簡(jiǎn)化的基于亮度的色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于重建亮度像素和色度像素的色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法及裝置。色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)基于以縮放因子縮放的當(dāng)前亮度區(qū)塊的推導(dǎo)同位當(dāng)前亮度像素的線性模型?？s放因子包括除因子和縮放的類方差值的乘積項(xiàng)，該縮放的類方差值相應(yīng)于該當(dāng)前區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建亮度像素及色度像素。該除因子與除以縮放的類方差值的第一數(shù)據(jù)范圍相關(guān)，該縮放的類方差值相應(yīng)于該當(dāng)前區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建亮度像素。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，縮放的類方差值、第一數(shù)據(jù)范圍或縮放的類方差值與第一數(shù)據(jù)范圍這兩者取決于視頻編碼過(guò)程期間處理的色度信號(hào)的內(nèi)部位深度。
【專利說(shuō)明】簡(jiǎn)化的基于亮度的色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法及裝置
[0001] 奪叉引用
[0002] 本發(fā)明主張于2012年4月16日提交且發(fā)明名稱為"Improvements of Luma-based Chroma Intra Prediction"的申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/CN2012/074118的PCT專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，在 此引用并合并參考該P(yáng)CT專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明是有關(guān)于視頻編碼（video coding)，更具體地，本發(fā)明是有關(guān)于簡(jiǎn)化的 基于重建亮度像素 （luma pixel)和色度像素 （chroma pixel)的色度巾貞內(nèi)預(yù)測(cè)（intra prediction)有關(guān)的編碼技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0004] 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償性巾貞間（inter-frame)編碼已廣泛應(yīng)用于各種編碼標(biāo)準(zhǔn)，如MPEG-1/2/4 及Η. 261/H. 263/H. 264/AVC。相比于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償性幀間編碼可有效減少壓縮視頻的比特率 (bitrate)，巾貞內(nèi)編碼（intra coding)用于壓縮具有較大運(yùn)動(dòng)（motion)或場(chǎng)景（scene)改 變的區(qū)域。另外，巾貞內(nèi)編碼也用于處理起始圖像（initial picture),或?yàn)殡S機(jī)存取或緩和 誤差傳遞（error propagation)而周期性插入I 一圖像或I 一區(qū)塊。巾貞內(nèi)預(yù)測(cè)使用圖片內(nèi) 或圖片區(qū)域內(nèi)的空間相關(guān)。在實(shí)做中，圖片或圖片區(qū)域劃分為區(qū)塊，并在區(qū)塊基礎(chǔ)上執(zhí)行幀 內(nèi)預(yù)測(cè)。當(dāng)前區(qū)塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)依靠已處理的相鄰區(qū)塊的像素。例如，若圖像或圖像區(qū)域中 的區(qū)塊按行處理，先由左至右然后再由上（top)到下（bottom)，當(dāng)前區(qū)塊的頂部的相鄰區(qū) 塊及左側(cè)的相鄰區(qū)塊用于形成對(duì)當(dāng)前區(qū)塊中的像素的幀內(nèi)預(yù)測(cè)。已處理的相鄰區(qū)塊中的任 意像素可用于當(dāng)前區(qū)塊中的像素的幀內(nèi)預(yù)測(cè)，但經(jīng)常只使用靠近當(dāng)前區(qū)塊的頂部邊界和左 側(cè)邊界的相鄰區(qū)塊的像素。
