專(zhuān)利名稱(chēng)：一種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻壓縮技術(shù)，特別涉及一種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：
在現(xiàn)行的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，幀內(nèi)編碼被廣泛使用。幀內(nèi)編碼利用同一幀中像素的空間相關(guān)性來(lái)去除冗余，而且由于不用相鄰時(shí)域幀做參考，所以可以有效的阻止錯(cuò)誤的幀間傳播，被用作參考幀和立即刷新幀。
在最新的H.264/AVC視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于4x4亮度塊的定義了9種幀內(nèi)方向預(yù)測(cè)模式。同以往的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)如H.261、MPEG-2、H.263、MPEG-4等相比較，新標(biāo)準(zhǔn)采用了更多的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，所以使得幀內(nèi)編碼的效率得到提高。但是由于需要將具體采用的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式編碼后發(fā)送給解碼端，因此為了表示每個(gè)幀內(nèi)編碼塊所采用的方向預(yù)測(cè)模式就需要大量的比特。以4x4亮度塊為例，在不做任何優(yōu)化的條件下為了表示9種預(yù)測(cè)模式，每個(gè)編碼塊需要4比特開(kāi)銷(xiāo)來(lái)傳輸預(yù)測(cè)模式。對(duì)于整幅圖像來(lái)說(shuō)這種開(kāi)銷(xiāo)極大的降低了壓縮效率。所以，在H.264/AVC編碼標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式采用預(yù)測(cè)編碼的方式來(lái)減少比特開(kāi)銷(xiāo)。
在目前的H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)中，首先對(duì)采用的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式進(jìn)行預(yù)測(cè)，確定最有可能的預(yù)測(cè)模式，然后，根據(jù)預(yù)測(cè)得到的最有可能的預(yù)測(cè)模式與實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式間的關(guān)系，進(jìn)行預(yù)測(cè)模式的編碼。
具體地，如果預(yù)測(cè)得到的最有可能預(yù)測(cè)模式與實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式一致，則只需要1比特來(lái)表示預(yù)測(cè)模式信息，即告知解碼器采用預(yù)測(cè)得到的最有可能預(yù)測(cè)模式作為當(dāng)前解碼塊所選擇的模式；如果預(yù)測(cè)得到的最有可能預(yù)測(cè)模式與實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式不同，除使用1比特表示實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式與最有可能的預(yù)測(cè)模式不同之外，還需要額外的比特來(lái)表示實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式，在這種情況下又分為兩種情況當(dāng)實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式序號(hào)比最有可能預(yù)測(cè)模式的序號(hào)小時(shí)，直接對(duì)實(shí)際預(yù)測(cè)模式信息進(jìn)行編碼；當(dāng)實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式序號(hào)比最有可能預(yù)測(cè)模式的序號(hào)大時(shí)，對(duì)實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式序號(hào)減1后進(jìn)行編碼。通過(guò)這樣的處理，編碼預(yù)測(cè)模式僅需3比特。
由上述可見(jiàn)，如果對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，即最有可能編碼模式與當(dāng)前4x4塊實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式相同，那么僅需1比特來(lái)表示當(dāng)前塊的預(yù)測(cè)模式信息。相反，如果預(yù)測(cè)錯(cuò)誤，那么需要4比特來(lái)表示實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式?？梢?jiàn)，對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)結(jié)果是否準(zhǔn)確，會(huì)直接影響幀內(nèi)編碼的壓縮效率。
在目前的H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)采用的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式進(jìn)行預(yù)測(cè)的方式為將9種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的序號(hào)從0到8按概率從大到小排列，如果當(dāng)前4x4塊的上方和左邊塊都采用4x4幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼方式，那么就將上方和左邊4x4塊中所采用的預(yù)測(cè)模式序號(hào)小的作為當(dāng)前塊的最有可能預(yù)測(cè)模式。同樣的，在解碼端也采用如此方法來(lái)計(jì)算最有可能預(yù)測(cè)模式。所以，不難理解在解碼端和編碼端可以得到相同的最有可能預(yù)測(cè)模式。
