專利名稱：用于幀內(nèi)譯碼的逐像素加權(quán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻處理，且更明確地說，涉及用于幀內(nèi)視頻編碼及解碼的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在視頻編碼中，可將視頻序列的幀分割成矩形區(qū)或塊?？梢詭瑑?nèi)模式(I模式)或 幀間模式(P模式)來編碼視頻塊。
圖1展示用于I模式的現(xiàn)有技術(shù)視頻編碼器的圖。在圖l中，空間預測器102使用 來自同一幀中的相鄰塊的像素而根據(jù)視頻塊IOO形成經(jīng)預測塊103。用于預測的相鄰塊 可由預測模式101指定。加法器104計算預測誤差106，即圖像塊100與經(jīng)預測塊103 之間的差異。變換模塊108將預測誤差106投射到基底或變換函數(shù)集合上。在典型的實 施方案中，變換函數(shù)可從離散余弦變換(DCT)、卡亨南-洛維(Karhunen-Loeve)變換 (KLT)或任何其它函數(shù)導出。
變換模塊108輸出對應于指派給所述變換函數(shù)中的每一者的權(quán)數(shù)的變換系數(shù)110的 集合。舉例來說，可計算對應于變換函數(shù)集合(fQ， f!， f2,...， fN)的系數(shù)集合(co， Cl, c2，...， cN}。隨后由量化器112對變換系數(shù)110進行量化以產(chǎn)生經(jīng)量化的變換系數(shù)114?？蓪⒔?jīng) 量化系數(shù)114及預測模式101傳輸?shù)浇獯a器。
圖1A描繪用于I模式的視頻解碼器。在圖1A中，經(jīng)量化系數(shù)1000由編碼器提供 到解碼器，且供應到逆變換模塊1004。逆變換模塊1004基于系數(shù)1000及固定變換函數(shù) 集合(例如，{fQ, f,, f2，...， fN})而重構(gòu)預測誤差1003。將預測模式1002供應到逆空間 預測模塊1006，所述逆空間預測模塊1006基于已經(jīng)被解碼的相鄰塊的像素值而產(chǎn)生經(jīng) 預測塊1007。將經(jīng)預測塊1007與預測誤差1003組合以產(chǎn)生經(jīng)重構(gòu)塊1010。經(jīng)重構(gòu)塊 1010與圖1中的原始塊IOO之間的差異被稱為重構(gòu)誤差。本文中參考由ITU電信標準化部門在2005年3月公布的ITU-T建議H.264 (下文 中稱作H.264-2005)的章節(jié)8.3.1來描述圖1中的空間預測器102的實例。在H.264-2005 中，譯碼器提供被標記為0到8的用于預測4x4塊的9個預測模式，包括DC預測(模 式2)及8個定向模式，如圖2所示。每一預測模式指定用于編碼每一像素的相鄰像素 集合，如圖3所說明。在圖3中，像素a到p待編碼，且相鄰像素A到L及X用于預 測所述像素a到p。
為了描述空間預測，可如下指定術(shù)語。設(shè)s表示含有來自相鄰塊的像素值的向量(例 如，圖3中的像素A到X的值形成1x12向量s)，且sa表示向量s的對應于像素A的 元素，等等。設(shè)p表示含有用于待預測的塊的像素值的向量(例如，圖3中的像素a到 p的值形成1x16向量p),且pa表示向量p的對應于像素a的元素，等等。進一步設(shè)wd 表示當指定預測模式d時待與向量s相乘以獲得向量p的權(quán)數(shù)矩陣?？蓪d表達如下(等
式1):
W、M
w 二
接著可將經(jīng)預測像素p的向量表達如下(等式2):
/7 = w . sp。
二
.d …d
根據(jù)H.264-2005，如果(例如)選擇模式0，則通過將像素a、 e、 i及m設(shè)定為等 于像素A來預測所述像素a、 e、 i及m，且通過將像素b、 f、 j及n設(shè)定為等于像素B 來預測所述像素b、 f、 j及n，等等。模式O中的每一像素集合對應于沿著單一垂直方向 的像素，如圖2及圖3所示?？蓪⒂糜谀Ｊ絆的經(jīng)預測像素與相鄰像素的關(guān)系表示如下(等式3):
0 0 0 0 i
0 0 0 0 i
w 6,fl = w /,fl = vv ,8 = w "，s = 1;
0 0 0 0 i
0 0 0 0 ，
W t/,d = W a,d = VV= W p，s = 1;
且所有其它wQ=0。
另一方面，如果選擇模式l,則通過將像素a、 b、 c及d設(shè)定為等于像素I來預測 所述像素a、 b、 c及d，且通過將像素e、 f、 g及h設(shè)定為等于像素J來預測所述像素e、 f、 g及h，等等。在此情況下，每一像素集合對應于沿著單一水平方向的像素，也如圖 2及圖3所示。可將用于模式1的關(guān)系表示如下(等式4):
vv1",/ 二 vv、,/ = vv'c,/ = w:，/ 二 1; vv'ej 二 wV'j = vv、,j 二 vvVj 二 1; w、,a: 二 w、,k 二 w、，/c 二 w1/，^ = 1; vv'm, = vv'n,L 二 vv、,l = vv、丄=1;
且所有其它w^0。
