混合視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中幀內(nèi)預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種混合視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中帖內(nèi)預(yù)測方法，屬于視頻編碼領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們對視頻顯示質(zhì)量要求的提高，高清和超高清視頻等新視頻應(yīng)用形式應(yīng)運(yùn) 而生。在運(yùn)種高分辨率高質(zhì)量視頻欣賞應(yīng)用越來越廣泛的情況下，如何增強(qiáng)視頻壓縮效率 變得至關(guān)重要。圖像與視頻在數(shù)字化過程中，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)冗余，運(yùn)使得視頻壓縮技術(shù) 成為了可能。一般而言，冗余類型至少包括空間冗余、時間冗余、信息賭冗余。對于空間冗余 的消除，一般采用基于預(yù)測的方法，即帖內(nèi)預(yù)測編碼。其基本思想是利用當(dāng)前編碼塊周圍已 經(jīng)重建的像素值，通過基于方向的插值生成當(dāng)前塊的預(yù)測值。得到預(yù)測塊之后，當(dāng)前塊與預(yù) 測塊的差值也就是殘差塊相比于原始編碼塊更易于編碼，帖內(nèi)預(yù)測有效地降低了視頻編碼 中的空域冗余。由于現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中的帖內(nèi)預(yù)測采用的基于單方向的插值預(yù)測，該 方法無法對復(fù)雜的塊進(jìn)行預(yù)測。
[000引為了處理視頻序列中的復(fù)雜編碼塊，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.提出雙向帖內(nèi)預(yù)測編碼方法。該方法基于H. 264/AVC視 頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中的9種預(yù)測模式，選出一定數(shù)目的兩種模式的結(jié)合。對于每個結(jié)合，一個離線 訓(xùn)練的權(quán)值表用于加權(quán)平均運(yùn)兩種模式產(chǎn)生的預(yù)測值。仍存在視頻的編碼性能較差的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了有效地處理視頻序列中的復(fù)雜塊，而提出一種混合視頻編碼 標(biāo)準(zhǔn)中帖內(nèi)預(yù)測方法，W進(jìn)一步提升視頻的編碼性能。
[000引本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：
[0006] -種混合視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中帖內(nèi)預(yù)測方法，所述預(yù)測方法用于描述視頻序列中存在 的復(fù)雜的編碼塊，所述預(yù)測方法的實(shí)現(xiàn)過程為：
[0007] 步驟一:獲取當(dāng)前編碼塊的周圍若干個相鄰已編碼塊的帖內(nèi)編碼模式，當(dāng)前編碼 塊的尺寸為W*H，W為當(dāng)前編碼塊的寬，Η為當(dāng)前編碼塊的高；周圍若干個相鄰已編碼塊稱為 鄰近編碼塊；
[0008] 步驟二:根據(jù)步驟一獲取的鄰近編碼塊的帖內(nèi)編碼模式來獲取當(dāng)前編碼塊的編碼 模式一的集合；
[0009] 步驟Ξ:根據(jù)編碼模式一的集合中各個模式一來獲取對應(yīng)的模式二:選取離模式 一在方向上最近的另外兩個模式中的一個為模式二，或者選取與模式一相結(jié)合后具有最小 預(yù)測失真的模式為模式二。