上述預(yù)測(cè)方式僅考慮了上方和左邊的已編碼塊，并且預(yù)測(cè)方式較為簡(jiǎn)單，使得預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式相同的概率不大。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)方法，能夠提高預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式相同的概率，從而減少了編碼幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的開(kāi)銷(xiāo)，提高了幀內(nèi)編碼的壓縮效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案 一種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)方法，包括 A、根據(jù)當(dāng)前編碼塊的相鄰已編碼塊，設(shè)置當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板及所述鄰域預(yù)測(cè)模板的參考像素；其中，將當(dāng)前編碼塊的左上角像素位置設(shè)為坐標(biāo)(0，0)，水平方向的X軸向右為正，垂直方向的Y軸向下為正， 若當(dāng)前編碼塊為圖像上方第一行，將位于(-1，0)、(-2，0)、(-1，1)、(-2，1)、(-1，2)、(-2，2)、(-1，3)、(-2，3)的8個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(-3，0)、(-3，1)、(-3，2)、(-3，3)的4個(gè)像素作為所述參考像素； 若當(dāng)前編碼塊位于圖像最右邊且非圖像上方第一行，將位于(-2，-2)、(-1，-2)、(0，-2)、(1，-2)、(2，-2)、(3，-2)、(-2，-1)、(-1，-1)、(0，-1)、(1，-1)、(2，-1)、(3，-1)、(-1，0)、(-2，0)、(-1，1)、(-2，1)、(-1，2)、(-2，2)、(-1，3)、(-2，3)的20個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(-3，-3)、(-2，-3)、(-1，-3)、(0，-3)、(1，-3)、(2，-3)、(3，-3)、(-3，-2)、(-3，-1)、(-3，0)、(-3，1)、(-3，2)、(-3，3)的13個(gè)像素作為所述參考像素； 若當(dāng)前編碼塊位于圖像最左邊且非圖像上方第一行，將位于(0，-2)、(1，-2)、(2，-2)、(3，-2)、(4，-2)、(5，-2)、(0，-1)、(1，-1)、(2，-1)、(3，-1)、(4，-1)、(5，-1)的12個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(0，-3)、(1，-3)、(2，-3)、(3，-3)、(4，-3)、(5，-3)、(6，-3)、(7，-3)的8個(gè)像素作為所述參考像素； 若當(dāng)前編碼塊不位于圖像的第一行、或最右邊、或最左邊，且不是圖像的第一個(gè)編碼塊，則將位于(-2，-2)、(-1，-2)、(0，-2)、(1，-2)、(2，-2)、(3，-2)、(4，-2)、(5，-2)、(-2，-1)、(-1，-1)、(0，-1)、(1，-1)、(2，-1)、(3，-1)、(4，-1)、(5，-1)、(-1，0)、(-2，0)、(-1，1)、(-2，1)、(-1，2)、(-2，2)、(-1，3)、(-2，3)的24個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(-3，-3)、(-2，-3)、(-1，-3)、(0，-3)、(1，-3)、(2，-3)、(3，-3)、(4，-3)、(5，-3)、(6，-3)、(7，-3)、(-3，-2)、(-3，-1)、(-3，0)、(-3，1)、(-3，2)、(-3，3)的17個(gè)像素作為所述參考像素； B、根據(jù)所述當(dāng)前編碼塊在圖像中的位置確定可用的預(yù)測(cè)模式，并遍歷所有可用的預(yù)測(cè)模式，在每種預(yù)測(cè)模式i下，利用鄰域預(yù)測(cè)模板的參考像素，計(jì)算所述鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)值，并根據(jù)所述預(yù)測(cè)值與所述鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的實(shí)際值計(jì)算代價(jià)函數(shù) 將最小的代價(jià)函數(shù)值對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模式作為預(yù)測(cè)結(jié)果；其中，predMode(i)(x，y)預(yù)測(cè)模式i下所述鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)值，x和y為鄰域預(yù)測(cè)模板的坐標(biāo)，templatePixel(x，y)為所述鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的實(shí)際值，templateSize為預(yù)測(cè)模式i下實(shí)際采用的鄰域預(yù)測(cè)模板中的像素總數(shù)。