請注意，H.264-2005中所給出的模式均指定將沿著單一方向(例如，模式O中的垂 直方向及模式1中的水平方向)的像素設(shè)定為彼此相等且等于單一相鄰像素。雖然這對 于實施及指定來說為簡單明了的，但在一些情況下，可能有利的是將沿著單一方向的像 素設(shè)定為彼此不同的值及/或一個以上相鄰像素的組合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種用于編碼圖像塊的方法，所述圖像塊包含像素值集合，所 述方法包含選擇用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素的預測模式，所述預測模 式將圖像塊中的至少一個像素的經(jīng)預測值指定為至少兩個相鄰像素的組合。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于預測圖像塊的方法，所述圖像塊包含像素值集合， 所述方法包含接收用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素的預測模式，以及基于 相鄰像素及預測模式而產(chǎn)生經(jīng)預測塊，所述產(chǎn)生包含組合至少兩個相鄰像素以預測所述 圖像塊中的至少一個像素。
本發(fā)明的又一方面提供一種用于編碼圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合， 所述設(shè)備包含用于選擇用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素的預測模式的空定為至少兩個相 鄰像素的組合。
本發(fā)明的再一方面提供一種用于預測圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合， 所述設(shè)備包含逆空間預測塊，所述塊接收用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素 的預測模式，所述塊組合至少兩個相鄰像素以預測所述圖像塊中的至少一個像素。
本發(fā)明的又一方面提供一種用于預測圖像塊的計算機程序產(chǎn)品，所述圖像塊包含像 素值集合，所述產(chǎn)品包含計算機可讀媒體，所述計算機可讀媒體包含用于致使計算機接 收用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素的預測模式的代碼，以及用于致使計算 機基于相鄰像素及預測模式而產(chǎn)生經(jīng)預測塊的代碼，所述代碼致使計算機組合至少兩個 相鄰像素以預測所述圖像塊中的至少一個像素。


圖1展示用于I模式的現(xiàn)有技術(shù)視頻編碼器的圖。 圖1A描繪用于I模式的視頻解碼器。 圖2展示H.264-2005中所描述的預測模式。 圖3說明使用若干預測模式的像素預測。
圖4A到圖4D展示用于像素a、 e、 i及m的矩陣wO的元素的圖示表示。
具體實施例方式
本文中所揭示的是用以將沿著單一方向的像素設(shè)定為彼此不同的值及/或一個以上 相鄰像素的組合的技術(shù)。
在一個方面中，對于一預測模式，可獨立于沿著同一方向的其它像素而指定沿著單 一方向的每一像素。舉例來說，對于模式0，可如下修改矩陣wG的元素(等式5):
w。",/t = 1;
w。m = 0.8; wV^ =0.7;
且如根據(jù)等式1來保留wG的其它元素。如等式5所示，基于相鄰像素A而預測像 素a、 e、 i及m中的每一者，但每一像素與其它像素相比具有不同權(quán)數(shù)。
請注意，將矩陣wd的規(guī)格提供到編碼器與解碼器兩者，使得解碼器具有對用于每 一預測模式的wd的先驗認識。因此，除了圖l及圖1A的實施例中所示的信令以外，不需要編碼器與解碼器之間的額外信令。還請注意，提供等式5以僅說明獨立于其它像素 而指定每一像素，且其不希望將本發(fā)明限于針對矩陣wG所展示的任何特定值。
接收預測模式d且具有對矩陣wd的先驗認識的解碼器可解碼經(jīng)編碼塊，如圖1A所示。
結(jié)合或替代上文所描述的方面，另一方面提供對于一預測模式，可將沿著單一方 向的每一像素指定為兩個或兩個以上相鄰像素的組合。舉例來說，對于模式0，可將用 于模式0的矩陣w。的元素(等式6)修改如下
w、 =0.5; wVb = 0.5;
而wQ的其它元素從等式3未改變。接著可將對應于圖3中的像素a的經(jīng)預測值(pa)
表達如下(等式7):p。
請注意，提供用于等式6中的wO的值僅作為說明，且不應將其解釋為將本發(fā)明限 定于所提供的值。
在一實施例中，可組合以上兩個方面。舉例來說，可指派權(quán)數(shù)，使得隨著距起始像 素的距離增加，逐漸較少地加權(quán)待沿著同一方向編碼的像素以支持一個或一個以上起始 編碼像素。類似地，隨著距起始像素的距離增加，可將逐漸較多的權(quán)數(shù)指派給環(huán)繞待編 碼的像素的編碼像素。
