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CN103190150B - 利用参考像素的特性省略预测模式信息的发送的帧内预测编码/解码设备和方法 - Google Patents

利用参考像素的特性省略预测模式信息的发送的帧内预测编码/解码设备和方法 Download PDF

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CN103190150B
CN103190150B CN201180053383.3A CN201180053383A CN103190150B CN 103190150 B CN103190150 B CN 103190150B CN 201180053383 A CN201180053383 A CN 201180053383A CN 103190150 B CN103190150 B CN 103190150B
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Abstract

公开了一种用于利用参考像素的特性而省略预测模式信息的发送的帧内预测编码/解码设备和方法。根据本发明的一个实施方式的帧内预测编码设备包括：特性信息计算单元，其选择靠近要编码的当前块的多个参考像素中的至少一个，以计算方向的特性信息；比较单元，其将由所述特性信息计算单元计算出的所述方向的特性信息与预定基准值进行比较；预定模式确定单元，当所述比较单元的比较的结果满足预定条件时，该预定模式确定单元将当前帧的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及编码单元，如果所述比较的结果满足所述预定条件，则该编码单元对当前块与根据确定的模式的预测块之间的残差值进行编码，并省略对所确定的模式的模式信息进行编码。

Description

利用参考像素的特性省略预测模式信息的发送的帧内预测编码/解码设备和方法
技术领域
本公开在一些实施方式中涉及帧内预测编码/解码设备和方法。更具体地讲，本公开在一些实施方式中涉及这样一种帧内预测编码/解码设备和方法，该帧内预测编码/解码设备和方法利用与当前块邻近的参考像素的特性来省略关于当前块的预测模式的附加信息的发送，因此，可降低生成比特流时出现的开销，并可在维持帧内预测的准确度的同时改进图像编码和解码的效率。
背景技术
本部分的内容仅提供与本公开有关的背景信息，可能不构成现有技术。
随着包括互联网在内的信息和通信技术的发展，除了文本和语音通信之外，视频通信正在增加。以语音或文本为中心的通信不足以满足各种消费者的需要。因此，包括各种类型的信息（例如文本、图像、音乐等）的多媒体服务正在增长。多媒体数据的量是巨大的，因此，多媒体数据需要大容量存储介质以及宽的传输用带宽。为了发送包括文本、图像和音频数据的多媒体数据，可能需要压缩编码方案。
压缩数据的基本原理是去除数据中的冗余的处理。可通过去除诸如当相同的颜色或对象在图像中重复时的空间冗余，当视频帧中的邻近帧之间很少变化时或者当相同的声音在音频信号中重复时的时间冗余，或者反映人的视觉和感知对高频不敏感的心里视觉冗余，来压缩数据。
在视频压缩方法当中，主要关注与MPEG-4（运动图像专家组-4）相比压缩效率进一步改进的H.264/AVC（高级视频编码）。
H.264是具有非常高的数据压缩率的数字视频编解码标准，其还被称为MPEG-4第10部分或AVC（高级视频编码）。它是VCEG（ITU-T（国际电信联盟电信标准化部门）的视频编码专家组）与ISO/IEC（国际标准化组织/国际电工委员会）的MPEG的联合视频工作组标准化的结果。
已提出各种方法来改进压缩编码的压缩效率，其中时间预测方法和空间预测方法是最流行的方法。
如图1所示，时间预测通过参照时间上与当前帧110相邻的不同帧120的参考块122来预测当前帧110的当前块112。当对当前帧110的当前块112进行帧间预测时，检测时间上相邻的参考帧120，从参考帧120检测与当前块112最相似的参考块122。这里，参考块122是最佳地预测当前块112的块，可将与当前块112的SAD（绝对差和）最小的块确定为参考块122。可将参考块122确定为当前块112的预测块，通过从当前块112减去参考块122来生成残差块。对所生成的残差块进行编码并将其插入到比特流中。在此示例中，当前块112在当前帧110中的位置与参考块122在参考帧120中的位置之间的相对差被称为运动向量130，该运动向量130还可以按照与残差块相同的方式进行编码。时间预测被称为帧间预测。
空间预测利用单个帧中与目标块相邻的参考块的重构的像素值来获得目标块的预测像素值，这被称为方向性帧内预测（以下简称为帧内预测）。H.264定义了使用帧内预测的编码/解码方案。
帧内预测通过对单个子块的向上方向或向左方向上的邻近像素明确地进行定向复制来预测当前子块的值，并仅对它们的差进行编码。根据H.264标准的帧内预测，基于具有较早编码顺序的另一块生成当前块的预测块。对通过从当前块减去预测块而获得的值进行编码。根据H.264的视频编码器针对各个块从预测模式当中选择使得当前块与预测块之间的差最小的预测模式。
根据H.264标准的帧内预测基于用于生成4×4亮度块和8×8亮度块的预测像素值的预测的方向性和相邻像素的位置定义了九种预测模式，如图2所示。这九种预测模式基于预测的方向性被定义为垂直预测模式（预测模式0）、水平预测模式（预测模式1）、DC预测模式（预测模式2）、对角左下预测模式（预测模式3）、对角右下预测模式（预测模式4）、垂直偏右预测模式（预测模式5）、水平偏下预测模式（预测模式6）、垂直偏左预测模式（预测模式7）和水平偏上预测模式（预测模式8）。这里，DC预测模式使用八个相邻像素的平均值。
对于针对16×16亮度块的帧内预测处理，使用四种预测模式，这包括垂直预测模式（预测模式0）、水平预测模式（预测模式1）、DC预测模式（预测模式2）和平面预测模式（预测模式3）。另外，对于针对8×8色度块的帧内预测处理，使用相同的四种预测模式。
图3示出用于说明图2的九种预测模式的标记的示例。在此示例中，可利用预先解码的样本（像素A至M）生成当前块的预测块（包括像素a至p的区域）。在E、F、G和H未被预先解码的情况下，可通过将D复制到E、F、G和H的位置来虚拟地生成E、F、G和H。