較佳地，位于圖像第一行的非第一個(gè)當(dāng)前編碼塊，可用的預(yù)測(cè)模式為預(yù)測(cè)模式1、2和8； 位于圖像最右邊且非第一行的當(dāng)前編碼塊，可用的預(yù)測(cè)模式為預(yù)測(cè)模式0、2、3和7； 除位于圖像第一行、圖像最右邊和圖像第一個(gè)編碼塊之外的其他當(dāng)前編碼塊，可用的預(yù)測(cè)模式為所有9種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式。
由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明中，根據(jù)當(dāng)前編碼塊的相鄰已編碼塊，設(shè)置當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板及所述鄰域預(yù)測(cè)模板的參考像素；然后，遍歷當(dāng)前編碼塊的所有可用預(yù)測(cè)模式，利用當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，按照每種可用預(yù)測(cè)模式對(duì)參考像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)得到的預(yù)測(cè)值與參考像素實(shí)際值進(jìn)行比較，確定對(duì)所有參考像素的平均預(yù)測(cè)效果最佳的預(yù)測(cè)模式，將其作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式?？梢?jiàn)，不僅利用左邊和上邊的編碼塊，而是利用各種可用預(yù)測(cè)模式所涉及的相鄰已編碼像素，從而保證可以遍歷各種可用的預(yù)測(cè)模式，并且根據(jù)各種可用預(yù)測(cè)模式下對(duì)鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)結(jié)果，選擇平均預(yù)測(cè)效果最佳的一種預(yù)測(cè)模式作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式，從而提高了預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，進(jìn)而減少了編碼幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的開(kāi)銷(xiāo)，提高了幀內(nèi)編碼的壓縮效率。



圖1為本發(fā)明中幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)方法流程圖。
圖2a為鄰域預(yù)測(cè)模板和參考像素的示意圖一。
圖2b為鄰域預(yù)測(cè)模板和參考像素的示意圖二。
圖2c為鄰域預(yù)測(cè)模板和參考像素的示意圖三。
圖2d為鄰域預(yù)測(cè)模板和參考像素的示意圖四。
圖3為foreman測(cè)試序列下，采用本發(fā)明方法計(jì)算的最有可能預(yù)測(cè)模式的正確率與H.264/AVC編碼標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)算的最有可能預(yù)測(cè)模式的正確率的性能比較示意圖。
圖4為foreman測(cè)試序列下，采用本發(fā)明的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)后再進(jìn)行編碼與H.264/AVC編碼標(biāo)準(zhǔn)中編碼預(yù)測(cè)模式的性能比較示意圖。

具體實(shí)施例方式 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)手段和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的基本思想是對(duì)各種可用的預(yù)測(cè)模式進(jìn)行遍歷，利用各種預(yù)測(cè)模式對(duì)已編碼像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果與已編碼像素的匹配程度，選擇預(yù)測(cè)效果最佳的一種作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式。
如前所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)當(dāng)前編碼塊的左邊和上邊相鄰已編碼塊的預(yù)測(cè)模式來(lái)確定當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式，并且在兩個(gè)相鄰已編碼塊采用的最多兩種預(yù)測(cè)模式中選擇一種，作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)結(jié)果。
由于相鄰編碼塊的像素相關(guān)性較大，因此本發(fā)明中同樣根據(jù)相鄰已編碼塊的預(yù)測(cè)當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式。與現(xiàn)有技術(shù)不同的在于，本發(fā)明中會(huì)對(duì)所有可用的預(yù)測(cè)模式進(jìn)行遍歷，選擇預(yù)測(cè)效果最佳的作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式。
具體地，本發(fā)明中幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)方法流程包括鄰域預(yù)測(cè)模板和參考像素的確定，利用參考像素依次按照各種可用的預(yù)測(cè)模式對(duì)鄰域預(yù)測(cè)模板中的像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，選擇預(yù)測(cè)效果最佳的一種作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式。