為了說明此實施例，圖4A到圖4D展示用于像素a、 e、 i及m的矩陣wO的元素的 圖示表示。圖4A展示用于像素a的矩陣w。的元素(pa)的圖示表示。在圖4A中，將 相鄰像素A視為起始編碼像素。如圖所示，對于像素a，僅權(quán)數(shù)w ,A被指派為1的非零 權(quán)數(shù)。圖4B展示用于像素e的權(quán)數(shù)指派。如圖所示，像素e被指派不同于像素a的權(quán) 數(shù)集合，即wQa,A=0.9且wQa,j=0.1 。圖4C展示用于像素i的權(quán)數(shù)指派。對于像素i， wQa,A=0.8， wGa,j=0.05, wGa,K=0.1，且wQa,L=0.05。圖4D展示用于像素m的權(quán)數(shù)指派。對于像素m， w0a,A=0.5, w0a,K=0.2,且wV:0.3。請注意，圖4A到圖4D中的權(quán)數(shù)指派既定僅用作說明，且不打算將本發(fā)明的范圍 限定于所展示的權(quán)數(shù)的任何特定值。
在一實施例中，可將用于編碼單一像素的所有權(quán)數(shù)的總和設(shè)定為1，如圖4A到圖 4D所示。
基于本文中所描述的教示，應容易明白，本文中所揭示的一方面可獨立于任何其它 方面來實施，且可以各種方式來組合這些方面中的兩者或兩者以上。本文中所描述的技 術(shù)可以硬件、軟件、固件或其任何組合來實施。如果以硬件來實施，則可使用數(shù)字硬件、 模擬硬件或其組合來實現(xiàn)所述技術(shù)。如果以軟件來實施，則可至少部分地通過包括上面 存儲有一個或一個以上指令或代碼的計算機可讀媒體的計算機程序產(chǎn)品來實現(xiàn)所述技 術(shù)。
以實例而非限制的方式，此類計算機可讀媒體可包含RAM (例如同步動態(tài)隨機存 取存儲器(SDRAM))、只讀存儲器(ROM)、非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)、 ROM、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)、 快閃存儲器、CD-ROM或其它光盤存儲裝置、磁盤存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或可 用于以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式來攜載或存儲所要程序代碼且可由計算機存取的任何其 它有形媒體。
與計算機程序產(chǎn)品的計算機可讀媒體相關(guān)聯(lián)的指令或代碼可由計算機執(zhí)行，例如由 一個或--個以上處理器(例如一個或--個以上數(shù)字信號處理器(DSP)、通用微處理器、 ASIC、 FPGA或其它等效集成或離散邏輯電路)執(zhí)行。
已描述了許多方面及實例。然而，對這些實例的各種修改是可能的，且本文中所呈 現(xiàn)的原理同樣可應用于其它方面。這些及其它方面屬于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于編碼圖像塊的方法，所述圖像塊包含像素值集合，所述方法包含選擇用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素的預測模式，所述預測模式將所述圖像塊中的至少一個像素的經(jīng)預測值指定為至少兩個相鄰像素的組合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，至少兩個相鄰像素的所述組合包含第一權(quán)數(shù)乘以所述 至少兩個相鄰像素中的第一者與第二權(quán)數(shù)乘以所述至少兩個相鄰像素中的第二者 的總和。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述預測模式進一步通過針對所述圖像塊中的每一像 素指定待指派給每一相鄰像素的權(quán)數(shù)來指定用于編碼所述圖像塊中的每一像素的 權(quán)數(shù)矩陣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述預測模式進一步指定待用于預測的方向，沿著單 一方向的每一像素為至少一個相鄰像素的函數(shù)，沿著所述單一方向的所述像素中的至少兩者為同一相鄰像素的不同函數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，沿著所述單一方向的所述像素中的所述至少兩者為至 少兩個相鄰像素的不同函數(shù)。
6. —種用于預測圖像塊的方法，所述圖像塊包含像素值集合，所述方法包含接收用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素的預測模式；以及 基于所述相鄰像素及所述預測模式而產(chǎn)生經(jīng)預測塊，所述產(chǎn)生包含組合至少兩個 相鄰像素以預測所述圖像塊中的至少一個像素。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述組合至少兩個相鄰像素包含將第一權(quán)數(shù)乘以所述 至少兩個相鄰像素中的第一者與第二權(quán)數(shù)乘以所述至少兩個相鄰像素中的第二者 相加。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述產(chǎn)生包含針對所述圖像塊中的每一像素，根據(jù)權(quán) 數(shù)矩陣而加權(quán)每一相鄰像素。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述預測模式進一步指定待用于預測的方向，沿著單一方向的每一像素為至少一個相鄰像素的函數(shù)，沿著所述單一方向的所述像素中的至少兩者為同一相鄰像素的不同函數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，沿著所述單一方向的所述像素中的所述至少兩者為至少兩個相鄰像素的不同函數(shù)。
