[发明专利]基于帧内预测进行编码和解码的方法和装置

说明书

技术领域

与本发明一致的方法和装置涉及用于基于帧内预测进行编码和解码的方法和装置，更具体地，涉及能够通过准确地预测要被编码的当前块的帧内预测方向来增加图像数据编码的压缩率的方法和装置。

背景技术

在图像压缩的现有技术方法中，诸如MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4H.264/MPEG-4高级视频编码(AVC)，画面被分成宏块以便对图像进行编码。然后，使用帧间预测和帧内预测编码每个宏块。在通过考虑编码的宏块的数据尺寸和原始宏块的失真而选择了合适的编码模式之后，对宏块进行编码。

在帧内预测中，使用空间上邻近于要被编码的当前块的像素值而不是参考画面来对当前画面的宏块进行编码。首先，使用相邻像素值计算要被编码的当前块的预测值。然后，对原始的当前块的预测值和像素值之间的差进行编码。这里，帧内预测模式可以大体上被分成亮度分量中的帧内预测模式和色度分量中的帧内预测模式。亮度分量中的帧内预测模式被分成4x4帧内预测模式、8x8帧内预测模式和16x16帧内预测模式。

图1示出了现有技术的16x16帧内预测模式。

参考图1，16x16帧内预测模式包括总共四个模式，即，垂直模式、水平模式、直流(DC)模式和平面模式。

图2示出了现有技术的4x4帧内预测模式。

参考图2，4x4帧内预测模式包括总共九个模式，即，垂直模式、水平模式、DC模式、左下对角线模式、右下对角线模式、右垂直模式、左垂直模式、上水平模式和下水平模式。

每个模式中索引的预测模式号是基于每个模式被使用的频率而确定的。当对相应块执行帧内预测时，垂直模式，即模式0是最常被使用的模式，上水平模式，即模式8最少被使用。

将要描述使用图2的模式0(即垂直模式)对4x4当前块进行预测编码的操作。首先，邻近于4x4当前块的上部的像素A到D的像素值被预测作为4x4当前块的像素值。也就是说，像素A的像素值被预测作为包括在4x4当前块的第一列中的四个像素值，像素B的像素值被预测作为包括在4x4当前块的第二列中的四个像素值，像素C的像素值被预测作为包括在4x4当前块的第三列中的四个像素值，以及像素D的像素值被预测作为包括在4x4当前块的第四列中的四个像素值。接着，获得使用像素A到D预测的4x4当前块的预测值和包括在原始的4x4当前块中的像素的实际值之间的差，并且通过对该差进行编码来产生4x4当前块的位流。

在根据H.264标准编码图像时，使用来自4x4帧内预测模式和16x16帧内预测模式的总共13个模式来编码当前宏块，以便使用最佳模式执行帧内预测编码。通过考虑原始块和预测块之间的残差和失真来选择最佳模式。

为了对帧内预测编码的位流进行解码，接收帧内预测的编码的位流的接收器需要有关帧内预测方向的信息。因此，当执行帧内预测编码时，有关帧内预测方向的信息被插入位流中，然后位流被传输到接收器。当将有关帧内预测方向的信息插入到位流中时，使用预定编码方法以便减少位的数目。以下，将描述根据H.264标准的帧内预测编码。

图3A和3B示出了编码有关帧内预测方向的信息的现有技术方法。P表示当前块30的帧内预测模式号，A表示上方块31的帧内预测模式号，L表示左方块32的帧内预测模式号。

在根据H.264标准的帧内预测编码中，通过参考接近当前块30的上方的上方块31和接近当前块30的左方的左方块32的帧内预测方向来编码有关当前块30的帧内预测方向的信息。上方块31和左方块32是在当前块30之前已被完成编码的相邻的块，并且具有分别指示帧内预测方向的预测模式号。

首先，将当前块30的帧内预测模式号与上方块31的帧内预测模式号和左方块32的帧内预测模式号当中的最小帧内预测模式号相比较。

当最小帧内预测模式号和当前块30的帧内预测模式号相等时，当前块30的帧内预测模式号被编码为1并且被插入到位流中。接收器在接收到位流之后，通过参考上方块31和左方块32的帧内预测模式号，将当前块30的帧内预测模式号确定为最小帧内预测模式号，然后基于相应的帧内预测方向执行解码。如上所述，基于每个模式被使用的频率来确定预测模式号，并且由于当前块30具有与相邻的块相似的帧内预测方向的可能性很高，因此来自相邻的块的最小帧内预测模式号和当前块30的帧内预测模式号可以相等。因此，有关当前块30的帧内预测方向的信息可以被表示成一位，因此该信息被压缩。