下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明中的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)方法是對(duì)除當(dāng)前幀的第一個(gè)編碼塊之外的其他編碼塊進(jìn)行預(yù)測(cè)的流程，圖1為本發(fā)明中預(yù)測(cè)方式的流程圖，如圖1所示，該方法包括 步驟101，根據(jù)當(dāng)前編碼塊的相鄰已編碼塊，設(shè)置當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板及該鄰域預(yù)測(cè)模板的參考像素。
本步驟中，鄰域預(yù)測(cè)模板和參考像素是由當(dāng)前編碼塊的相鄰已編碼塊中的像素構(gòu)成的。其中，參考像素是用于對(duì)鄰域預(yù)測(cè)模板中的像素進(jìn)行預(yù)測(cè)的已編碼像素。
具體根據(jù)當(dāng)前編碼塊的位置，確定鄰域預(yù)測(cè)模板和參考像素的方式為 假定當(dāng)前編碼塊的左上角像素位置設(shè)為坐標(biāo)(0，0)，水平方向的X軸向右為正，垂直方向的Y軸向下為正； 1)當(dāng)當(dāng)前編碼塊處于圖像上方第一行時(shí)，僅相鄰的左邊相鄰塊已編碼可作為參考，則將位于(-1，0)、(-2，0)、(-1，1)、(-2，1)、(-1，2)、(-2，2)、(-1，3)、(-2，3)的8個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(-3，0)、(-3，1)、(-3，2)、(-3，3)的4個(gè)像素作為所述參考像素；具體的位置關(guān)系如圖2a所示，領(lǐng)域預(yù)測(cè)模板由當(dāng)前編碼塊左邊相鄰的8個(gè)像素構(gòu)成，像素I-L作為參考像素； 2)當(dāng)當(dāng)前塊處于圖像最右邊，即圖像右邊最后一列時(shí)，僅相鄰的左邊和正上方相鄰塊已編碼可作為參考，則將位于(-2，-2)、(-1，-2)、(0，-2)、(1，-2)、(2，-2)、(3，-2)、(-2，-1)、(-1，-1)、(0，-1)、(1，-1)、(2，-1)、(3，-1)、(-1，0)、(-2，0)、(-1，1)、(-2，1)、(-1，2)、(-2，2)、(-1，3)、(-2，3)的20個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(-3，-3)、(-2，-3)、(-1，-3)、(0，-3)、(1，-3)、(2，-3)、(3，-3)、(-3，-2)、(-3，-1)、(-3，0)、(-3，1)、(-3，2)、(-3，3)的13個(gè)像素作為參考像素；具體的位置關(guān)系如圖2b所示，領(lǐng)域預(yù)測(cè)模板為20個(gè)像素構(gòu)成的L型區(qū)域，A-D、I-Q作為參考像素； 3)當(dāng)當(dāng)前塊處于圖像最左邊，即圖像左邊第一列時(shí)，僅相鄰的正上方相鄰塊已編碼可作為參考，或正上方相鄰塊和右上方相鄰塊同時(shí)可作為參考，則將位于(0，-2)、(1，-2)、(2，-2)、(3，-2)、(4，-2)、(5，-2)、(0，-1)、(1，-1)、(2，-1)、(3，-1)、(4，-1)、(5，-1)的12個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(0，-3)、(1，-3)、(2，-3)、(3，-3)、(4，-3)、(5，-3)、(6，-3)、(7，-3)的8個(gè)像素作為參考像素；具體的位置關(guān)系如圖2c所示，鄰域預(yù)測(cè)模板為當(dāng)前編碼宏塊正上方和右上方相鄰的12個(gè)像素，A-H作為參考像素；具體地，在當(dāng)前編碼塊位于該圖像最左邊時(shí)，根據(jù)不同的預(yù)測(cè)模式，可能僅將正上方相鄰塊作為參考，這時(shí)，實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域預(yù)測(cè)模板為正上方相鄰的8個(gè)像素，A-D作為相應(yīng)的參考像素；或者，也可能將正上方相鄰塊和右上方相鄰塊同時(shí)作為參考，這時(shí)，實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域預(yù)測(cè)模板為正上方和右上方相鄰12個(gè)像素構(gòu)成的模板，A-H作為相應(yīng)的參考像素； 4)當(dāng)當(dāng)前塊處于圖像中的其它位置時(shí)，左邊、正上方和右上方的相鄰塊均可用作參考，則將位于(-2，-2)、(-1，-2)、(0，-2)、(1，-2)、(2，-2)、(3，-2)、(4，-2)、(5，-2)、(-2，-1)、(-1，-1)、(0，-1)、(1，-1)、(2，-1)、(3，-1)、(4，-1)、(5，-1)、(-1，0)、(-2，0)、(-1，1)、(-2，1)、(-1，2)、(-2，2)、(-1，3)、(-2，3)的24個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(-3，-3)、(-2，-3)、(-1，-3)、(0，-3)、(1，-3)、(2，-3)、(3，-3)、(4，-3)、(5，-3)、(6，-3)、(7，-3)、(-3，-2)、(-3，-1)、(-3，0)、(-3，1)、(-3，2)、(-3，3)的17個(gè)像素作為參考像素；具體的位置關(guān)系如圖2d所示，領(lǐng)域預(yù)測(cè)模板為24個(gè)像素構(gòu)成的L型區(qū)域，A-Q作為參考像素；與前一種情況類(lèi)似，根據(jù)不同的預(yù)測(cè)模式，實(shí)際采用的鄰域預(yù)測(cè)模板與參考像素會(huì)有所差別，可以根據(jù)現(xiàn)有的各種預(yù)測(cè)模式來(lái)進(jìn)行實(shí)際的鄰域預(yù)測(cè)模板與參考像素的選擇。
在上述4種當(dāng)前編碼塊的位置上，設(shè)置鄰域預(yù)測(cè)模板和參考像素的過(guò)程中，之所以進(jìn)行上述方式的設(shè)置，一方面考慮到不同預(yù)測(cè)模式下，實(shí)際采用的鄰域預(yù)測(cè)模板不會(huì)完全相同，從而能夠體現(xiàn)出不同預(yù)測(cè)模式的性能差異，另一方面盡量避免利用過(guò)多的已編碼像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，以降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