[0005] 巾貞內(nèi)預(yù)測(cè)量（intra predictor)通常設(shè)計(jì)為使用圖像中的空間特征，如平滑區(qū) 域（smooth area)(直流DC模式）、垂直線或邊緣（vertical line or edge)、水平線或邊 緣（horizontal line or edge)及對(duì)角線或邊緣（diagonal line or edge)。此外，相關(guān) 性經(jīng)常存在于亮度（Luminance, Luma)分量與色度（Chrominance, Chroma)分量之間。因 此，重建亮度像素可用于推導(dǎo)巾貞內(nèi)色度預(yù)測(cè)。在高效視頻編碼（High Efficiency Video Coding，HEVC)的最新進(jìn)展中，揭露了一種基于同位（co-located)重建亮度區(qū)塊的色度幀 內(nèi)預(yù)測(cè)方法。色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)的類型定義為L(zhǎng)M預(yù)測(cè)或LM模式。主要的概念是使用重建亮度 像素來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的色度像素的預(yù)測(cè)量。圖1為預(yù)測(cè)操作的示意圖。首先，圖IA中的同位亮 度區(qū)塊的相鄰重建像素及圖IB中色度區(qū)塊的相鄰重建像素用于推導(dǎo)兩個(gè)區(qū)塊之間的相關(guān) 參數(shù)。然后，使用這些參數(shù)及亮度區(qū)塊的重建像素來(lái)產(chǎn)生色度區(qū)塊的預(yù)測(cè)像素。在參數(shù)推 導(dǎo)過(guò)程中，使用了當(dāng)前亮度區(qū)塊的頂部第一行重建像素和左側(cè)第二列重建像素。使用亮度 區(qū)塊的特定行和列是為了匹配色度分量的4:2:0采樣格式。下面的說(shuō)明基于4:2:0采樣格 式。用于其他采樣格式的LM模式色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)可以類似地推導(dǎo)。
[0006] 在測(cè)試模式版本5. 0(HM-5.0)中，運(yùn)用LM模式以根據(jù)使用同位預(yù)測(cè)單元 (prediction unit, PU)的重建亮度采樣的線性模型來(lái)預(yù)測(cè)色度采樣。線性模型的參數(shù)由 斜率（slope) (a?k)和y軸截距（intercept) (b)組成，其中"》"對(duì)應(yīng)于由右移位（shift) 操作。根據(jù)基于最小均方法則（least mean square criterion)的相鄰亮度和色度采樣推 導(dǎo)參數(shù)。預(yù)測(cè)采樣，即在LM模式中待編碼的色度采樣predSample S[X，y]的推導(dǎo)如下，其中 X，y = 0…nS_land nS對(duì)應(yīng)于區(qū)塊大小。
[0007] 首先，變量k3和采樣陣列p/推導(dǎo)如下：
[0008] k3 = Max(0, BitDepthC+Log2(nS)-14), (I)
[0009] 其中，BitD印thc表示內(nèi)部色度位深度（bit d印th) ( S卩，在視頻編碼過(guò)程期間處理 的色度信號(hào)的位深度），以及
[0010] p/ [X，-1] = (PLM[2x_l，-1]+2*PLM[2x，-1] +
[0011] Plm[2x+1,-1]+2)?2, (2)
[0012] p/ [-1，y] = (PLM[_1, 2y]+PLM[_l, 2y+l]) >>1，（3)
[0013] ργ? [x, y] = (recSamplesL[2x, 2y]+recSamplesL[2x, 2y+l]) >>1, (4)
[0014] 其中，x = 0···η5_1, Ρ?Μ[χ, y]表示相鄰重建亮度采樣，且recSamplesL[x, y]表示 同位亮度區(qū)塊的當(dāng)前重建亮度采樣。采樣陣列p/從重建亮度采樣中進(jìn)行推導(dǎo)。相應(yīng)地， p/在本揭露書中也稱為同位亮度采樣。在等式（2)至（4)中，僅在與色度采樣共位的位置 估計(jì) p/ [X，y]。
[0015] 在HM-5.0中，當(dāng)前區(qū)塊的相鄰重建亮度采樣和相鄰重建色度采樣用于確定線 性模型參數(shù)a，k及b以用于LM模式色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)。當(dāng)前亮度區(qū)塊的推導(dǎo)同位亮度像素 (derived co-located luma pixels)可從該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)當(dāng)前重建亮度像素中 推導(dǎo)，其中，該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)當(dāng)前重建亮度像素所在的多個(gè)像素位置與該當(dāng)前色 度模塊的該多個(gè)色度像素同位。。
