一种参考像素集的图像编解码方法、装置及系统与流程

1.本发明属于数据压缩领域，特别是一种参考像素集的图像编解码方法、装置及系统。


背景技术：

2.现有的编码标准中，hevc标准对于参考像素集采用可配置的方法，即参考像素集采用当前ctu、当前ctu和左边ctu、4ctu或全帧范围。最新vvc标准和avs3标准采用固定或静态参考像素集，即限制在了一个大小为128
×
128的虚拟lcu内，对于128
×
128大小的lcu，有效参考范围是当前lcu的已重建区域和左侧lcu的部分重建区域，最多4个64
×
64块大小的区域。
3.基于新型混合屏幕内容的混合多样性，如自然图像和计算机图像以不同比例混合的情况。一帧图像中，如果自然图像占很大的比例，而计算机图像只占很小的比例。若采用全帧范围搜索，不仅造成搜索复杂度大幅提升，同时由于用来表示当前编码块和一个或多个最优参考样值的编码参数的取值范围很大(比如块矢量的范围为-128至127之间，定长码只需要8比特即可，但是按照全帧范围来算，需要消耗的比特数显著增加)，从而导致编码效率降低。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是现有算法无法实现对不同数据自适应采用不同参考像素集。
5.本发明提出一种参考像素集的图像编解码方法、装置及系统。
6.一种参考像素集的图像编码方法，包括：
7.步骤1，预设参考像素集：初始化参考像素集的范围，将图像划分成n个子区域，计算每个子区域的内容特征，根据子区域的内容特征是否满足预设条件，获得该子区域的内容特征与屏幕内容编码模式的适配信息，根据适配信息更新参考像素的范围，将更新后的参考像素集范围的参数写入压缩数据码流，n为正整数；
8.步骤2，对图像采用屏幕内容编码模式进行编码，当对任一个编码块编码时，在步骤1预设的参考像素集范围内搜索至少一个与当前编码块匹配的参考样值，用匹配参数表示当前编码块和至少一个参考样值的编码参数，将匹配参数写入压缩数据码流。
9.一种参考像素集的图像编码装置，包括：
10.参考像素集范围确定模块：根据图像的子区域的不同内容特征，自适应获得屏幕内容编码模式的参考像素集范围；
11.参考像素集范围参数数据码流产生模块：将表示参考像素集范围的参数写入压缩数据码流；
12.匹配参数产生模块：对编码块采用屏幕内容编码模式编码时，在参考像素集范围内搜索与当前编码块匹配的至少一个参考样值，用匹配参数表示当前编码块和至少一个参
考样值的编码参数；
13.匹配参数数据码流产生模块：将匹配参数经过熵编码后写入压缩数据码流。
14.一种参考像素集的图像解码方法，包括：
15.解析压缩数据码流，获取表示参考像素集范围的参数，对任一个解码块采用屏幕内容编码模式进行解码，解析所述解码块中的压缩数据码流，获取表示当前编码块和参考像素集内至少一个参考样值的匹配参数，根据匹配参数和参考像素集内的重建样值，获得当前解码块的重建样值。
16.一种参考像素集的图像解码装置，包括：
17.参考像素集范围参数数据码流解析模块：解析压缩数据码流，获取表示参考像素集范围参数；
18.匹配参数压缩数据码流解析模块：对一个解码块进行屏幕内容编码模式进行解码时，解析所述解码块中的压缩数据码流，获取表示当前编码块和参考像素集内参考样值的匹配参数；
19.当前解码块样值重建模块：根据匹配参数和参考像素集内的重建样值，获得当前解码块的重建样值。
20.一种参考像素集的图像编码系统，包括所述的参考像素集的图像编码方法或所述的参考像素集的图像编码装置的任意一项，所述参考像素集的范围包括x坐标范围或y坐标范围或上述两者的组合，所述x坐标范围包括x坐标大于或大于等于预设值，或/和x坐标小于或小于等于预设值，所述y坐标范围包括y坐标大于或大于等于预设值，或/和y坐标小于或小于等于预设值。
21.优选的，所述所述n为1或2或4或8，即图像的子区域包括全帧图像区域或1/2全帧图像区域或1/4全帧图像区域或1/8全帧图像区域。
22.优选的，所述预设条件为预设阈值，当子区域的内容特征满足预设阈值时，该子区域的内容特征适合屏幕内容编码模式，适配信息为1，否则不合适屏幕内容编码模式，适配信息为0。
