[发明专利]基于空域预测的视频和图像编解码方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及多媒体通信领域，尤其涉及基于空域预测的视频和图像编解码方法和基于空域预测的视频和图像编解码装置。

背景技术

视频和图像编码技术是数字视频和图像这一重要多媒体信息得以被广泛应用的基础和关键。在视频和图像编码中，帧内编码帧不依赖于已编码帧，因而可以被解码器独立解码，具有作为随机访问点和有效防止错误传播等功能。然而采用该方法，帧内编码压缩率很低，编码信息量极大。为了提高编码效率，在进行帧内编码时，可以用当前编码块周围已重建的信息对编码块进行空域预测，利用图像的空域相关性去除冗余。这种空域预测的方法也可应用于帧间编码帧。

在H.264视频编码标准/高级视频编码标准(H.264/Advanced Video Coding，H.264/AVC)中，主要利用了空域预测技术来提高帧内编码的压缩率。H.264/AVC支持4x4、8x8和16x16像素宏块的空域预测帧内编码，在对当前编码块进行空域预测时，利用了编码块左面和上面相邻的已重建像素，按照某种特定的方向进行纹理外推生成当前块预测值，然后对去除一定空域冗余后的残差值进行编码，如图1所示。该方法相对于直接对图像数据编码而言，可以大大减小码率。

H.264/AVC对4x4和8x8块提供了1种直流模式和8种单方向纹理预测模式，如图1所示。本质上，H.264/AVC所采用的空域预测技术是将9个特定方向(直流视为一种特殊方向)的预测滤波器组应用于当前编码块左面和上面相邻的已重建参考像素，进行滤波来获得编码块的预测值，其所使用的预测滤波器组是固定的。使用预测滤波器组来表达空域预测的通用方法可描述如下：以4x4块为例，记当前待编码块的像素为a-p，其左面和上面的已重建参考像素为A-X，如图2所示。

用一维矢量表示参考像素组成的矢量(例如图2的A至X组成一个1x13的矢量)，表示矢量中参考像素A对应的值，依次类推。用一维矢量表示空域预测生成的对当前编码块的预测值(例如图2的a至p组成一个1x16的矢量)，表示矢量中a位置的预测值，依次类推。进而，对一种空域预测模式m，可以通过定义一个预测滤波器矩阵W^m来表示，通过将预测滤波器矩阵W^m与参考像素矢量相乘可以生成预测值此处，W^m可以表示如下：

于是预测值矢量可由参考像素矢量与预测滤波器矩阵W^m按下式得到：

由(3)式可见，预测滤波器矩阵W^m的每一行对应一个滤波器，通过将该滤波器应用于参考像素矢量可以生成一个特定像素点的预测值。于是，W^m表征了一个由16个滤波器组成的预测滤波器组，每个滤波器对应4x4块的一个待预测像素。

以H.264/AVC的帧内预测模式0即竖直模式(Vertical)为例，如图1所示。该空域预测模式可用预测滤波器的描述方法表述为如下矩阵：

wa,A0=we,A0=wi,A0=wm,A0=1;]]>