[0016] 為以推導(dǎo)同位亮度像素舉例說(shuō)明關(guān)于色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)的線性模型，定義包括 L，C，LL，LC和k2的一組變量。變量L，C，LL，LC及k2推導(dǎo)如下。

【權(quán)利要求】
1. 一種色度巾貞內(nèi)預(yù)測(cè)方法，基于多個(gè)重建亮度像素和多個(gè)色度像素，該方法包含： 從媒體或處理器中接收當(dāng)前亮度區(qū)塊的多個(gè)相鄰重建亮度像素和多個(gè)當(dāng)前重建亮度 像素； 從該媒體或該處理器中接收當(dāng)前色度區(qū)塊的多個(gè)相鄰重建色度像素，其中，該當(dāng)前色 度區(qū)塊與該當(dāng)前亮度區(qū)塊同位； 根據(jù)由縮放因子縮放的該當(dāng)前亮度區(qū)塊的多個(gè)推導(dǎo)同位當(dāng)前亮度像素而推導(dǎo)該當(dāng)前 色度區(qū)塊的多個(gè)色度像素的色度峽內(nèi)預(yù)測(cè)，其中，該縮放因子包括除因子和縮放的類方差 值的乘積項(xiàng)，該縮放的類方差值的乘積項(xiàng)相應(yīng)于該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建亮度像 素及該當(dāng)前色度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建色度像素，其中，該除因子與除W縮放的類方差值 的第一數(shù)據(jù)范圍相關(guān)，該縮放的類方差值相應(yīng)于該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建亮度像 素；W及，其中，該縮放的類協(xié)方差值和該第一數(shù)據(jù)范圍中的至少一個(gè)取決于視頻編碼過(guò)程 期間處理的色度信號(hào)的內(nèi)部位深度；W及 提供該色度峽內(nèi)預(yù)測(cè)W用于編碼或解碼該當(dāng)前色度區(qū)塊的該多個(gè)色度像素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該多個(gè)相鄰重建亮度像素包括位于該當(dāng) 前亮度區(qū)塊的頂部邊界之上的該多個(gè)重建亮度像素的第一組，與位于該當(dāng)前亮度區(qū)塊的左 側(cè)邊界W左的該多個(gè)重建亮度像素的第二組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)當(dāng)前重建亮 度像素中推導(dǎo)該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)推導(dǎo)同位當(dāng)前亮度像素，其中，該當(dāng)前亮度區(qū)塊的 該多個(gè)當(dāng)前重建亮度像素所在的多個(gè)像素位置與該當(dāng)前色度模塊的該多個(gè)色度像素同位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該縮放的類協(xié)方差值根據(jù)相應(yīng)于該當(dāng)前 亮度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建亮度像素及該當(dāng)前色度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建色度像素的類 協(xié)方差值推導(dǎo)，其中，該縮放的類協(xié)方差值對(duì)應(yīng)于將該類協(xié)方差值右移第一數(shù)目位，其中， 該第一數(shù)目位有關(guān)于該類協(xié)方差值和在視頻編碼過(guò)程期間處理的色度信號(hào)的該內(nèi)部位深 度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，als = al〉〉Max(0, Log2(油s(al)) -炬itDepth。- 2))時(shí)，其中，als表示該縮放的類協(xié)方差值，al表示該類協(xié)方差值，W及 BitDepth。