[发明专利]用于视频译码的模板匹配

说明书

相关申请案

本申请案主张2009年7月2日申请的第61/222,836号美国临时申请案的权益，所述申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及视频译码，且更确切地说，涉及使用模板匹配运动预测的视频译码技术。

背景技术

数字多媒体能力可并入到广泛范围的装置中，包括数字电视、数字直播系统、无线通信装置、无线广播系统、个人数字助理(PDA)、膝上型或桌上型计算机、数字相机、数字记录装置、视频游戏装置、视频游戏控制台、蜂窝式或卫星无线电电话、数字媒体播放器及其类似物。数字多媒体装置可实施例如MPEG-2、ITU-H.263、MPEG-4或ITU-H.264/MPEG-4第10部分、高级视频译码(AVC)的视频译码技术以较有效地传输及接收或存储及检索数字视频数据。数字编码技术可经由空间及时间预测来执行视频压缩以减少或移除视频序列中固有的冗余。

在视频编码中，压缩常包括空间预测、运动估计及运动补偿。帧内译码依赖于空间预测及变换译码(例如，离散余弦变换(DCT))以减少或移除给定视频帧中的视频块之间的空间冗余。帧间译码依赖于时间预测及变换译码以减少或移除视频序列的连续视频帧的视频块之间的时间冗余。帧内译码帧(“I帧”)常用作随机存取点以及用于其它帧的帧间译码的参考。然而，I帧通常展现比其它帧少的压缩。术语I单元可指代I帧、I片段、或I帧的其它可独立解码部分。

对于帧间译码，视频编码器执行运动估计以追踪在两个或两个以上相邻帧或其它译码单元(例如，帧的片段)之间匹配视频块的移动。帧间译码的帧可包括预测性帧(“P帧”)(其可包括根据先前帧预测的块)，及双向预测性帧(“B帧”)(其可包括根据视频序列的先前帧及后继帧预测的块)。常规运动补偿视频译码技术将视频块与先前或后继视频帧的其它视频块作比较，以便识别可用以编码当前视频块的预测性视频数据。视频块可分解成子块分区以促进较高质量译码。

经译码视频块可由可用以产生或识别预测性块的预测信息及指示正译码的块与所述预测性块之间的差异的残余数据块来表示。所述预测信息可包含用以识别所述预测性数据块的一个或一个以上运动向量。给定所述运动向量，则解码器能够重建曾用以译码所述残余的预测性块。因而，给定一组残余块及一组运动向量(及可能的一些额外语法)，解码器可能能够重建最初编码的视频帧。经编码视频序列可包含残余数据块、运动向量且可能包含其它类型的语法。

模板匹配为可用以消除运动向量但又提供运动补偿视频译码的优点的技术。在模板匹配中，相对于正译码的视频块的相邻像素可界定模板，且可将此模板(而非正译码的视频块)与先前或后继视频帧的数据比较。视频编码器及视频解码器均可执行模板匹配过程以在不使用运动向量的情况下识别运动。因而，在使用模板匹配的情况下，不将运动向量译码到位流中。实际上，当编码及解码帧时，基本上从模板匹配过程导出运动向量。

发明内容

大体上，本发明描述适用于视频单元中的视频块的模板匹配运动预测译码的视频译码技术。视频单元可包含视频帧或视频帧的片段。在模板匹配运动预测中，基于一个或一个以上预测性参考数据列表而不依赖于运动向量来预测性地编码及解码视频块，同时仍提供运动补偿视频译码的优点。确切地说，相对于正译码的视频块的相邻像素可界定一模板，且可将此模板(而非正译码的视频块)与存储于预测性参考数据的列表中的数据比较。预测性参考数据是基于可在目标帧之前或之后出现的一个或一个以上参考帧而产生。

当将模板匹配预测应用于B帧时，两个预测性视频数据列表，第一列表是根据出现在目标帧之前的帧(例如，先前帧)产生且第二列表是根据在目标帧之后的帧(例如，将来帧)产生。在本发明的一方面中，应用模板匹配以编码及解码B帧。在将模板匹配应用于B帧的过程中，可将一个或两个假设集合用于B帧。如果使用一个假设集合，则所述假设集合可含有从第一列表及第二列表两者找到的假设。如果使用两个假设集合，则第一假设集合可含有来自第一列表的假设且第二假设集合可含有从第二列表找到的假设。可由双向运动预测形成第三假设集合，在所述双向运动预测中来自第一列表的数据及来自第二列表的数据经组合并用于预测。