图4参照图3示出图2的9种预测模式。参照图4，在预测模式0的情况下，预测块针对各个垂直行预测相同的像素值。具体地讲，预测块具有从设置在上侧参考块中并紧邻预测块的像素预测的值的像素。相邻像素A的重构像素值可被设置为预测块的第一列中的像素a、像素e、像素i和像素m的预测像素值。按照相同的方式，第二列中的像素b、像素f、像素j和像素n的像素值可从相邻像素B的重构像素值预测。像素c、像素g、像素k和像素o的像素值可从相邻像素C的重构像素值预测。第四列中的像素d、像素h、像素l和像素p的像素值可从相邻像素D的重构像素值预测。因此，可生成包括分别具有像素A、像素B、像素C和像素D的像素值的列的预测块。
另外，在预测模式1的情况下，预测块针对各个水平行将像素预测为相同的像素值。即，在预测块的像素中，从与位于预测块左侧的参考块紧邻的像素预测像素值。相邻像素I的重构像素值可被设置为预测块的第一行中的像素a、像素b、像素c和像素d的预测像素值。按照相同的方式，第二行中的像素e、像素f、像素g和像素h的像素值可从相邻像素J的重构像素值预测。第三行中的像素i、像素j、像素k和像素l的像素值可从相邻像素K的重构像素值预测。第四行中的像素m、像素n、像素o和像素p的像素值可从相邻像素L的重构像素值预测。因此，可生成包括分别具有像素I、像素J、像素K和像素L的像素值的行的预测块。
另外，在预测模式2的情况下，可利用上侧像素A、B、C和D以及左侧像素I、J、K和L的平均值来相等地替代预测块的像素。
在预测模式3的情况下，可按照左下方向与右上方向之间的45度角在左下方向上内插预测块的像素。在预测模式4的情况下，可按照45度角在右下方向上外推预测块的像素。另外，在预测模式5的情况下，可按照相对于垂直行约26.6度角（宽度/高度=1/2）在右下方向上外推预测块的像素。另外，在预测模式6的情况下，可按照相对于水平行约26.6度角在右下方向上外推预测块的像素。在预测模式7的情况下，可按照相对于垂直行约26.6度角在左下方向上外推预测块的像素。在预测模式8的情况下，可按照相对于水平行约26.6度角在向上方向上外推预测块的像素。
在预测模式3至预测模式8中，可从预先解码的参考块的像素A至M的加权平均值生成预测块的像素。例如，在预测模式4的情况下，可如式1所示估计位于预测块右上侧的像素d。这里，函数round()可以是向最近的整数四舍五入的函数。
d=round(B/4+C/2+D/4)式1
如上所述，针对亮度分量的16×16预测模式可包括四种模式，这包括预测模式0、预测模式1、预测模式2和预测模式3。
在预测模式0的情况下，可从上侧像素外推预测块的像素。在预测模式1的情况下，可从左侧像素外推预测块的像素。另外，在预测模式2的情况下，预测块的像素可被计算为上侧像素和左侧像素的平均值。最后，在预测模式3的情况下，可使用适合于上侧像素和左侧像素的线性“平面(plane)”函数。预测模式3更适合于亮度平滑变化的区域。
在H.264标准中，除DC模式之外的各个预测模式基于当前编码的预测块的邻近像素，根据对应模式的对应方向生成预测块的像素值。由编码器如上所述预测的当前块的预测模式信息可通过比特流另外发送给解码器，使得解码器可利用相同的预测模式重构当前块。
然而，编码器有不同于这种预测模式信息的各种附加信息要经由比特流发送给解码器，其中，由于比特流的开销，经由比特流发送的附加信息的量越大，编码和解码的效率越低。
发明内容
技术问题
本公开为了解决上述问题提供了一种帧内预测编码/解码设备和方法，该帧内预测编码/解码设备和方法利用与当前块相邻的参考像素的特性而省略与当前块的预测模式关联的附加信息的发送，因而可降低生成比特流时出现的开销，并可在维持帧内预测的准确度的同时改进图像编码和解码的效率。
概要
本公开的一个实施方式提供了一种帧内预测编码/解码设备，该帧内预测编码/解码设备包括：编码器，其用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方差值，根据所计算出的方差值与预定基准值之间的比较，来将所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式，并且基于所确定的预测模式对所述当前块进行编码；以及解码器，其用于通过选择与要解码的所述当前块相邻的多个第二参考像素中的至少一个来计算方差值，根据针对所选择的第二参考像素的所计算出的方差值与所述预定基准值之间的比较，来将要解码的所述当前块的第二预测模式确定为与所选择的第二参考像素对应的模式，并且基于所确定的第二预测模式对所述当前块进行解码。
本公开的另一实施方式提供了一种帧内预测编码设备，该设备包括：特性信息计算器，其用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；比较器，其用于在预定基准值与由所述特性信息计算器计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；预测模式确定单元，当由所述比较器执行的比较的结果满足预定条件时，该预测模式确定单元将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及编码器，当所述比较的结果满足所述预定条件时，该编码器对根据所确定的模式的预测块与所述当前块之间的残差进行编码，并省略对所确定的模式的模式信息进行编码。
所述特性信息计算器包括：上侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及左侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值。
当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值和由所述左侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值时，所述预测模式确定单元将DC模式确定为所述当前块的所述预测模式。
当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值，并且由所述左侧方差值计算器计算出的方差值大于或等于所述基准值时，所述预测模式确定单元将水平模式确定为所述当前块的所述预测模式。