表示視頻編碼過(guò)程期間處理的色度信號(hào)的該內(nèi)部位深度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該第一數(shù)據(jù)范圍對(duì)應(yīng)于 @itDepthc - 2)或 @itDepthc - 1)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)相應(yīng)于該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)相 鄰重建亮度像素的類方差值推導(dǎo)該縮放的類方差值，其中，該縮放的類方差值對(duì)應(yīng)于右移 該類方差值第二數(shù)目位，其中，該第二數(shù)目位有關(guān)于該類方差值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，a2s = 油S (a2〉〉Max (0, Log2 (油S (a2)) -5))，其中，a2s表示該縮放的類方差值，且2表示表示該類 方差值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該除因子對(duì)應(yīng)于（2'炬itD^the-2)+a2s/2)/a2s、（2-(^itDepthc-l)+a2s/2)/a2s、（2-(BitDepthc+l)+a2s/2)/ a2s、（2 - (B i t D ep thc+2)+a2 s/2)/a2 s、（2 - (B i t D ep thc+3)+a2 s/2)/a2 s 或 (2。（BitDepthc+4) +a2s/2) /a2s〇
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將w該縮放因子縮放的該當(dāng)前亮度區(qū) 塊的該多個(gè)推導(dǎo)同位當(dāng)前亮度像素W移動(dòng)因子進(jìn)行右移，其中，該移動(dòng)因子有關(guān)于用于該 當(dāng)前色度區(qū)塊的多個(gè)色度像素的該推導(dǎo)色度峽內(nèi)預(yù)測(cè)期間的該乘積項(xiàng)，其中，該移動(dòng)因子 對(duì)應(yīng)于用于各個(gè)除因子的炬itDepthc - 2 - Max (0, Log2 (油S (a3)) -6))、@itDepthc-l-Max (0, Log2 (abs (a3)) -6)),任itDepthc+1 - Max (0, Log2 (油s (a3)) -6))、炬itD邱thc+2 -Max (0, Log2 (油s (a3)) -6))、炬itDepthc+3 - Max (0, Log2 (abs (a3)) -6))或炬itDepthc+4 -Max (0, Log2 (油s (a3)) -6))，其中，如果該縮放的類方差值等于或大于一，a3表示對(duì)應(yīng)于被 右移且截?cái)嘀粒?2"，2"-1)的乘積項(xiàng)的處理結(jié)果，且在其他情況中，a3 = 0。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，W用于色度信號(hào)的選擇的內(nèi)部位深度的查找表實(shí)現(xiàn) 該除因子，該查找表中將該縮放的類方差值作為表格輸入。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在該除因子對(duì)應(yīng)于 (2~ (BitDepthc+l)+a2s/2)/a2s 或（2~ (BitDepthc+2)+a2s/2)/a2s 的情形中，該 查找表忽略用于1至6的該縮放類方差值的多個(gè)表格條目，且在該除因子對(duì)應(yīng)于 (2'炬itD巧thc+3)+a2s/2)/a2 或（2'炬itD巧thc+4)+a2s/2)/a2s 的情形中，該查找表忽略 用于1至31的該縮放類方差值的多個(gè)表格條目。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在該除因子對(duì)應(yīng)于 (2~@itDepthC+l)+a2s/2)/a2s 或（2~(BitD巧thC+2)+a2s/2)/a2s 的情形中，如果 a2s 小于7,將a3設(shè)置為0,且其中，在該除因子對(duì)應(yīng)于（2'炬itD巧thC+3)+a2s/2)/a2s或 (2'炬itD巧thC+4)+a2s/2)/a2s的情形中，如果a2s小于32,將a3設(shè)置為0。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在該除因子對(duì)應(yīng)于 (2~ @itDepthC+l) +a2s/2) /a2s 或（2~ (BitD巧thC+2) +a2s/2) /a2s 的情形中，如果 a2s 小于 7或a2s小于7且大于0,將除因子設(shè)置為對(duì)應(yīng)于a2s等于7的該除因子的第一值，且其中， 在該除因子對(duì)應(yīng)于（2'（BitD巧thC+3) +a2s/2) /a2s 或（2'（BitD巧thC+4) +a2s/2) /a2s 的情 形中，如果a2s小于32或a2s小于32且大于0,將a3設(shè)置為對(duì)應(yīng)于a2s等于32的該除因 子的第二值。