[0010] 根據(jù)步驟二獲取的編碼模式一的集合，對編碼模式一集合中的每個模式獲取當(dāng)前 編碼塊的另外一個編碼模式的集合，即編碼模式二的集合;合并模式一的集合和模式二的 集合，得到一個二元組集合，每個二元組包含兩個相關(guān)的模式一和模式二；
[0011] 步驟四：針對步驟Ξ產(chǎn)生的二元組集合中的每個模式組合，用當(dāng)前塊周圍相鄰的 像素插值得到兩個不同的預(yù)測塊;當(dāng)前編碼塊的一個雙向預(yù)測結(jié)果為運(yùn)個兩個不同預(yù)測塊 的加權(quán)平均塊;選擇最優(yōu)的模式一和模式二的組合來對當(dāng)前塊進(jìn)行預(yù)測；
[0012] 步驟五:對編碼單元中的亮度塊和色度塊分別進(jìn)行最優(yōu)預(yù)測模式的選取；
[0013] 步驟六:對編碼單元中的亮度塊和色度塊的編碼模式分別進(jìn)行編碼。
[0014] 在步驟一中，所述鄰近編碼塊是當(dāng)前編碼塊的左邊，上邊，左下，右上已經(jīng)編碼的 帖內(nèi)編碼塊；
[0015] 步驟二所述獲取當(dāng)前編碼塊的編碼模式一的集合原則為：
[0016] 選取步驟一中獲取的鄰近編碼塊使用模式最多的幾個模式為模式一，或者選擇當(dāng) 前編碼塊左邊和上邊的鄰近編碼塊的模式為模式一，或者選擇運(yùn)些鄰近塊中的任意一個塊 的模式為模式一，或者選擇運(yùn)些鄰近塊的模式的一個子集為模式一，或者為每個鄰近編碼 塊指定一個權(quán)值，將具有相同帖內(nèi)編碼模式的鄰近編碼塊的權(quán)值累加，選取步驟一中獲取 的鄰近編碼塊的權(quán)值最大的幾個模式為模式一。
[0017] 在步驟Ξ中，針對每個模式一獲取當(dāng)前編碼塊的模式二的實(shí)現(xiàn)過程為：
[0018] 選取與當(dāng)前模式一方向最近的兩個編碼模式為模式二，具體過程為：模式一用 model表示，如果模式一的模式是在3與33之間，模式二被選取為model-1和model + 1;如果 model的值是2或者34，模式二被選取為3和33;如果model的值是DC模式或者PLANAR模式，模 式二被選取為1〇(水平模式)和26(垂直模式）；
[0019] 或選取與模式一相結(jié)合后具有最小預(yù)測失真的模式為模式二，其實(shí)現(xiàn)過程是:針 對每個模式一，獲取所有剩余帖內(nèi)編碼模式對應(yīng)的預(yù)測值，然后將模式一的預(yù)測值與每個 剩余帖內(nèi)模式對應(yīng)的預(yù)測進(jìn)行加權(quán)平均，選擇與模式一加權(quán)平均后與當(dāng)前編碼塊失真最小 的編碼模式為模式二;編碼塊與預(yù)測塊的失真的準(zhǔn)則可W是:最小均方誤差，最小化damard 誤差或率失真優(yōu)化準(zhǔn)則。
[0020] 在步驟四中，對二元組集合中的每個編碼模式組進(jìn)行編碼測試時，選擇最優(yōu)的模 式組來對當(dāng)前塊進(jìn)行預(yù)測；選擇最優(yōu)的模式組可采用最小均方誤差、最小化damard誤差或 率失真優(yōu)化準(zhǔn)則。
[0021] 在步驟四中，對兩個不同的預(yù)測模式產(chǎn)生的預(yù)測進(jìn)行加權(quán)過程是:對不同的預(yù)測 模式的預(yù)測塊給予不用的權(quán)值;所述加權(quán)平均可W采用給運(yùn)兩種不同的預(yù)測塊相同的權(quán) 值，也就是對它們進(jìn)行平均來獲得當(dāng)前編碼塊的預(yù)測塊;或者根據(jù)不同預(yù)測模式的重要性 賦予不同的權(quán)值，或者根據(jù)不用預(yù)測模式生成預(yù)測的準(zhǔn)確性賦予不同的權(quán)值，或者設(shè)定一 些概率較高的權(quán)值，用捜索遍歷的方式獲得最佳的權(quán)值。
