混合视频编码标准中帧内预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种混合视频编码标准中帖内预测方法，属于视频编码领域。
【背景技术】
[0002] 随着人们对视频显示质量要求的提高，高清和超高清视频等新视频应用形式应运 而生。在运种高分辨率高质量视频欣赏应用越来越广泛的情况下，如何增强视频压缩效率 变得至关重要。图像与视频在数字化过程中，产生了大量的数据冗余，运使得视频压缩技术 成为了可能。一般而言，冗余类型至少包括空间冗余、时间冗余、信息赌冗余。对于空间冗余 的消除，一般采用基于预测的方法，即帖内预测编码。其基本思想是利用当前编码块周围已 经重建的像素值，通过基于方向的插值生成当前块的预测值。得到预测块之后，当前块与预 测块的差值也就是残差块相比于原始编码块更易于编码，帖内预测有效地降低了视频编码 中的空域冗余。由于现有的视频编码标准中的帖内预测采用的基于单方向的插值预测，该 方法无法对复杂的块进行预测。
[000引为了处理视频序列中的复杂编码块，Y . Ye and Μ. Karczewicz , "Improved H. 264intra coding based on bi-directional intra prediction, directional transform,and adaptive coefficient scanningin Proc . IEEE Int. Conf. Image Process.，Oct. 2008，pp. 2116-2119.提出双向帖内预测编码方法。该方法基于H. 264/AVC视 频编码标准中的9种预测模式，选出一定数目的两种模式的结合。对于每个结合，一个离线 训练的权值表用于加权平均运两种模式产生的预测值。仍存在视频的编码性能较差的问 题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了有效地处理视频序列中的复杂块，而提出一种混合视频编码 标准中帖内预测方法，W进一步提升视频的编码性能。
[000引本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0006] -种混合视频编码标准中帖内预测方法，所述预测方法用于描述视频序列中存在 的复杂的编码块，所述预测方法的实现过程为：
[0007] 步骤一:获取当前编码块的周围若干个相邻已编码块的帖内编码模式，当前编码 块的尺寸为W*H，W为当前编码块的宽，Η为当前编码块的高；周围若干个相邻已编码块称为 邻近编码块；
[0008] 步骤二:根据步骤一获取的邻近编码块的帖内编码模式来获取当前编码块的编码 模式一的集合；
[0009] 步骤Ξ:根据编码模式一的集合中各个模式一来获取对应的模式二:选取离模式 一在方向上最近的另外两个模式中的一个为模式二，或者选取与模式一相结合后具有最小 预测失真的模式为模式二。
[0010] 根据步骤二获取的编码模式一的集合，对编码模式一集合中的每个模式获取当前 编码块的另外一个编码模式的集合，即编码模式二的集合;合并模式一的集合和模式二的 集合，得到一个二元组集合，每个二元组包含两个相关的模式一和模式二；
[0011] 步骤四：针对步骤Ξ产生的二元组集合中的每个模式组合，用当前块周围相邻的 像素插值得到两个不同的预测块;当前编码块的一个双向预测结果为运个两个不同预测块 的加权平均块;选择最优的模式一和模式二的组合来对当前块进行预测；
[0012] 步骤五:对编码单元中的亮度块和色度块分别进行最优预测模式的选取；
[0013] 步骤六:对编码单元中的亮度块和色度块的编码模式分别进行编码。
[0014] 在步骤一中，所述邻近编码块是当前编码块的左边，上边，左下，右上已经编码的 帖内编码块；
[0015] 步骤二所述获取当前编码块的编码模式一的集合原则为：
[0016] 选取步骤一中获取的邻近编码块使用模式最多的几个模式为模式一，或者选择当 前编码块左边和上边的邻近编码块的模式为模式一，或者选择运些邻近块中的任意一个块 的模式为模式一，或者选择运些邻近块的模式的一个子集为模式一，或者为每个邻近编码 块指定一个权值，将具有相同帖内编码模式的邻近编码块的权值累加，选取步骤一中获取 的邻近编码块的权值最大的几个模式为模式一。
[0017] 在步骤Ξ中，针对每个模式一获取当前编码块的模式二的实现过程为：
