流中还有匹配模式标识码这个语法元素 (但没有匹配模式部分标识码这个语法元素)，所述匹配模式标识码可以取以下几个码值并 具有以下语义：
如果所述匹配模式标识位取值0,那么压缩码流中还有匹配模式部分标识码这个语法 元素(但没有匹配模式标识码这个语法元素)，所述匹配模式部分标识码可以取B(B〈AMv 码值，所述匹配模式部分标识码的码值本身并不能完全确定当前⑶采用哪种匹配模式，而 是必须与对当前CU以及邻近CU的特性进行分析评估的结果结合起来才能完全确定当前CU 采用哪种匹配模式，所述当前CU以及邻近CU的特性的例有：邻近CU的编码方式、预测或匹 配模式、运动矢量、匹配位置，使用若干种或全部A种匹配模式对当前CU先做一轮部分预解 码的结果的特性，邻近⑶的解码重构像素样值和当前⑶的部分预解码重构像素样值的特 性如属于连续色调内容还是非连续色调内容；所述匹配模式部分标识码也可能为空，在这 种情形，完全由对当前CU以及邻近CU的特性进行分析评估的结果来确定当前CU采用哪种 匹配模式。
23.根据权利要求 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22 所述的编码方法或解码方法或编码装置或解码装置，其特征在于：所述含任意形状匹配编 码结果和其他编码结果的压缩码流中的CU部分由载入了下列信息的语法元素构成： CU头第一部分、匹配模式、调色板或部分调色板或空、代表像素缓存或部分代表像素缓 存或空、⑶头第二部分、（匹配位置，匹配大小）或(二级短匹配的匹配序号，二级短匹配的匹 配长度或空）或未匹配像素样值1、（匹配位置，匹配大小）或(二级短匹配的匹配序号，二级 短匹配的匹配长度或空)或未匹配像素样值2、（匹配位置，匹配大小）或(二级短匹配的匹配 序号，二级短匹配的匹配长度或空）或未匹配像素样值3、...............、更多的（匹配位置， 匹配大小）或(二级短匹配的匹配序号，二级短匹配的匹配长度或空）或未匹配像素样值、匹 配残差或空、其他编码结果； 除了所述CU头第一部分这个语法元素，所有其他所述语法元素在码流中的放置排列 顺序并不是唯一的，可采用任意一种预先确定的合理的顺序；任何一个语法元素也可以被 拆成几部分，所述几部分可以集中放置在码流中同一地方，也可以分别放置在码流中不同 的地方；任何若干语法元素也可以合并成一个语法元素；除了所述CU头第一部分这个语法 元素，其他语法元素也可以不存在于某个CU的压缩码流数据中； 所述调色板是在用调色板和索引来精确或近似地表示输入原始像素的颜色的前处理 过程中产生的；多个CU可能共享一个不断更新的调色板，所以不一定每个CU的压缩码流中 都含有整个调色板，可以仅含有需要更新的部分调色板或不含有调色板； 所述代表像素缓存是用于二级短匹配的，特别是对未匹配像素值或未匹配像素值索引 的二级短匹配；多个CU可能共享一个不断更新的代表像素缓存，所以不一定每个CU的压缩 码流中都含有整个代表像素缓存，可以仅含有需要更新的部分代表像素缓存或不含有代表 像素缓存； 所述(二级短匹配的匹配序号，二级短匹配的匹配长度或空）是短匹配在所述代表像素 缓存中找到的匹配序号和匹配长度；在仅对在参考像素样值集或参考像素样值索引集中未 找到匹配或匹配大小为1的像素值或像素值索引进行二级短匹配编码并且二级短匹配的 匹配长度只能为一个预先设定的固定值(如1，表示二级短匹配只有一个像素值）的特殊情 形，所述二级短匹配的匹配长度的语法元素为空，隐示所述二级短匹配的匹配长度取所述 预先设定的固定值； 所述代表像素缓存可以不同于所述调色板，也可以等同于所述调色板。
【文档编号】H04N19/182GK104244007SQ201410259514
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2013年6月13日
【发明者】林涛 申请人:上海天荷电子信息有限公司