23.优选的，所述子区域的内容特征包括直方图统计特征或哈希命中率特征或哈希值突变率特征或上述三者的任意组合。
24.优选的，参考像素集范围初始化为：x坐标小于等于右边界right且x坐标大于等于左边界left，y坐标小于等于上边界high且y坐标大于等于下边界low，其中left、right、high、low初始化为0；
25.将整帧图像分成n个子区域，n＝qw*qh，其中,水平子区域数目qw≥i≥1，垂直子区域数目qh≥j≥1，每个子区域记为subij，subij的范围为x坐标subxij小于等于子区域右边界rightij且subxij大于等于子区域左边界leftij，y坐标subyij小于等于子区域上边界highij且subyij大于等于子区域下边界lowij；
26.根据适配信息更新参考像素的范围的方法为：
27.更新参考像素集范围的x坐标范围：判断第j列中是否存在子区域内容适配信息即isscreensubixj为1的子区域，如果存在，保存i至数组rowarray，获得水平子区域组rowarray。如果水平子区域组rowarray的数目为1，则参考像素集范围r中left＝lefti1,right＝righti1；如果水平子区域组rowarray的数目大于1，则找出最小的i为mini，最大的
i为maxi，参考像素集范围r中left＝leftmini1,right＝rightmaxi1；
28.更新参考像素集范围的y坐标范围：判断第i列中是否存在子区域内容适配信息即isscreensubixj为1的子区域，如果存在，保持j至columnarray，获得一组垂直子区域组columnarray。如果垂直子区域组columnarray的数目为1，则参考像素集范围r中low＝low1j,high＝high1j；如果垂直子区域组columnarray的数目大于1，则找出最小的j为minj，最大的j为maxj，参考像素集范围r中low＝low1minj,high＝high1maxj。
29.优选的，所述哈希命中率的计算方式为：对图像每个子区域中的每个像素集合，将每个像素集合按照预设方式获得该像素集合的哈希值hashvalue，0≤hashvalue≤h，统计具有相同哈希值i的像素集合总数，计算像素集合总数中哈希值大于等于阈值a的数目占总的像素集合总数的百分比，该百分比为哈希命中率；
30.所述哈希突变率的计算方式为：对图像每个子区域中的每个像素，分别取y、u、v分量的中间4位串联起来组成的哈希值hashvalue，hashvalue＝((y&0x3c《《4)|((u&0x3c))|((v&0x3c)》》4)，统计具有相同哈希值i的像素集合，记为num0、num1、
…
、num4095，0≤hashvalue≤4095，
31.统计具有相同哈希值的像素总数中满足以下条件的总数，记为numr(初始化为0)：遍历num0、num1、
…
、num4095，如果其中的任一个numhashvalue大于等于阈值b，则numr加1；
32.统计相邻哈希值的像素总数numhashvalue、numhashvalue+1之间满足以下条件的总数，记为numd(初始化为0)：遍历num0、num1、
…
、num4094，令long_chain＝numhashvalue和numhashvalue+1之间的较大值；令short_chain＝numhashvalue和numhashvalue+1之间的较小值；如果(((short_chain+1)《《阈值c)小于long_chain)，则numd加1，哈希值突变率等于numd/(numr+1)。
33.本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：
34.本发明根据图像子区域的不同内容特征，对屏幕内容编码模式的参考像素集范围自适应设置为不同预设值，按需分配参考像素集范围，对大范围适合屏幕内容编码模式的图像分配较大的参考像素范围，从而提高编码效率；对仅仅小范围内适合屏幕内容编码模式的图像分配较小的参考像素范围，从而降低编解码复杂度。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明的编码方法的示意图。