步驟102，根據(jù)當(dāng)前編碼塊在圖像中的位置確定可用的預(yù)測(cè)模式。
如前所述，幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式共有9種，但對(duì)于某些位置上的編碼塊，并不是所有9種預(yù)測(cè)模式均可用，對(duì)于不可用的預(yù)測(cè)模式，就不需要對(duì)其進(jìn)行遍歷。本步驟即根據(jù)當(dāng)前編碼塊在圖像中的位置確定可用的預(yù)測(cè)模式。
具體地，對(duì)于上述步驟101的1)所述位置的編碼塊，可用的預(yù)測(cè)模式為1、2和8；對(duì)于上述步驟101的2)所述位置的編碼塊，可用的預(yù)測(cè)模式為2、3和7；對(duì)于其余位置的編碼塊，可用的預(yù)測(cè)模式為所有9種預(yù)測(cè)模式。
步驟103，遍歷所有可用的預(yù)測(cè)模式，在每種預(yù)測(cè)模式下，利用當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板的參考像素，計(jì)算鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)值。
本步驟中，遍歷所有可用的預(yù)測(cè)模式，在每種預(yù)測(cè)模式下，利用當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板的參考像素，計(jì)算鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)值。其中，在不同的預(yù)測(cè)模式下，需要在鄰域預(yù)測(cè)模板像素中選擇當(dāng)前預(yù)測(cè)模式實(shí)際采用的像素，具體在每種預(yù)測(cè)模式下，預(yù)測(cè)值的計(jì)算方式和鄰域預(yù)測(cè)模板中選擇像素的方式與現(xiàn)有方式相同。
具體地，本步驟中，設(shè)鄰域預(yù)測(cè)模板左上角像素位置為(0，0)，pred4x4L[x，y]為在不同的預(yù)測(cè)模式下對(duì)鄰域預(yù)測(cè)模板中的像素進(jìn)行預(yù)測(cè)所得到的預(yù)測(cè)值，p[x，y]為參考像素值，其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前編碼塊所用的鄰域預(yù)測(cè)模板規(guī)定，即根據(jù)步驟101中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而來(lái)。
1)預(yù)測(cè)模式0 pred4x4L[x，y]＝p[x，-1]，其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前編碼塊所用的鄰域預(yù)測(cè)模板規(guī)定，即根據(jù)步驟101中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而來(lái)。
2)預(yù)測(cè)模式1 pred4x4L[x，y]＝p[-1，y]，其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前編碼塊所用的鄰域預(yù)測(cè)模板規(guī)定，即根據(jù)步驟101中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而來(lái)。
3)預(yù)測(cè)模式2 a)如果p[x，-1]，x＝0..3和p[-1，y]，y＝0..3都可用，則 pred4x4L[x，y]＝(p
+p[1，-1]+p[2，-1]+p[3，-1]+ p[-1，0]+p[-1，1]+p[-1，2]+p[-1，3]+4)＞＞3 其中x，y＝0..3。
b)如果p[x，-1]，x＝0..3不可用p[-1，y]，y＝0..3可用，則 pred4x4L[x，y]＝(p[-1，0]+p[-1，1]+p[-1，2]+p[-1，3]+2)＞＞2 其中x，y＝0..3。
c)如果p[x，-1]，x＝0..3可用p[-1，y]，y＝0..3不可用，則 pred4x4L[x，y]＝(p
+p[1，-1]+p[2，-1]+p[3，-1]+2)＞＞2 其中x，y＝0..3。
d)對(duì)于其它情況， pred4x4L[x，y]＝(1＜＜(BitDepthY-1))為表示亮度的比特位數(shù)，如 其中BitDepthY為表示亮度的比特位數(shù)，如8比特表示時(shí)，pred4x4L[x，y]＝8，其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前編碼塊所用的鄰域預(yù)測(cè)模板規(guī)定，即根據(jù)步驟101中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而來(lái)。
4)預(yù)測(cè)模式3 pred4x4L[x，y]＝(p[x+y，-1]+2*p[x+y+1，-1]+ p[x+y+2，-1]+2)＞＞2，其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前編碼塊所用的鄰域預(yù)測(cè)模板規(guī)定，即根據(jù)步驟101中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而來(lái)。
5)預(yù)測(cè)模式4 a)如果x＞y， pred4x4L[x，y]＝(p[x-y-2，-1]+2*p[x-y-1，-1]+ p[x-y，-1]+2)＞＞2， b)如果x＜y， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，y-x-2]+2*p[-1，y-x-1]+ p[-1，y-x]+2)＞＞2 c)如果x＝y(tǒng)， pred4x4L[x，y]＝(p