当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值大于或等于所述基准值，并且由所述左侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值时，所述预测模式确定单元将垂直模式确定为所述当前块的所述预测模式。
本公开的另一实施方式提供了一种帧内预测解码设备，该设备包括：特性信息计算器，其用于通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；比较器，其用于在预定基准值与由所述特性信息计算器计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；预测模式确定单元，当由所述比较器执行的比较的结果满足预定条件时，该预测模式确定单元将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及解码器，当所述比较的结果满足所述预定条件时，该解码器基于由所述预测模式确定单元确定的所述模式对所述当前块进行解码。
所述特性信息计算器包括：上侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及左侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值。
当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值和由所述左侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值时，所述预测模式确定单元将DC模式确定为所述当前块的所述预测模式。
当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值，并且由所述左侧方差值计算器计算出的方差值大于或等于所述基准值时，所述预测模式确定单元将水平模式确定为所述当前块的所述预测模式。
当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值大于或等于所述基准值，并且由所述左侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值时，所述预测模式确定单元将垂直模式确定为所述当前块的所述预测模式。
本公开的另一实施方式提供了一种帧内预测编码/解码方法，该帧内预测编码/解码方法包括以下步骤：执行编码，用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方差值，根据所计算出的方差值与预定基准值之间的比较，来将所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式，并且基于所确定的预测模式对所述当前块进行编码；以及执行解码，用于通过选择与要解码的所述当前块相邻的多个第二参考像素中的至少一个来计算方差值，根据针对所选择的第二参考像素的所计算出的方差值与所述预定基准值之间的比较，来将所述当前块的第二预测模式确定为与所选择的第二参考像素对应的模式，并且基于所确定的第二预测模式对所述当前块进行解码。
本公开的另一实施方式提供了一种帧内预测编码方法，该帧内预测编码方法包括以下步骤：执行特性信息计算，用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；执行比较，用于在预定基准值与由特性信息计算器计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；执行预测模式确定，用于在所述比较的结果满足预定条件时，将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及当所述比较的结果满足所述预定条件时，对根据所确定的模式的预测块与所述当前块之间的残差进行编码，并省略对所确定的模式的模式信息进行编码。
所述特性信息计算的步骤包括以下步骤：执行上侧方差值计算，以针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及执行左侧方差值计算，以针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值。
所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值和在所述左侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值时，将DC模式确定为所述当前块的所述预测模式。
所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值，并且在所述左侧方差值计算中计算出的方差值大于或等于所述基准值时，将水平模式确定为所述当前块的所述预测模式。
所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值大于或等于所述基准值，并且在所述左侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值时，将垂直模式确定为所述当前块的所述预测模式。
本公开的另一实施方式提供了一种帧内预测解码方法，该帧内预测解码方法包括以下步骤：执行特性信息计算，用于通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；执行比较，用于在预定基准值与在所述特性信息计算中计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；执行预测模式确定，用于当在所述比较中执行的比较的结果满足预定条件时，将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及基于在所述预测模式确定中确定的所述模式对所述当前块进行解码。
所述特性信息计算的步骤包括以下步骤：执行上侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及执行左侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值。