[0022] 在步驟五中，對于編碼單元中的亮度塊和色度塊選擇最佳預(yù)測模式的過程是:針 對亮度塊，其最優(yōu)的預(yù)測模式是從原始的單向預(yù)測模式和雙向預(yù)測模式中進(jìn)行選取，選取 的準(zhǔn)則是最小率失真準(zhǔn)則；而對于色度塊，如果其對應(yīng)的亮度塊選擇雙向預(yù)測為最佳預(yù)測 模式，則當(dāng)前色度塊的最優(yōu)預(yù)測模式是選擇其對應(yīng)亮度塊的兩個預(yù)測模式。
[0023] 在步驟六中：對編碼單元中的亮度塊和色度塊的編碼模式分別進(jìn)行編碼，其具體 過程為：
[0024] 如果當(dāng)前帖內(nèi)編碼模式為雙向預(yù)測，該雙向預(yù)測中的兩個編碼模式，即模式一和 模式二需要進(jìn)行編碼;模式一來自于鄰近編碼塊，直接編碼被選擇的鄰近塊的索引。
[0025] 針對亮度塊，當(dāng)模式一是從當(dāng)前塊的左邊或者上邊選取得到，則1個比特的符號就 可W用來表示選中的模式來自左邊還是上邊;編碼模式二是基于模式一得到的，同樣地，一 個比特的符號可W用來表示被選取得模式是模式一鄰近模式中的哪一個；
[0026] 針對色度塊，如果當(dāng)前亮度塊選擇雙向預(yù)測，色度塊的預(yù)測模式將被設(shè)定為雙向 預(yù)測模式，其對應(yīng)的兩個預(yù)測模式直接來著亮度塊，無需要對預(yù)測模式進(jìn)行編碼;如果當(dāng)前 亮度塊選擇原始的單向預(yù)測，色度塊將從原始的五個預(yù)測模式中進(jìn)行選取。
[0027] 本發(fā)明的有益效果是：
[0028] 本發(fā)明預(yù)測方法可W有效地處理視頻序列中存在的復(fù)雜塊，如由于物體或者攝像 機(jī)運(yùn)動導(dǎo)致的視頻模糊，多方向的復(fù)雜塊等。本發(fā)明是利用相鄰已編碼塊的帖內(nèi)模式信息 來得到當(dāng)前編碼塊的兩個模式，基于運(yùn)兩個模式的雙向預(yù)測能夠預(yù)測視頻序列中的復(fù)雜 塊，如具有多個方向的塊，物體和攝像機(jī)運(yùn)動造成的模糊的塊，從而使帖內(nèi)預(yù)測性能得到提 升，編碼效率得到進(jìn)一步提高。
[0029] 該帖內(nèi)預(yù)測方法，利用兩個不同的預(yù)測模式來得到兩個不同的預(yù)測值。通過對運(yùn) 兩個預(yù)測值進(jìn)行加權(quán)得到當(dāng)前編碼塊的一個新的預(yù)測。獲取當(dāng)前編碼塊的周圍若干個相鄰 已編碼塊的帖內(nèi)編碼模式信息，選擇其中一個模式為模式一;在模式一的基礎(chǔ)上，選擇另外 一個帖內(nèi)模式為模式二。利用兩個不同預(yù)測模式合成的預(yù)測值，能夠處理視頻序列中的復(fù) 雜塊，從而使得編碼效率得到進(jìn)一步提高。
[0030] 與W前提出的方法不同的是，本發(fā)明方案在進(jìn)行雙向預(yù)測時，不需要進(jìn)行權(quán)值表 的訓(xùn)練及保存。本發(fā)明方案的雙向預(yù)測模式中的兩個不同模式都是基于當(dāng)前塊的鄰近塊得 到的，因此編碼運(yùn)兩個模式的比特開銷少。此外，本發(fā)明方案需要進(jìn)行測試的不同模式的組 合數(shù)目較少，因為編碼的復(fù)雜度較低。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明實(shí)施方式二中當(dāng)前塊(C)，左邊的鄰近塊化)和上邊的鄰近塊(A)的位 置關(guān)系圖。
[0032] 圖2為本發(fā)明實(shí)施方式Ξ中針對當(dāng)前編碼塊的編碼模式一，其候選的編碼模式二 與模式一的關(guān)系圖。在圖中模式一為3,模式二為與其角度最近的模式2或者4。