+2*p[-1，-1]+p[-1，0]+2)＞＞2 其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前編碼塊所用的鄰域預(yù)測(cè)模板規(guī)定，即根據(jù)步驟101中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而來(lái)。
6)預(yù)測(cè)模式5 令zVR＝2*x-y a)如果zVR＝0、2、4、6、8、10、12、14， pred4x4L[x，y]＝(p[x-(y＞＞1)-1，-1]+p[x-(y＞＞1)，-1]+1)＞＞1 b)如果zVR＝1、3、5、7、9、11、13， pred4x4L[x，y]＝(p[x-(y＞＞1)-2，-1]+2*p[x-(y＞＞1)-1，-1]+ p[x-(y＞＞1)，-1]+2)＞＞2 c)如果zVR＝-1 pred4x4L[x，y]＝(p[-1，0]+2*p[-1，-1]+p
+2)＞＞2 d)如果zVR＝-2， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，1]+2*p[-1，0]+p[-1，-1]+2)＞＞2 e)如果zVR＝-3， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，2]+2*p[-1，1]+p
+2)＞＞2 f)如果zVR＝-4，-5， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，y-1]+2*p[-1，y-2]+p[-1，y-3]+2)＞＞2 其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前編碼塊所用的鄰域預(yù)測(cè)模板規(guī)定，即根據(jù)步驟101中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而來(lái)。
7)預(yù)測(cè)模式6 令zVR＝2*y-x a)如果zVR＝0、2、4、6、8、10， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，y-(x＞＞1)-1]+p[-1，y-(x＞＞1)]+1)＞＞1 b)如果zVR＝1、3、5、7、9， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，y-(x＞＞1)-2]+ 2*p[-1，y-(x＞＞1)-1]+p[-1，y-(x＞＞1)]+2)＞＞2 c)如果zVR＝-1， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，0]+2*p[-1，-1]+p
+2)＞＞2 d)如果zVR＝-2， pred4x4L[x，y]＝(p[1，-1]+2*p
+p[-1，-1]+2)＞＞2 c)如果zVR＝-3， pred4x4L[x，y]＝(p[2，-1]+2*p[1，-1]+p
+2)＞＞2 d)如果zVR＝-4， pred4x4L[x，y]＝(p[3，-1]+2*p[2，-1]+p[1，-1]+2)＞＞2 e)如果zVR＝-5， pred4x4L[x，y]＝(p[4，-1]+2*p[3，-1]+p[2，-1]+2)＞＞2 f)如果zVR＝-6、-7， pred4x4L[x，y]＝(p[x-1，-1]+2*p[x-2，-1]+p[x-3，-1]+2)＞＞2 其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前編碼塊所用的鄰域預(yù)測(cè)模板規(guī)定，即根據(jù)步驟101中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而來(lái)。
8)預(yù)測(cè)模式7 a)當(dāng)y＝0、2、4， pred4x4L[x，y]＝(p[x+(y＞＞1)，-1]+p[x+(y＞＞1)+1，-1]+1)＞＞1 b)當(dāng)y＝1、3、5， pred4x4L[x，y]＝(p[x+(y＞＞1)，-1]+2*p[x+(y＞＞1)+1，-1]+ p[x+(y＞＞1)+2，-1]+2)＞＞2 其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前塊所用的預(yù)測(cè)模板規(guī)定(參考上面的步驟2和圖2)。
9)預(yù)測(cè)模式8 令zVR＝x+2*y a)如果zVR＝0、2、4、6、8， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，y+(x＞＞1)]+p[-1，y+(x＞＞1)+1]+1)＞＞1 b)如果zVR＝1、3、5、7， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，y+(x＞＞1)]+2*p[-1，y+(x＞＞1)+1]+ p[-1，y+(x＞＞1)+2]+2)＞＞2 c)如果zVR＝9， pred4x4L[x，y]＝(p[-1，4]+3*p[-1，5]+2)＞＞2 c)如果zVR＞9， pred4x4L[x，y]＝p[-1，5] 其中x，y的取值根據(jù)當(dāng)前編碼塊所用的鄰域預(yù)測(cè)模板規(guī)定，即根據(jù)步驟101中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而來(lái)。
至此，對(duì)于每種預(yù)測(cè)模式下，實(shí)際采用的鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)值計(jì)算完畢。
步驟104，根據(jù)鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)值和實(shí)際值，選擇預(yù)測(cè)效果最佳的預(yù)測(cè)模式作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式。