所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值和在所述左侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值时，将DC模式确定为所述当前块的所述预测模式。
所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值，并且在所述左侧方差值计算中计算出的方差值大于或等于所述基准值时，将水平模式确定为所述当前块的所述预测模式。
所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值大于或等于所述基准值，并且在所述左侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值时，将垂直模式确定为所述当前块的所述预测模式。
有益效果
根据如上所述的本公开，利用与当前块相邻的参考像素的特性，可省略当前块的预测模式的附加信息的发送，因而，可降低生成比特流时出现的开销，并可在维持帧内预测的准确度的同时改进图像编码和解码的效率。
附图说明
图1是示意性地示出通常的帧间预测的框图；
图2是示出帧内预测模式的方向性的示图；
图3是示出用于描述图2的帧内预测模式的标记的示例的示图；
图4是示出图2的各个帧内预测模式的示图；
图5是示意性地示出根据本公开的实施方式的帧内预测编码设备的示图；
图6是示出由图5的帧内预测编码设备执行的帧内预测编码方法的流程图；
图7是示意性地示出根据本公开的实施方式的帧内预测解码设备的示图；以及
图8是示出由图7的帧内预测解码设备执行的帧内预测解码方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本公开的实施方式。在以下描述中，相似的标号指代相似的元件，尽管这些元件被示出在不同的附图中。另外，在以下对实施方式的描述中，为了清晰起见，将省略对本文包含的已知功能和构造的详细描述。
另外，在描述本公开的组件时，可能使用类似第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语。这些术语仅是为了将一个组件与另一组件相区分，而非意指或暗示这些组件的实质、次序或顺序。如果组件被描述为“连接”、“耦接”或“链接”到另一组件，则不仅可表示这些组件直接地“连接”、“耦接”或“链接”到另一组件，而且可表示这些组件经由第三组件间接地“连接”、“耦接”或“链接”到另一组件。
图5是示意性地示出根据本公开的实施方式的帧内预测编码设备的示图。参照图5，帧内预测编码设备500包括特性信息计算器510、比较器520、预测模式确定单元530和编码器540。
特性信息计算器510通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息。这里，特性信息计算器510包括：上侧方差值计算器512，以针对位于当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及左侧方差值计算器514，以针对位于当前块的左侧的参考像素计算方差值。例如，上侧方差值计算器512通过选择图3中与当前块的上侧相邻的A、B、C和D像素来如式2所示计算方差值，并且左侧方差值计算器514通过选择与当前块的左侧相邻的I、J、K和L像素来如式3所示计算方差值。
式2
式3
尽管描述了通过选择位于当前块的上侧和左侧的相邻像素来计算方差值，但是要针对当前块选择的参考像素的范围可不限于此。
比较器520将由特性信息计算器510计算出的方向性的特性信息与预定基准值进行比较。例如，如上所述，当特性信息计算器510通过上侧方差值计算器512和左侧方差值计算器514计算出与当前块的上侧相邻的像素的方差值以及与当前块的左侧相邻的像素的方差值时，比较器520可将所计算出的各个方差值与预定基准值进行比较。在此示例中，所述基准值是针对当前块的参考像素的阈值，并且可被设置为距当前块在预定范围内的参考像素值的平均值，或者可被设置为距上限为预定百分比的值。
当由比较器520执行的比较的结果满足预定条件时，预测模式确定单元530将与所选择的参考像素对应的模式确定为当前块的预测模式。如上所述，当特性信息计算器510通过上侧方差值计算器512和左侧方差值计算器514计算与当前块的上侧相邻的像素的方差值以及与当前块的左侧相邻的像素的方差值时，预测模式确定单元530可基于所计算出的各个方差值与基准值的比较结果，来将所选择的各个参考像素的对应模式确定为当前块的预测模式。例如，当由上侧方差值计算器512计算出的方差值以及由左侧方差值计算器514计算出的方差值小于基准值时，预测模式确定单元530假设不存在当前块的方向性，并且可将DC模式（图4中的模式2）确定为当前块的预测模式。另外，当由上侧方差值计算器512计算出的方差值小于基准值，并且由左侧方差值计算器514计算出的方差值大于或等于基准值时，预测模式确定单元530可将水平模式（图4中的模式1）确定为当前块的预测模式。另外，当由上侧方差值计算器512计算出的方差值大于或等于基准值，并且由左侧方差值计算器514计算出的方差值小于基准值时，预测模式确定单元530可将垂直模式（图4中的模式0）确定为当前块的预测模式。
当由比较器520执行的比较的结果满足预定条件时，编码器540对当前块与由预测模式确定单元530确定的模式的预测块之间的残差进行编码，并将经编码的残差发送给解码器。在此示例中，解码器可被设置为基于与帧内预测编码设备500相同的条件确定要解码的当前块的预测模式。因此，编码器540可省略对由预测模式确定单元530确定的模式的模式信息的编码，这将参照对帧内预测解码设备700的描述来进行描述（请参照图7）。
当由比较器520执行的比较的结果不能满足预定条件时，编码器540可基于通常的方法（例如H.264）来估计使编码成本最小的预测模式，并对当前块与该预测模式之间的残差进行编码。
图6是示出由图5的帧内预测编码设备执行的帧内预测编码方法的流程图。
参照图5和图6，特性信息计算器510通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息。在此示例中，在步骤S601，特性信息计算器510可通过选择与图3的当前块的上侧相邻的像素A、B、C和D来如式2所示计算方差值。另外，在步骤S603，特性信息计算器510可通过选择与当前块的左侧相邻的像素I、J、K和L来如式3所示计算方差值。当特性信息计算器510通过选择与当前块的上侧相邻的像素来计算上侧方差值，并且通过选择与当前块的左侧相邻的像素来计算左侧方差值时，比较器520可将所计算出的各个方差值与预定基准值进行比较。在此示例中，所述基准值可以是针对当前块的参考像素的阈值，并且可被设置为距当前块在预定范围内的参考像素值的平均值，或者可被设置为距上限为预定百分比的值。