11. 一種用于編碼圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合，所述設(shè)備包含空間預測器，其用于選擇用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素的預測模式，所述預測模式將所述圖像塊中的至少一個像素的經(jīng)預測值指定為至少兩個相鄰像素的組合。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，至少兩個相鄰像素的所述組合包含第一權(quán)數(shù)乘以所述至少兩個相鄰像素中的第一者與第二權(quán)數(shù)乘以所述至少兩個相鄰像素中的第二者的總和。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述預測模式進一步通過針對所述圖像塊中的每一像素指定待指派給每一相鄰像素的權(quán)數(shù)來指定用于編碼所述圖像塊中的每一像素的權(quán)數(shù)矩陣。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述預測模式進一步指定待用于預測的方向，沿著單一方向的每一像素為至少一個相鄰像素的函數(shù)，沿著所述單一方向的所述像素中的至少兩者為同一相鄰像素的不同函數(shù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，沿著所述單一方向的所述像素中的所述至少兩者為至少兩個相鄰像素的不同函數(shù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為手持機。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為集成電路。
18. —種用于預測圖像塊的設(shè)備，所述圖像塊包含像素值集合，所述設(shè)備包含-逆空間預測塊，所述塊接收用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素的預測 模式，所述塊組合至少兩個相鄰像素以預測所述圖像塊中的至少一個像素。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，所述組合至少兩個所述組合至少兩個相鄰像素包含 將第一權(quán)數(shù)乘以所述至少兩個相鄰像素中的第一者與第二權(quán)數(shù)乘以所述至少兩個 相鄰像素中的第二者相加。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，逆空間預測器通過根據(jù)權(quán)數(shù)矩陣加權(quán)每一相鄰像素 來預測每一像素。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，所述預測模式進一步指定待用于預測的方向，沿著 單一方向的每一像素為至少一個相鄰像素的函數(shù)，沿著所述單一方向的所述像素中 的至少兩者為同一相鄰像素的不同函數(shù)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，沿著所述單一方向的所述像素中的所述至少兩者為 至少兩個相鄰像素的不同函數(shù)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為手持機。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為集成電路。
25. —種用于預測圖像塊的計算機程序產(chǎn)品，所述圖像塊包含像素值集合，所述產(chǎn)品包 含計算機可讀媒體，其包含用于致使計算機接收用于基于相鄰像素而預測所述圖像塊中的像素的預測模 式的代碼；以及用于致使計算機基于所述相鄰像素及所述預測模式而產(chǎn)生經(jīng)預測塊的代碼，所 述代碼致使所述計算機組合至少兩個相鄰像素以預測所述圖像塊中的至少一個 像素。
全文摘要
本發(fā)明提供用于改進幀內(nèi)譯碼中的預測準確度的技術(shù)。預測模式可獨立于沿著一方向的其它像素而指定沿著同一方向的像素。在一實施例中，編碼器選擇用以最佳地表示圖像塊的預測模式。在替代實施例中，解碼器通過根據(jù)由所述預測模式指定的權(quán)數(shù)矩陣而加權(quán)相鄰像素來重構(gòu)所述圖像塊中的每一像素。
文檔編號H04N7/34GK101682783SQ200880012084
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者馬爾塔·卡切維奇 申請人:高通股份有限公司