编码和解码图像的方法、编码和解码装置、以及与其对应的计算机程序的制作方法

编码和解码图像的方法、编码和解码装置、以及与其对应的计算机程序的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及处理图像的领域，并更精确地，涉及编码和解码数字图像以及数字图像的序列。
[0002]本发明由此可特别应用到当前视频编码器(MPEG、H.264等)或将来视频编码器ITU-T/VCEG(HEVC)或 ISO/MPEG(HVC)中执行的视频编码。
【背景技术】
[0003]文献“Jointcollaborative team on video coding (JCT-VC) of ITU-TSG16WP3and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 10th Meeting:Stockholm, SE, ll_20July, 2012” 中描述的HEVC标准在其可利用视频序列的框图表示的方面与先前标准H.264类似。
[0004]如同H.264标准中那样，上述HEVC标准利用基于属于同一图像的(“帧内”预测)或属于已解码的序列的一个或多个先前图像的(“帧间”预测)其他像素、对于当前图像的像素预测。这样的先前图像传统上被称为“参考”图像，并且它们被存储在编码器和解码器两者的存储器中。帧间预测被统称为“移动补偿”预测。
[0005]为此目的，图像被分离为宏块，宏块然后被子划分为自己由像素组成的块。每一块或宏块通过图像之内或图像之间的预测来编码。
[0006]传统上，在预测当前块、传递预测块、和与当前块和预测块之间的差对应的预测残差的帮助下，执行当前块的编码。也被称为残差块的该预测残差被传送到解码器，解码器然后通过向预测添加残差块来重构当前块。
[0007]在已重构的信息的帮助下，建立当前块的预测。利用帧间预测，这样的信息具体包括至少一个预测块，即，已先前编码并然后解码的参考图像的块。这样的预测块由以下规定:
[0008].其属于的参考图像；和
[0009].描述当前块和预测块之间的移动的运动向量。
[0010]然后例如通过使用离散余弦变换(DCT)类型的变换，来变换得到的残差块。变换的残差块的系数然后被量化，并然后使用熵编码来编码。
[0011]逐图像地执行解码，并且对于每一图像，逐块地或逐宏块地执行解码。对于每一(宏)块，读取流的对应元素。然后向与(宏)块关联的(多个)残差块的系数施加逆量化和逆变换。其后，计算(宏)块的预测，并通过向解码的(多个)残差块添加预测，来重构(宏)块。
[0012]在该压缩技术中，所变换、量化、并然后编码的残差块被传送到解码器，以便使得其能够重构(多个)解码的图像。
[0013]在帧间预测期间，能发生的是，用于编码或解码当前图像所使用的参考图像在纹理或渲染移动方面不与当前图像非常相似。当前图像的帧间预测的精度然后具有差质量，并且使得对当前图像进行帧间编码的性能降级。