当由比较器520执行的比较的结果满足预定条件时，预测模式确定单元530将与所选择的参考像素对应的模式确定为当前块的预测模式。例如，当在步骤S605中，上侧方差值和左侧方差值小于基准值时，在步骤S607中，预测模式确定单元530假设不存在当前块的方向性，并将DC模式（图4中的模式2）确定为当前块的预测模式。另外，当在步骤S609中，由上侧方差值计算器512计算出的方差值小于基准值，并且由左侧方差值计算器514计算出的方差值大于或等于基准值时，在步骤S611中，预测模式确定单元530将水平模式（图4中的模式1）确定为当前块的预测模式。另外，当在步骤S613中，由上侧方差值计算器512计算出的方差值大于或等于基准值，并且由左侧方差值计算器514计算出的方差值小于基准值时，在步骤S615中，预测模式确定单元530将垂直模式（图4中的模式0）确定为当前块的预测模式。在此示例中，当由比较器520执行的比较的结果满足预定条件时，编码器540对当前块与由预测模式确定单元530确定的模式的预测块之间的残差进行编码，并将经编码的残差发送给解码器，可省略对由预测模式确定单元530确定的模式的模式信息的编码。
当由比较器520执行的比较的结果不能满足预定条件时，在步骤S617中，编码器540基于通常的方法（例如H.264）估计使编码成本最小的预测模式，并对当前块与该预测模式之间的残差进行编码。
图7是示意性地示出根据本公开的实施方式的帧内预测解码设备的示图。参照图7，帧内预测解码设备700包括特性信息计算器710、比较器720、预测模式确定单元730和解码器740。
特性信息计算器710通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息。这里，特性信息计算器710包括：上侧方差值计算器712，以针对位于当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及左侧方差值计算器714，以针对位于当前块的左侧的参考像素计算方差值。例如，上侧方差值计算器712通过选择图3中与当前块的上侧相邻的像素A、B、C和D来如式2所示计算方差值，并且左侧方差值计算器714通过选择与当前块的左侧相邻的像素I、J、K和L来如式3所示计算方差值。尽管描述了通过选择位于当前块的上侧和左侧的相邻像素来计算方差值，但是要针对当前块选择的参考像素的范围可不限于此。然而，期望的是，特性信息计算器710基于与编码器相同的条件来选择与当前块相邻的多个参考像素中的至少一个。例如，当编码器选择与要编码的当前块的上侧和左侧相邻的像素时，期望的是，根据本公开的实施方式的帧内预测解码设备700的特性信息计算器710还选择与要解码的当前块的上侧和左侧相邻的像素。
比较器720在预定基准值与由特性信息计算器710计算出的方向性所关联的特性信息之间进行比较。例如，如上所述，当特性信息计算器710通过上侧方差值计算器712和左侧方差值计算器714计算与当前块的上侧相邻的像素的方差值以及与当前块的左侧相邻的像素的方差值时，比较器720可将所计算出的各个方差值与所述预定基准值进行比较。在此示例中，所述基准值是针对当前块的参考像素的阈值，并且可被设置为距当前块在预定范围内的参考像素值的平均值，或者可被设置为距上限为预定百分比的值。
当由比较器720执行的比较的结果满足预定条件时，预测模式确定单元730将与所选择的参考像素对应的模式确定为当前块的预测模式。如上所述，特性信息计算器710通过上侧方差值计算器712和左侧方差值计算器714计算与当前块的上侧相邻的像素的方差值以及与当前块的左侧相邻的像素的方差值，预测模式确定单元730可基于所计算出的各个方差值与基准值的比较结果，来将所选择的各个参考像素的对应模式确定为当前块的预测模式。例如，当由上侧方差值计算器712计算出的方差值以及由左侧方差值计算器714计算出的方差值小于基准值时，预测模式确定单元730假设不存在当前块的方向性，并将DC模式（图4中的模式2）确定为当前块的预测模式。另外，当由上侧方差值计算器712计算出的方差值小于基准值，并且由左侧方差值计算器714计算出的方差值大于或等于基准值时，预测模式确定单元730将水平模式（图4中的模式1）确定为当前块的预测模式。另外，当由上侧方差值计算器712计算出的方差值大于或等于基准值，并且由左侧方差值计算器714计算出的方差值小于基准值时，预测模式确定单元730将垂直模式（图4中的模式0）确定为当前块的预测模式。
当由比较器720执行的比较的结果满足预定条件时，解码器740对通过比特流接收到的残差信号进行解码，并将经解码的残差信号与由预测模式确定单元730确定的模式的预测块相加，以便重构要解码的当前块。
当由比较器720执行的比较的结果不能满足预定条件时，解码器740基于通常的方法（例如H.264）来估计使编码成本最小的预测模式，并将经解码的残差信号与所估计出的预测模式相加，以便重构当前块。
图8是示出由图7的帧内预测解码设备执行的帧内预测解码方法的流程图。
参照图7和图8，特性信息计算器710通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息。在此示例中，在步骤S801中，特性信息计算器710可通过选择图3中与当前块的上侧相邻的像素A、B、C和D来如式2所示计算方差值。另外，在步骤S803中，特性信息计算器710可通过选择与当前块的左侧相邻的像素I、J、K和L来如式3所示计算方差值。当特性信息计算器710通过选择与当前块的上侧相邻的像素来计算上侧方差值，并且通过选择与当前块的左侧相邻的像素来计算左侧方差值时，比较器720可将所计算出的各个方差值与预定基准值进行比较。在此示例中，所述基准值可以是针对当前块的参考像素的阈值，并且可被设置为距当前块在预定范围内的参考像素值的平均值，或者可被设置为距上限为预定百分比的值。