對(duì)鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)效果通過(guò)代價(jià)函數(shù)來(lái)表征，具體該代價(jià)函數(shù)為其中，i為預(yù)測(cè)模式的編號(hào)，x和y為鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的坐標(biāo)，predMode(i)(x，y)預(yù)測(cè)模式i下鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)值，即前述步驟103中的pred4x4L[x，y]，templatePixel(x，y)為所述鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的實(shí)際值，templateSize為預(yù)測(cè)模式i下實(shí)際采用的鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的總數(shù)。
在可用的預(yù)測(cè)模式中，使得代價(jià)函數(shù)最小的模式為預(yù)測(cè)值與實(shí)際值在統(tǒng)計(jì)意義上最接近的預(yù)測(cè)模式，也就是平均預(yù)測(cè)效果最優(yōu)的預(yù)測(cè)模式，將該預(yù)測(cè)模式作為當(dāng)前編碼塊的最有可能預(yù)測(cè)模式，即mostProbMode＝arg min{Distortion(i)}，mostProbMode即為最有可能預(yù)測(cè)模式，也就是按照本發(fā)明的方式確定的預(yù)測(cè)結(jié)果。
至此，本發(fā)明中的預(yù)測(cè)方法流程結(jié)束。接下來(lái)，可以根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)當(dāng)前編碼塊實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式進(jìn)行編碼，具體編碼方式與現(xiàn)有方式相同，即當(dāng)預(yù)測(cè)得到的最有可能的預(yù)測(cè)模式與實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式相同時(shí)，利用1比特傳輸該預(yù)測(cè)模式，否則，利用4比特傳輸實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式。
通過(guò)上述方式預(yù)測(cè)得到的最有可能的預(yù)測(cè)方式，由于利用了當(dāng)前編碼塊的多個(gè)方向的相鄰已編碼塊，并遍歷了所有可用的編碼模式，從而選擇出預(yù)測(cè)效果最優(yōu)的預(yù)測(cè)模式作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式，因此使得其預(yù)測(cè)結(jié)果與當(dāng)前編碼塊實(shí)際采用的預(yù)測(cè)模式相同的概率大大增加。從而進(jìn)一步降低了預(yù)測(cè)模式的編碼開(kāi)銷(xiāo)，提高了幀內(nèi)編碼的壓縮效率。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在JM軟件平臺(tái)上對(duì)利用本發(fā)明進(jìn)行預(yù)測(cè)并依據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行編碼的方法進(jìn)行了仿真，并與H.264/AVC在相同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在仿真過(guò)程中，設(shè)定全部序列采用4x4幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼模式，仿真結(jié)果如表1-表4所示。可以看出本發(fā)明方法在碼率節(jié)省上有很大提高。
表1編碼效率比較，圖像大小CIF(352×288) 表2編碼效率比較，圖像大小CIF(352×288) 表3編碼效率比較，圖像大小CIF(352×288) 表4編碼效率比較，圖像大小4CIF(704×576) 圖3為foreman測(cè)試序列下，采用本發(fā)明方法計(jì)算的最有可能預(yù)測(cè)模式的正確率與H.264/AVC編碼標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)算的最有可能預(yù)測(cè)模式的正確率的性能比較示意圖。如圖3所示，在兩種典型的QP取值下，相對(duì)于H.264/AVC編碼標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明的預(yù)測(cè)方式準(zhǔn)確性有明顯的提高。
圖4為foreman測(cè)試序列下，采用本發(fā)明的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)后再進(jìn)行編碼與H.264/AVC編碼標(biāo)準(zhǔn)中編碼預(yù)測(cè)模式的性能比較示意圖。由圖4可見(jiàn)，利用本發(fā)明的方法，在相同的碼率下，使得整體的編碼性能有了明顯提高。
以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，該方法包括
A、根據(jù)當(dāng)前編碼塊的相鄰已編碼塊，設(shè)置當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板及所述鄰域預(yù)測(cè)模板的參考像素；其中，將當(dāng)前編碼塊的左上角像素位置設(shè)為坐標(biāo)(0，0)，水平方向的X軸向右為正，垂直方向的Y軸向下為正，
若當(dāng)前編碼塊為圖像上方第一行，將位于(-1，0)、(-2，0)、(-1，1)、(-2，1)、(-1，2)、(-2，2)、(-1，3)、(-2，3)的8個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(-3，0)、(-3，1)、(-3，2)、(-3，3)的4個(gè)像素作為所述參考像素；
