[发明专利]用于编码和解码图像的方法、对应的编码和解码装置及计算机程序

说明书

1.技术领域

本发明的领域是图像且尤其是由连续一连串图像构成的视频流的编码和解码领域。

本发明因此可尤其适用于在当今的(MPEG、H.264和其它)视频编码器或未来的(ITU-T/VCEG(H.265)或ISO/MPEG(HVC))视频编码器中实施的视频编码。

2.背景技术

当今的视频编码器(MPEG、H264等)使用视频序列的逐块表示。图像被细分为若干宏块，且每一宏块自身被细分为若干块，且每一块或宏块通过图像内或图像间预测进行编码。因此，相对于通过运动补偿进行编码/解码的其它I、P或B图像，I图像通过空间预测(帧内预测)进行编码，P和B图像通过时间预测进行编码。此外，对于每一块，编码对应于原始块减去预测的残余块。此块的系数在可能的变换之后进行量化，且随后由熵编码器进行编码。

此处更特别地强调熵编码器。熵编码器以信息的到达次序编码信息。通常，如图1中所说明的对块的1光栅扫描类型的逐排扫描是从图像左上方的块开始。对于每一块，表示块所需的不同条信息(块类型、预测模式、残余系数等)被连续发送到熵编码器。

已经存在有效且具有适度复杂性的已知的算术编码器，其被称为CABAC(“上下文自适应二进制算术编码器”)，其是在AVC压缩标准(还称为ISO-MPEG4第10部分和ITU-T H.264)中引入。

此熵编码器实施不同概念：

-算术编码：文献中首先描述的编码器：J.李萨能(J.Rissanen)和小G.G.郎顿(G.G.Langdon Jr)，“通用建模和编码”，IEEE信息理论期刊，第IT-27卷，12到23页，1981年1月，使用符号的出现概率来编码此符号；

-与上下文的匹配：此处的操作是调适待编码的符号的出现概率。一方面，实现进行中的学习。另一方面，依据预先编码的信息的状态，使用特定上下文来编码。每一上下文具有对于符号适当的对应的出现概率。举例来说，上下文对应于一类型的经编码符号(残余者的系数的表示、编码模式的信令等)且根据给定配置或相邻者的状态(例如，在相邻者中选择的“帧内”模式的数目等)；

-二进制化：将待编码的符号翻译成位序列的形式。其后，将这些不同的位连续发送到二进制熵编码器。

因此，此熵编码器(对于所使用的每一上下文)实施相对于先前针对所考虑的上下文进行编码的符号而对概率进行进行中的学习的系统。此学习是基于这些符号的编码次序。通常，以如上文所描述的“光栅扫描”类型的次序来扫描图像。

因为使用此扫描次序，此熵编码器具有若干缺点。

实际上，归因于扫描类型，可看到缺乏对概率的学习的局部匹配。举例来说，在对位于一排开始处的符号进行编码期间，所使用的概率主要对应于针对位于前一排末尾处的符号所观测到的概率。现在，因为符号的概率的可能的空间变化(例如，对于与一条运动信息相关的符号，位于图像右边部分的运动可不同于在左边观测到的运动，因此，对于由其产生的局部概率可能也是这种情况)，概率的局部匹配的此缺乏导致编码期间的效率损失。

为了限制此现象，有人提议修改块的扫描次序以便改进局部一致性，但编码和解码保持连续。

这是此类型的熵编码器的第二个缺点。实际上，由于对符号的编码和解码取决于到那时所学习的概率状态，所以可仅以与在编码期间所使用的次序相同的次序进行对符号的解码。通常，解码因此仅可为连续的，因此阻止了对若干符号的并行解码(例如，受益于多核架构)。

标题为“用于执行CABAC并行编码和解码的系统和设备(Systems and apparatuses for performing CABAC parallel encoding and decoding)”的专利文献US2009168868A1描述了一种方法，所述方法实现了在CABAC型编码器中的编码和/或解码的一种类型的并行化。

在此文献中所描述的第一实施例中，实施于编码器中的某些步骤可针对相同的语法元素或符号并行地执行，例如上下文的二进制化和定义。此实施例未实现对若干符号的解码的实际并行化，因为连续解码约束仍然存在。

根据第二实施例，图像被细分为若干切片，且在切片的每次开始时初始化CABAC编码器，以便优化对概率的初始化。此实施例实现了对切片的并行解码，但在每一新切片处对解码器初始化极大地降低了解码器的性能。因此此处进一步增强了对概率的局部匹配的缺乏。

因此需要对表示图像或一连串图像的符号序列的熵编码的新颖技术，从而尤其能在压缩性能没有任何损失的情况下提供对经编码符号的非连续解码。

3.发明内容