当由比较器720执行的比较的结果满足预定条件时，预测模式确定单元730将与所选择的参考像素对应的模式确定为当前块的预测模式。例如，当在步骤S805中，上侧方差值和左侧方差值小于基准值时，在步骤S807中，预测模式确定单元730假设不存在当前块的方向性，并将DC模式（图4中的模式2）确定为当前块的预测模式。另外，当在步骤S809中，由上侧方差值计算器712计算出的方差值小于基准值，并且由左侧方差值计算器714计算出的方差值大于或等于基准值时，在步骤S811中，预测模式确定单元730将水平模式（图4中的模式1）确定为当前块的预测模式。另外，当在步骤S813中，由上侧方差值计算器712计算出的方差值大于或等于基准值，并且由左侧方差值计算器714计算出的方差值小于基准值时，在步骤S815中，预测模式确定单元730将垂直模式（图4中的模式0）确定为当前块的预测模式。在此示例中，当由比较器720执行的比较的结果满足预定条件时，解码器740对通过比特流接收到的残差信号进行解码，并将经解码的残差信号与由预测模式确定单元730确定的模式的预测块相加，以便重构当前块。
当由比较器720执行的比较的结果不能满足预定条件时，在步骤S817中，解码器740基于通常的方法（例如H.264）来估计使编码成本最小的预测模式，并重构当前块。
在以上描述中，尽管本公开的实施方式的所有组件均可解释为组装或可操作地连接成一个单元，但是本公开并非旨在限于这些实施方式。相反，在本公开的客观范围内，各个组件可按照任何数量来选择性地并且可操作地组合。每一个组件还可自己实现在硬件中，而各个组件可选择性地部分或整体地组合，并实现在具有用于执行硬件等同物的功能的程序模块的计算机程序中。构成这种程序的代码或代码段可由本领域技术人员容易地推出。计算机程序可存储在计算机可读介质中，其在操作时可实现本公开的实施方式。计算机可读介质可包括磁记录介质、光学记录介质和载波介质。
另外，类似“包括”、“包含”和“具有”的术语应默认解释为非排他性的或开放式的，而非排他性或封闭式的，除非明确相反地定义。所有这些术语（技术术语、科学术语或其它术语）与本领域技术人员理解的含义相符，除非相反地定义。可在字典中找到的常见术语应该在有关技术著作的上下文中不过于理想化或不切实际地解释，除非本公开明确将其如此定义。
尽管为了说明性目的已描述了本公开的示例性实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的基本特征的情况下，各种修改、添加和替代是可能的。因此，并非出于限制性目的而描述本公开的示例性实施方式。因此，本公开的范围不由上述实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定。
工业实用性
如上所述，本公开非常适用于帧内预测编码设备和方法的领域，因为其通过利用与当前块相邻的参考像素的特性而省略了当前块的预测模式的附加信息的发送，因而，可降低生成比特流时出现的开销，并可在维持帧内预测的准确度的同时改进图像编码和解码的效率。
相关申请的交叉引用
如果可申请，本申请要求2010年9月7日在韩国提交的专利申请No.10-2010-0087292在35U.S.C§119(a)下的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。另外，此非临时申请在除美国之外的国家基于该韩国专利申请以相同的原因要求优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

Claims (12)

1.一种帧内预测编码设备，该设备包括：
特性信息计算器，其用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
比较器，其用于在预定基准值与由所述特性信息计算器计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
预测模式确定单元，当由所述比较器执行的比较的结果满足预定条件时，该预测模式确定单元将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
编码器，当所述比较的结果满足所述预定条件时，该编码器对所确定的模式的预测块与所述当前块之间的残差进行编码，并且省略对根据所确定的模式的模式信息进行编码；
其中，所述特性信息计算器包括：
上侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
左侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值和由所述左侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值时，所述预测模式确定单元将DC模式确定为所述当前块的所述预测模式。
2.一种帧内预测编码设备，该设备包括：
特性信息计算器，其用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
比较器，其用于在预定基准值与由所述特性信息计算器计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
预测模式确定单元，当由所述比较器执行的比较的结果满足预定条件时，该预测模式确定单元将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
编码器，当所述比较的结果满足所述预定条件时，该编码器对所确定的模式的预测块与所述当前块之间的残差进行编码，并且省略对根据所确定的模式的模式信息进行编码；
其中，所述特性信息计算器包括：
上侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
左侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值，并且由所述左侧方差值计算器计算出的方差值大于或等于所述基准值时，所述预测模式确定单元将水平模式确定为所述当前块的所述预测模式。
3.一种帧内预测编码设备，该设备包括：
特性信息计算器，其用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
比较器，其用于在预定基准值与由所述特性信息计算器计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
