[发明专利]为空域图像编码和解码中的块的元素选择扫描路径的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及为空域图像编码和解码中的块的元素选择扫描路径的方法和装置。

背景技术

诸如JPEG、MPEG-1/2/4和H.261/H.263/H.264的国际图像或视频编码标准使用混合编码，其中图像被分成多个像素块，在其上应用预测编码、变换编码以及熵编码。

通常，变换编码是有效的，这是因为预测误差采样是相关的，并且在该变换或频域中信号能量在系数块的部分区域中集中。因此，在频域可以容易地去除冗余。然而，如在2006年4月的Proceedings of Picture Coding Symposium中M.Narroschke的“Extending H.264/AVC by an adaptive coding of the prediction error”中所披露的，当预测质量变得越来越好时，在很多情况下，变换编码不再有效，这是因为预测误差采样仅边缘相关联，并且在频域中信号能量不集中。M.Narroschke提出了空域或时域视频编码，其中预测误差采样(也称作“残留”)直接被量化并熵编码，而没有前面的转换至频域。他进一步提出了使用率失真优化(RDO)策略，用于自适应选择是否使用空域残留编码(residue coding)或变换编码。

图3示出了对应的“梯度”采样块、(量化的)采样的结果块、以及扫描路径。尽管要求其他边信息来指示哪种编码类型用于当前块，但是整个编码性能增益是显著的。据报道，Y_PSNR增益与H.264/AVC高规格、特别是CIF/QCIF格式相比可以被提高0.4dB，以及对于SD/HD视频序列可以提高0.2dB。还报道，一旦集合1/8像素运动补偿，对于CIF/QCIF分辨率将有另外的0.5dB增益。该技术也被提议给VCEG标准工作组，如M.Narroschke，H.G.Musmannd的“Adaptive prediction error coding in spatial andfrequency domain for H.264/AVC”，ITU-T，问题6/SG16，文件VCEG-AB06，2006年1月泰国曼谷。时域中的编码量化采样也在H.Schiller的“Prediction signal controlled scans for improved motioncompensated video coding”，ELECTRONIC S LETTERS，1993年3月4日，Vol.29，No.5中公开。

在上述公开中，空域中的量化采样的扫描根据相同空间位置处的预测图像(即，重建参考帧)中的梯度的幅值来执行。

M.Narroschke，H.G.Musmannd的“ Adaptive prediction errorcoding in spatial and frequency domain with a fixed scan in the spatialdo

发明内容

一方面，自适应空域扫描易受到传输误差的影响。因为扫描顺序取决于预测图像，如果先前数据被丢失或破坏，则结果误差将传播到将被解码的当前块，并且将在后续图像或帧中被进一步传播或扩大。这种类型的误差传播比其他类型的误差传播更糟糕，从而其在视频编码中是不能接受的。

另一方面，在Narroschke/Musmann文章中披露的固定扫描事实上是逐行扫描，其不依赖于前面的数据，因此不存在误差传播问题。但是这样简单的空域中的固定扫描在一定程度上减少了频域处理上的性能改进。

用于熵编码的最优扫描路径应能够满意地从具有最大绝对值的采样通过减少绝对值采样扫描至具有最小绝对值的采样，从而在扫描路径的开始处聚集较多非零采样，而在扫描路径的尾部布置较多零。这就允许减少为零编码所需的编码位的数量，也有利于基于上下文的熵编码。

空域中的最佳扫描模式随着情形的不同而变化。逐行扫描是一种选择以及逐列扫描是另一种选择，以及折线扫描是第三种选择。然而，从图像统计的观点，这些扫描模式中的特定一个并不优于其他模式。

本发明所要解决的问题是提供一种扫描处理，其提高了编码效率，却没有引入误差传播问题。该问题是通过在权利要求1和3中披露的方法来解决的。使用这些方法的装置在权利要求2和4中披露。

本发明涉及改进的用于空域剩余图像或视频编码的扫描处理。为每个块自适应地选择固定扫描路径模式，以实现更好的熵编码性能而不参考先前数据，从而防止误差传播。即，使用基于上下文的自适应扫描模式。