15. -種色度峽內(nèi)預(yù)測(cè)裝置，基于多個(gè)重建亮度像素和多個(gè)色度像素，該裝置包含： 從媒體或處理器中接收當(dāng)前亮度區(qū)塊的多個(gè)相鄰重建亮度像素和多個(gè)當(dāng)前重建亮度 像素的單元； 從該媒體或該處理器中接收當(dāng)前色度區(qū)塊的多個(gè)相鄰重建色度像素的單元，其中，該 當(dāng)前色度區(qū)塊與該當(dāng)前亮度區(qū)塊同位； 根據(jù)由縮放因子縮放的該當(dāng)前亮度區(qū)塊的多個(gè)推導(dǎo)同位當(dāng)前亮度像素而推導(dǎo)該當(dāng)前 色度區(qū)塊的多個(gè)色度像素的色度峽內(nèi)預(yù)測(cè)的單元，其中，該縮放因子包括除因子和縮放的 類方差值的乘積項(xiàng)，該縮放的類方差值的乘積項(xiàng)相應(yīng)于該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建 亮度像素及該當(dāng)前色度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建色度像素，其中，該除因子與除W縮放的類 方差值的第一數(shù)據(jù)范圍相關(guān)，該縮放的類方差值相應(yīng)于該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建 亮度像素；W及，其中，該縮放的類協(xié)方差值和該第一數(shù)據(jù)范圍中的至少一個(gè)取決于視頻編 碼過(guò)程期間處理的色度信號(hào)的內(nèi)部位深度；W及 提供該色度峽內(nèi)預(yù)測(cè)W用于編碼或解碼該當(dāng)前色度區(qū)塊的該多個(gè)色度像素的單元。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，該多個(gè)相鄰重建亮度像素包括位于該 當(dāng)前亮度區(qū)塊的頂部邊界之上的該多個(gè)重建亮度像素的第一組，與位于該當(dāng)前亮度區(qū)塊的 左側(cè)邊界W左的該多個(gè)重建亮度像素的第二組。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，從該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)當(dāng)前重建 亮度像素中推導(dǎo)該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)推導(dǎo)同位當(dāng)前亮度像素，其中，該當(dāng)前亮度區(qū)塊 的該多個(gè)當(dāng)前重建亮度像素所在的多個(gè)像素位置與該當(dāng)前色度模塊的該多個(gè)色度像素同 位。。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，該縮放的類協(xié)方差值根據(jù)相應(yīng)于相應(yīng) 于該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建亮度像素及該當(dāng)前色度區(qū)塊的該多個(gè)相鄰重建色度 像素的類協(xié)方差值推導(dǎo)，其中，該縮放的類協(xié)方差值對(duì)應(yīng)于將該類協(xié)方差值右移第一數(shù)目 位，其中，該第一數(shù)目位有關(guān)于該類協(xié)方差值和在視頻編碼過(guò)程期間處理的色度信號(hào)的該 內(nèi)部位深度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，als = al〉〉Max(0, Log2(油s(al)) -炬itDepth。- 2))時(shí)，其中，als表示該縮放的類協(xié)方差值，al表示該類協(xié)方差值，W及 BitDepth。表示視頻編碼過(guò)程期間處理的色度信號(hào)的該內(nèi)部位深度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，該第一數(shù)據(jù)范圍對(duì)應(yīng)于 @itDepthc - 2)或@itDepthc - 1)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，根據(jù)相應(yīng)于該當(dāng)前亮度區(qū)塊的該多個(gè) 相鄰重建亮度像素的類協(xié)方差值推導(dǎo)該縮放的類協(xié)方差值，其中，該縮放的類協(xié)方差值對(duì) 應(yīng)于將該類協(xié)方差值右移有關(guān)于該類協(xié)方差值的第二數(shù)目位。
【文檔編號(hào)】H04N19/186GK104471940SQ201380019470
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月16日
【發(fā)明者】朱莉安娜·徐, 國(guó)玫, 郭峋 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技（新加坡）私人有限公司