37.图2是本发明的解码方法的示意图。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.实施例1：一种参考像素集的图像编码系统，包括一种参考像素集的图像编码方法及一种参考像素集的图像编码装置。一种参考像素集的图像编码装置，包括参考像素集范围确定模块、参考像素集范围参数数据码流产生模块、匹配参数产生模块和匹配参数数据码流产生模块。其中，参考像素集范围确定模块用于：根据图像的子区域的不同内容特征，自适应获得屏幕内容编码模式的参考像素集范围；参考像素集范围参数数据码流产生模块用于：将表示参考像素集范围的参数写入压缩数据码流；匹配参数产生模块用于：对编码块采用屏幕内容编码模式编码时，在参考像素集范围内搜索与当前编码块匹配的至少一个参考样值，用匹配参数表示当前编码块和至少一个参考样值的编码参数；匹配参数数据码流产生模块用于：将匹配参数经过熵编码后写入压缩数据码流。
40.一种参考像素集的图像编码方法，包括：
41.步骤1，预设参考像素集：初始化参考像素集的范围，将图像划分成n个子区域，计算每个子区域的内容特征，根据子区域的内容特征是否满足预设条件，获得该子区域的内容特征与屏幕内容编码模式的适配信息，根据适配信息更新参考像素的范围，将更新后的参考像素集范围的参数写入压缩数据码流，n为正整数；
42.步骤2，对图像采用屏幕内容编码模式进行编码，当对任一个编码块编码时，在步骤1预设的参考像素集范围内搜索至少一个与当前编码块匹配的参考样值，用匹配参数表示当前编码块和至少一个参考样值的编码参数，将匹配参数写入压缩数据码流。
43.在一个或多个实施方式中，所述屏幕内容编码模式包括下列子模式之一或任意组合：帧内普通串子模式(同avs3中帧内普通串子模式)或帧内非普通串子模式(同avs3中帧内非普通串子模式)或帧内块复制模式或帧间串预测子模式(参考帧为非当前帧图像)或其他串预测子模式。所述子区域包括下列之一或任意组合：全帧图像区域或1/2全帧图像区域(左右划分或上下划分的子区域)或1/4全帧图像区域或1/8全帧图像区域或其他划分方式的全帧图像区域。所述参考像素集的范围包括x坐标范围或y坐标范围或上述两者的组合，所述x坐标范围包括x坐标大于或大于等于预设值，或/和x坐标小于或小于等于预设值，所述y坐标范围包括y坐标大于或大于等于预设值，或/和y坐标小于或小于等于预设值。所述子区域的内容特征包括下列之一或任意组合：直方图统计特征或哈希命中率特征或哈希值突变率特征或其他特征。所述参考像素集范围的参数经过熵编码后写入压缩数据码流中，所述熵编码包括下列方法之一或任意组合：直接编码方法(对参考范围采用定长码或变长码)或间接编码方法(对参考范围映射成更小的值，再采用定长码或变长码)或其他编码方法。
44.在一个或多个实施方式中，参考像素集范围初始化为：x坐标小于等于右边界right且x坐标大于等于左边界left，y坐标小于等于上边界high且y坐标大于等于下边界low，其中left、right、high、low初始化为0。将整帧图像分成n个子区域，n＝qw*qh，其中,水平子区域数目qw≥i≥1，垂直子区域数目qh≥j≥1，每个子区域记为subij，subij的范围为x坐标subxij小于等于子区域右边界rightij且subxij大于等于子区域左边界leftij，y坐标subyij小于等于子区域上边界highij且subyij大于等于子区域下边界lowij。对每个子区域subixj，计算该子区域的内容特征以及判断该子区域的内容特征是否适合屏幕内容编码模式，获得该子区域的内容特征是否适合屏幕内容编码模式的信息isscreensubixj，如果内容特征适合屏幕内容编码模式，则isscreensubixj为1，否则isscreensubixj为0。根据