预测模式确定单元，当由所述比较器执行的比较的结果满足预定条件时，该预测模式确定单元将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
编码器，当所述比较的结果满足所述预定条件时，该编码器对所确定的模式的预测块与所述当前块之间的残差进行编码，并且省略对根据所确定的模式的模式信息进行编码；
其中，所述特性信息计算器包括：
上侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
左侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值大于或等于所述基准值，并且由所述左侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值时，所述预测模式确定单元将垂直模式确定为所述当前块的所述预测模式。
4.一种帧内预测解码设备，该设备包括：
特性信息计算器，其用于通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
比较器，其用于在预定基准值与由所述特性信息计算器计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
预测模式确定单元，当由所述比较器执行的比较的结果满足预定条件时，该预测模式确定单元将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
解码器，当所述比较的结果满足所述预定条件时，该解码器基于由所述预测模式确定单元确定的所述模式对所述当前块进行解码；
其中，所述特性信息计算器包括：
上侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
左侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值和由所述左侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值时，所述预测模式确定单元将DC模式确定为所述当前块的所述预测模式。
5.一种帧内预测解码设备，该设备包括：
特性信息计算器，其用于通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
比较器，其用于在预定基准值与由所述特性信息计算器计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
预测模式确定单元，当由所述比较器执行的比较的结果满足预定条件时，该预测模式确定单元将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
解码器，当所述比较的结果满足所述预定条件时，该解码器基于由所述预测模式确定单元确定的所述模式对所述当前块进行解码；
其中，所述特性信息计算器包括：
上侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
左侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值，并且由所述左侧方差值计算器计算出的方差值大于或等于所述基准值时，所述预测模式确定单元将水平模式确定为所述当前块的所述预测模式。
6.一种帧内预测解码设备，该设备包括：
特性信息计算器，其用于通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
比较器，其用于在预定基准值与由所述特性信息计算器计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
预测模式确定单元，当由所述比较器执行的比较的结果满足预定条件时，该预测模式确定单元将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
解码器，当所述比较的结果满足所述预定条件时，该解码器基于由所述预测模式确定单元确定的所述模式对所述当前块进行解码；
其中，所述特性信息计算器包括：
上侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
左侧方差值计算器，其用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，当由所述上侧方差值计算器计算出的方差值大于或等于所述基准值，并且由所述左侧方差值计算器计算出的方差值小于所述基准值时，所述预测模式确定单元将垂直模式确定为所述当前块的所述预测模式。
7.一种帧内预测编码方法，该帧内预测编码方法包括以下步骤：
执行特性信息计算，用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
执行比较，用于在预定基准值与所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
执行预测模式确定，用于在所述比较的结果满足预定条件时，将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
当所述比较的结果满足所述预定条件时，对所确定的模式的预测块与所述当前块之间的残差进行编码，并省略对所确定的模式的模式信息进行编码；
其中，所述特性信息计算的步骤包括以下步骤：
执行上侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
执行左侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：
当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值和在所述左侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值时，将DC模式确定为所述当前块的所述预测模式。
8.一种帧内预测编码方法，该帧内预测编码方法包括以下步骤：
执行特性信息计算，用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
执行比较，用于在预定基准值与所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