若當(dāng)前編碼塊位于圖像最右邊且非圖像上方第一行，將位于(-2，-2)、(-1，-2)、(0，-2)、(1，-2)、(2，-2)、(3，-2)、(-2，-1)、(-1，-1)、(0，-1)、(1，-1)、(2，-1)、(3，-1)、(-1，0)、(-2，0)、(-1，1)、(-2，1)、(-1，2)、(-2，2)、(-1，3)、(-2，3)的20個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(-3，-3)、(-2，-3)、(-1，-3)、(0，-3)、(1，-3)、(2，-3)、(3，-3)、(-3，-2)、(-3，-1)、(-3，0)、(-3，1)、(-3，2)、(-3，3)的13個(gè)像素作為所述參考像素；
若當(dāng)前編碼塊位于圖像最左邊且非圖像上方第一行，將位于(0，-2)、(1，-2)、(2，-2)、(3，-2)、(4，-2)、(5，-2)、(0，-1)、(1，-1)、(2，-1)、(3，-1)、(4，-1)、(5，-1)的12個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(0，-3)、(1，-3)、(2，-3)、(3，-3)、(4，-3)、(5，-3)、(6，-3)、(7，-3)的8個(gè)像素作為所述參考像素；
若當(dāng)前編碼塊不位于圖像的第一行、或最右邊、或最左邊，且不是圖像的第一個(gè)編碼塊，則將位于(-2，-2)、(-1，-2)、(0，-2)、(1，-2)、(2，-2)、(3，-2)、(4，-2)、(5，-2)、(-2，-1)、(-1，-1)、(0，-1)、(1，-1)、(2，-1)、(3，-1)、(4，-1)、(5，-1)、(-1，0)、(-2，0)、(-1，1)、(-2，1)、(-1，2)、(-2，2)、(-1，3)、(-2，3)的24個(gè)像素作為當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，將位于(-3，-3)、(-2，-3)、(-1，-3)、(0，-3)、(1，-3)、(2，-3)、(3，-3)、(4，-3)、(5，-3)、(6，-3)、(7，-3)、(-3，-2)、(-3，-1)、(-3，0)、(-3，1)、(-3，2)、(-3，3)的17個(gè)像素作為所述參考像素；
B、根據(jù)所述當(dāng)前編碼塊在圖像中的位置確定可用的預(yù)測(cè)模式，并遍歷所有可用的預(yù)測(cè)模式，在每種預(yù)測(cè)模式i下，利用鄰域預(yù)測(cè)模板的參考像素，計(jì)算所述鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)值，并根據(jù)所述預(yù)測(cè)值與所述鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的實(shí)際值計(jì)算代價(jià)函數(shù)
將最小的代價(jià)函數(shù)值對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模式作為預(yù)測(cè)結(jié)果；其中，predMode(i)(x，y)預(yù)測(cè)模式i下所述鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的預(yù)測(cè)值，x和y為鄰域預(yù)測(cè)模板的坐標(biāo)，templatePixel(x，y)為所述鄰域預(yù)測(cè)模板中像素的實(shí)際值，templateSize為預(yù)測(cè)模式i下實(shí)際采用的鄰域預(yù)測(cè)模板中的像素總數(shù)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，位于圖像第一行的非第一個(gè)當(dāng)前編碼塊，可用的預(yù)測(cè)模式為預(yù)測(cè)模式1、2和8；
位于圖像最右邊且非第一行的當(dāng)前編碼塊，可用的預(yù)測(cè)模式為預(yù)測(cè)模式0、2、3和7；
除位于圖像第一行、圖像最右邊和圖像第一個(gè)編碼塊之外的其他當(dāng)前編碼塊，可用的預(yù)測(cè)模式為所有9種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)方法，包括根據(jù)當(dāng)前編碼塊的相鄰已編碼塊，設(shè)置當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板及所述鄰域預(yù)測(cè)模板的參考像素；遍歷當(dāng)前編碼塊的所有可用預(yù)測(cè)模式，利用當(dāng)前編碼塊的鄰域預(yù)測(cè)模板，按照每種可用預(yù)測(cè)模式對(duì)參考像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)得到的預(yù)測(cè)值與參考像素實(shí)際值進(jìn)行比較，確定對(duì)所有參考像素的平均預(yù)測(cè)效果最佳的預(yù)測(cè)模式，將其作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測(cè)模式。應(yīng)用本發(fā)明，能夠使幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確，從而提高幀內(nèi)編碼的壓縮效率。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101572818SQ200910085819
公開(kāi)日2009年11月4日 申請(qǐng)日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者波 楊, 鈺 韓, 門(mén)愛(ài)東, 侃 常, 張文豪, 宗曉飛, 陳曉博, 明陽(yáng)陽(yáng), 睿 韓 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)