适配信息更新参考像素的范围,包括更新参考像素集范围的x坐标范围和更新参考像素集范围的y坐标范围。更新参考像素集范围的x坐标范围的方法为：判断第j列中是否存在子区域内容适配信息即isscreensubixj为1的子区域，如果存在，保存i至数组rowarray，获得水平子区域组rowarray。如果水平子区域组rowarray的数目为1，则参考像素集范围r中left＝lefti1,right＝righti1；如果水平子区域组rowarray的数目大于1，则找出最小的i为mini，最大的i为maxi，参考像素集范围r中left＝leftmini1,right＝rightmaxi1。更新参考像素集范围的y坐标范围的方法为：判断第i列中是否存在子区域内容适配信息即isscreensubixj为1的子区域，如果存在，保持j至columnarray，获得一组垂直子区域组columnarray。如果垂直子区域组columnarray的数目为1，则参考像素集范围r中low＝low1j,high＝high1j；如果垂直子区域组columnarray的数目大于1，则找出最小的j为minj，最大的j为maxj，参考像素集范围r中low＝low1minj,high＝high1maxj。
45.在一个或多个实施方式中，所述子区域内容特征为哈希命中率特征，当哈希命中率满足预设阈值时，该子区域的内容特征适合屏幕内容编码模式，否则不合适屏幕内容编码模式。哈希命中率的计算方式为：对图像每个子区域中的每个像素集合(比如4x4块)，将每个像素集合按照预设方式(例如采用crc32或crc16)获得该像素集合的哈希值i，0≤i≤h，统计具有相同哈希值i的像素集合总数，记为num
hashvalue＝0
、num
hashvalue＝1
、
……
、num
hashvalue＝h
，计算像素集合总数中哈希值大于等于阈值a的数目占总的像素集合总数的百分比，即哈希命中率为num
hashvalue＝0
、num
hashvalue＝1
、
……
、num
hashvalue＝h
中大于等于阈值a的数目占总的像素集合总数的百分比。
46.在一个或多个实施方式中，所述子区域内容特征为哈希值突变率特征，当哈希值突变率满足预设阈值时，该子区域的内容特征适合屏幕内容编码模式，否则不合适屏幕内容编码模式。所述哈希突变率的计算方式为：对图像每个子区域中的每个像素，按照以下方式计算12位的哈希值hashvalue(范围为0-4095)，hashvalue＝((y&0x3c《《4)|((u&0x3c))|((v&0x3c)》》4)，分别取y、u、v分量的中间4位串联起来组成哈希值，统计具有相同哈希值i的像素集合，记为num0、num1、
…
、num4095，0≤hashvalue≤4095。统计具有相同哈希值的像素总数中满足以下条件的总数，记为numr(初始化为0)：遍历num0、num1、
…
、num4095，如果其中的任一个numhashvalue大于等于阈值b，则numr加1。统计相邻哈希值的像素总数numhashvalue、numhashvalue+1之间满足以下条件的总数，记为numd(初始化为0)：遍历num0、num1、
…
、num4094，令long_chain＝numhashvalue和numhashvalue+1之间的较大值；令short_chain＝numhashvalue和numhashvalue+1之间的较小值；如果(((short_chain+1)《《阈值c)小于long_chain)，则numd加1，哈希值突变率等于numd/(numr+1)。
47.一种参考像素集的图像解码装置，包括参考像素集范围参数数据码流解析模块、匹配参数压缩数据码流解析模块和当前解码块样值重建模块，参考像素集范围参数数据码流解析模块用于：解析压缩数据码流，获取表示参考像素集范围参数；匹配参数压缩数据码流解析模块用于：对一个解码块进行屏幕内容编码模式进行解码时，解析所述解码块中的压缩数据码流，获取表示当前编码块和参考像素集内参考样值的匹配参数；当前解码块样值重建模块用于：根据匹配参数和参考像素集内的重建样值，获得当前解码块的重建样值。
48.一种参考像素集的图像解码方法，包括：解析压缩数据码流，获取表示参考像素集范围的参数，对任一个解码块采用屏幕内容编码模式进行解码，解析所述解码块中的压缩
数据码流，获取表示当前编码块和参考像素集内至少一个参考样值的匹配参数，根据匹配参数和参考像素集内的重建样值，获得当前解码块的重建样值。
49.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。