执行预测模式确定，用于在所述比较的结果满足预定条件时，将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
当所述比较的结果满足所述预定条件时，对所确定的模式的预测块与所述当前块之间的残差进行编码，并省略对所确定的模式的模式信息进行编码；
其中，所述特性信息计算的步骤包括以下步骤：
执行上侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
执行左侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：
当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值，并且在所述左侧方差值计算中计算出的方差值大于或等于所述基准值时，将水平模式确定为所述当前块的所述预测模式。
9.一种帧内预测编码方法，该帧内预测编码方法包括以下步骤：
执行特性信息计算，用于通过选择与要编码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
执行比较，用于在预定基准值与所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
执行预测模式确定，用于在所述比较的结果满足预定条件时，将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
当所述比较的结果满足所述预定条件时，对所确定的模式的预测块与所述当前块之间的残差进行编码，并省略对所确定的模式的模式信息进行编码；
其中，所述特性信息计算的步骤包括以下步骤：
执行上侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
执行左侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：
当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值大于或等于所述基准值，并且在所述左侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值时，将垂直模式确定为所述当前块的所述预测模式。
10.一种帧内预测解码方法，该帧内预测解码方法包括以下步骤：
执行特性信息计算，用于通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
执行比较，用于在预定基准值与在所述特性信息计算中计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
执行预测模式确定，用于当在所述比较中执行的比较的结果满足预定条件时，将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
基于在所述预测模式确定中确定的所述模式对所述当前块进行解码；
其中，所述特性信息计算的步骤包括以下步骤：
执行上侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
执行左侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：
当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值和在所述左侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值时，将DC模式确定为所述当前块的所述预测模式。
11.一种帧内预测解码方法，该帧内预测解码方法包括以下步骤：
执行特性信息计算，用于通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
执行比较，用于在预定基准值与在所述特性信息计算中计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
执行预测模式确定，用于当在所述比较中执行的比较的结果满足预定条件时，将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
基于在所述预测模式确定中确定的所述模式对所述当前块进行解码；
其中，所述特性信息计算的步骤包括以下步骤：
执行上侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
执行左侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：
当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值，并且在所述左侧方差值计算中计算出的方差值大于或等于所述基准值时，将水平模式确定为所述当前块的所述预测模式。
12.一种帧内预测解码方法，该帧内预测解码方法包括以下步骤：
执行特性信息计算，用于通过选择与要解码的当前块相邻的多个参考像素中的至少一个来计算方向性的特性信息；
执行比较，用于在预定基准值与在所述特性信息计算中计算出的所述方向性的所述特性信息之间进行比较；
执行预测模式确定，用于当在所述比较中执行的比较的结果满足预定条件时，将针对所述当前块的预测模式确定为与所选择的参考像素对应的模式；以及
基于在所述预测模式确定中确定的所述模式对所述当前块进行解码；
其中，所述特性信息计算的步骤包括以下步骤：
执行上侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的上侧的参考像素计算方差值；以及
执行左侧方差值计算，用于针对位于所述当前块的左侧的参考像素计算方差值；
其中，所述预测模式确定的步骤包括以下步骤：
当在所述上侧方差值计算中计算出的方差值大于或等于所述基准值，并且在所述左侧方差值计算中计算出的方差值小于所述基准值时，将垂直模式确定为所述当前块的所述预测模式。
CN201180053383.3A 2010-09-07 2011-09-07 利用参考像素的特性省略预测模式信息的发送的帧内预测编码/解码设备和方法 Active CN103190150B (zh)

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