[0018] 选取与当前模式一方向最近的两个编码模式为模式二，具体过程为：模式一用 model表示，如果模式一的模式是在3与33之间，模式二被选取为model-1和model + 1;如果 model的值是2或者34，模式二被选取为3和33;如果model的值是DC模式或者PLANAR模式，模 式二被选取为1〇(水平模式)和26(垂直模式）；
[0019] 或选取与模式一相结合后具有最小预测失真的模式为模式二，其实现过程是:针 对每个模式一，获取所有剩余帖内编码模式对应的预测值，然后将模式一的预测值与每个 剩余帖内模式对应的预测进行加权平均，选择与模式一加权平均后与当前编码块失真最小 的编码模式为模式二;编码块与预测块的失真的准则可W是:最小均方误差，最小化damard 误差或率失真优化准则。
[0020] 在步骤四中，对二元组集合中的每个编码模式组进行编码测试时，选择最优的模 式组来对当前块进行预测；选择最优的模式组可采用最小均方误差、最小化damard误差或 率失真优化准则。
[0021] 在步骤四中，对两个不同的预测模式产生的预测进行加权过程是:对不同的预测 模式的预测块给予不用的权值;所述加权平均可W采用给运两种不同的预测块相同的权 值，也就是对它们进行平均来获得当前编码块的预测块;或者根据不同预测模式的重要性 赋予不同的权值，或者根据不用预测模式生成预测的准确性赋予不同的权值，或者设定一 些概率较高的权值，用捜索遍历的方式获得最佳的权值。
[0022] 在步骤五中，对于编码单元中的亮度块和色度块选择最佳预测模式的过程是:针 对亮度块，其最优的预测模式是从原始的单向预测模式和双向预测模式中进行选取，选取 的准则是最小率失真准则；而对于色度块，如果其对应的亮度块选择双向预测为最佳预测 模式，则当前色度块的最优预测模式是选择其对应亮度块的两个预测模式。
[0023] 在步骤六中：对编码单元中的亮度块和色度块的编码模式分别进行编码，其具体 过程为：
[0024] 如果当前帖内编码模式为双向预测，该双向预测中的两个编码模式，即模式一和 模式二需要进行编码;模式一来自于邻近编码块，直接编码被选择的邻近块的索引。
[0025] 针对亮度块，当模式一是从当前块的左边或者上边选取得到，则1个比特的符号就 可W用来表示选中的模式来自左边还是上边;编码模式二是基于模式一得到的，同样地，一 个比特的符号可W用来表示被选取得模式是模式一邻近模式中的哪一个；
[0026] 针对色度块，如果当前亮度块选择双向预测，色度块的预测模式将被设定为双向 预测模式，其对应的两个预测模式直接来着亮度块，无需要对预测模式进行编码;如果当前 亮度块选择原始的单向预测，色度块将从原始的五个预测模式中进行选取。
[0027] 本发明的有益效果是：
[0028] 本发明预测方法可W有效地处理视频序列中存在的复杂块，如由于物体或者摄像 机运动导致的视频模糊，多方向的复杂块等。本发明是利用相邻已编码块的帖内模式信息 来得到当前编码块的两个模式，基于运两个模式的双向预测能够预测视频序列中的复杂 块，如具有多个方向的块，物体和摄像机运动造成的模糊的块，从而使帖内预测性能得到提 升，编码效率得到进一步提高。
[0029] 该帖内预测方法，利用两个不同的预测模式来得到两个不同的预测值。通过对运 两个预测值进行加权得到当前编码块的一个新的预测。获取当前编码块的周围若干个相邻 已编码块的帖内编码模式信息，选择其中一个模式为模式一;在模式一的基础上，选择另外 一个帖内模式为模式二。利用两个不同预测模式合成的预测值，能够处理视频序列中的复 杂块，从而使得编码效率得到进一步提高。
[0030] 与W前提出的方法不同的是，本发明方案在进行双向预测时，不需要进行权值表 的训练及保存。本发明方案的双向预测模式中的两个不同模式都是基于当前块的邻近块得 到的，因此编码运两个模式的比特开销少。此外，本发明方案需要进行测试的不同模式的组 合数目较少，因为编码的复杂度较低。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明实施方式二中当前块(C)，左边的邻近块化)和上边的邻近块(A)的位 置关系图。
[0032] 图2为本发明实施方式Ξ中针对当前编码块的编码模式一，其候选的编码模式二 与模式一的关系图。在图中模式一为3,模式二为与其角度最近的模式2或者4。