【发明内容】

[0014]本发明的目的之一是弥补上述现有技术的缺陷。
[0015]为此，本发明提供了一种用于编码至少一个当前图像的方法。这样的编码方法的特征在于该方法包括以下步骤:
[0016].确定预定函数的至少一个参数，这样的函数适于将先前解码的参考图像的集合的第一子集变换为所述参考图像的集合的图像的第二子集的近似；
[0017].向所述参考图像的集合的第三子集应用具有所确定的参数的上面指定的函数，所述第三子集不同于所述第一子集，由此获得先前解码的参考图像的另一集合；和
[0018].根据所得到的参考图像的集合来编码该当前图像。
[0019]这样的规定具有以下优点，根据比编码时可用并且用于编码当前图像所传统上使用的参考图像更类似于当前图像的、一个或多个参考图像，来编码当前图像。这导致预测当前图像中的移动的更好精度、并由此导致更精细的图像的帧间编码。
[0020]在特定实现中，通过使得所述参考图像的第二子集的近似和所述参考图像的第二子集之间的预定相似度标准最大化，来执行所述确定至少一个参数的步骤。
[0021]这样的规定使得可能优化压缩当前图像时的性能，因为由此使得获得的参数最适于按照尽可能精确的方式来预测将来图像。
[0022]在另一特定实现中，所述参考图像的第三子集包括在时间上与该当前图像最接近的一个或多个参考图像。
[0023]这样的规定使得可能向在纹理和移动方面具有和当前图像最可能相似的最大概率的参考图像应用参数函数。这造成优化当前图像的预测的精度以及压缩当前图像的较好性能。
[0024]在另一特定实现中，使用除了所确定的参数之外的参数，来执行应用上面规定的函数的步骤，所述另一参数根据确定的参数预先计算。
[0025]这样的规定可能使得预定函数的(多个)参数适应至少在紧靠当前图像之前的参考图像和用于编码的当前图像之间存在的时间偏移，从而在应用所述函数之后获得的参考图像的另一集合包括在纹理和移动方面具有较好质量、并且在时间上与用于编码的当前图像较好对应的至少一个参考图像。
[0026]本发明还提供了一种用于通过执行上面规定的编码方法来编码至少一个当前图像的编码器装置。
[0027]这样的编码器装置的特征在于该装置包括:
[0028].用于确定预定函数的至少一个参数的部件，所述函数适于将先前解码的参考图像的集合的第一子集变换为所述参考图像的集合的图像的第二子集的近似；
[0029].用于向所述参考图像的集合的第三子集应用具有所确定的参数的上面规定的函数的部件，所述第三子集不同于所述第一子集，以便获得先前解码的参考图像的另一集合；和
[0030].用于根据所得到的参考图像的集合来编码该当前图像的部件。
[0031]本发明还提供一种用于解码所编码的当前图像的方法。
[0032]这样的解码方法的特征在于该方法包括以下步骤:
[0033].确定预定函数的至少一个参数，上面规定的函数适于将先前解码的参考图像的集合的第一子集变换为所述参考图像的集合的图像的第二子集的近似；
[0034].向所述参考图像的集合的第三子集应用具有所确定的参数的上面规定的函数，所述第三子集不同于所述第一子集，由此获得先前解码的参考图像的另一集合；和
[0035].根据所得到的参考图像的集合来解码该当前图像。
[0036]按照与编码类似的方式，这样的规定具有以下优点，S卩，根据比解码时可用并且传统上用来解码当前图像的参考图像更类似于当前图像的一个或多个参考图像，来解码当前图像。这导致用于解码的当前图像中的移动的预测的较好精度。由此发现当前图像的重构具有较好质量。
[0037]在特定实现中，通过使得所述参考图像的第二子集的近似和所述参考图像的第二子集之间的预定相似度标准最大化，来执行所述确定至少一个参数的步骤。
[0038]在另一特定实现中，所述参考图像的第三子集包括在时间上与该当前图像最接近的一个或多个参考图像。
[0039]在另一特定实现中，使用除了所确定的参数之外的参数，来执行所述应用上面规定的函数的步骤，所述另一参数根据所确定的参数预先计算。
[0040]本发明还提供了一种用于解码至少一个当前图像并且用于执行上面规定的解码方法的装置。
[0041]这样的解码器装置的特征在于该装置包括:
[0042].用于确定预定函数的至少一个参数的部件，上面规定的函数适于将先前解码的参考图像的集合的第一子集变换为所述参考图像的集合的图像的第二子集的近似；
[0043].用于向所述参考图像的集合的第三子集应用具有所确定的参数的上面规定的函数的部件，所述第三子集不同于所述第一子集，以便获得先前解码的参考图像的另一集合；和
[0044].用于根据所得到的参考图像的集合来解码该当前图像的部件。
[0045]本发明还提供了一种计算机程序，包括当在计算机上运行时、用于执行本发明的编码方法或解码方法的指令。
[0046]该程序可使用任何编程语言，并且可具有源代码、目标代码、或源代码和目标代码之间的中间代码(诸如部分编译的形式或任何其他期望的形式)的形式。
[0047]本发明还提供了一种承载计算机程序的计算机可读数据介质，该程序包括适于执行上述本发明的编码或解码方法的指令。
[0048]该数据介质可以是能够存储该程序的任何实体或装置。例如，该介质可包括诸如只读存储器(ROM)的存储部件，例如致密盘(CD) ROM或微电子电路ROM，或者事实上其可包括磁记录部件，例如硬盘或通用串行总线USB)密钥。
[0049]此外，该数据介质可以是适于经由电缆或光缆、通过无线电、或通过其他部件传递的诸如电或光信号的可传送介质。本发明的程序可