[发明专利]帧间预测方法、编码设备和解码设备

说明书

技术领域

本发明实施例涉及图像编码技术领域，更具体地，涉及帧间预测方法、编码设备和解码设备。

背景技术

在视频编码和解码框架中，混合编码结构通常用于视频序列的编码和解码。混合编码结构的编码端通常包括：预测模块、变换模块、量化模块和熵编码模块；混合编码结构的解码端通常包括：熵解码模块、反量化模块、反变换模块和预测补偿模块。这些编码和解码模块的组合可以有效去除视频序列的冗余信息，并能保证在解码端得到视频序列的编码图像。

在视频编码和解码框架中，视频序列的图像通常划分成图像块进行编码。一幅图像被划分成若干图像块，这些图像块使用上述模块进行编码和解码。

在上述模块中，预测模块用于编码端获得视频序列编码图像的图像块的预测块信息，进而得到图像块的残差，预测补偿模块用于解码端获得当前解码图像块的预测块信息，再根据解码得到的图像块残差获得当前解码图像块。预测模块通常包含帧内预测和帧间预测两种技术。其中，帧内预测技术利用当前图像块的空间像素信息去除当前图像块的冗余信息以获得残差；帧间预测技术利用当前图像邻近的已编码或已解码图像像素信息去除当前图像块的冗余信息以获得残差。在帧间预测技术里，用于帧间预测的当前图像邻近的图像被称为参考图像。

在帧间预测技术中，编码端为了有效去除当前图像块的冗余信息，需要在参考图像中获得与当前图像块最相似的图像块，进而减少当前图像块的残差。编码端通常使用运动估计获得上述参考图像中的图像块。在现有的视频编解码技术中运动估计过程通常在编码时以图像块为单位在参考图像中搜索合适的匹配图像块，将当前宏块与匹配图像块所对应像素值相减得到残差，并将该残差经变换与量化后得到的值进行熵编码，最后将熵编码得到的比特流写入编码码流中，同时还将搜索所得的偏移量（即运动矢量）一并写入编码码流中。与此对应，在解码端预测补偿（或称运动补偿）时首先获得熵编码比特流后进行熵解码，得到相应的残差，及相应的运动矢量，之后，根据运动矢量值在参考图像中获得相应匹配图像块（既上述当前解码图像块的预测块信息），再将匹配的图像块与残差值中对应像素点的值相加得到当前宏块解码后的值。

在传统方法中，当前图像进行帧间预测时需要在参考图像中搜索合适的匹配图像块，即前一参考图像的所有信息均有可能用于当前图像块的编解码。例如，如图1所示，第X帧（图像X）上编号为15位置的当前编码块在进行帧间预测时使用了前一帧（图像X-1）上编号为7位置的图像块的数据进行编码，而位于该位置的图像块的数据在编码时需要使用第X-2帧（图像X-2）上编号为0位置的图像块的数据进行编码。由此可知，在使用帧间预测时参考数据具有扩散性。即编码当前图像块所需使用前一参考帧位于一定区域内的编码数据，而编码该前一参考帧位于一定区域内的编码数据时需要使用位于再前一参考帧更广范围的编码数据。帧间预测的这种预测特性决定了参考数据的全局性，即编码或解码当前图像某一特定位置的图像块所需的参考数据会涉及位于参考图像任意位置的编码数据或解码数据。帧间预测的全局性的特点导致了为了编解码图像特定区域的内容需要参考的编解码数据远大于特定区域的数据本身，增加了编解码器存储数据的开销。

发明内容

本发明实施例提供一种帧间预测方法、编码设备和解码设备，能够减小编解码器存储数据的开销。

第一方面，提供了一种帧间预测方法，包括：确定当前帧的参考帧的参考范围，所述参考范围包括所述参考帧的部分图像块；根据所述参考范围，确定所述当前帧的待编码图像区域在所述参考帧的参考图像区域，其中所述待编码图像区域包括至少一个图像块，所述参考图像区域属于所述参考范围；根据所述参考图像区域对所述待编码图像区域进行帧间预测编码。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述确定当前帧的参考帧的参考范围，包括：确定与所述待编码图像区域相对应的基准图像区域，其中所述基准图像区域属于所述参考帧；在所述参考帧确定包括所述基准图像区域的大小为k₁M*k₂N的所述参考范围，其中M*N为所述基准图像区域的大小，k₁和k₂为正整数，M和N为正整数。

结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述在所述参考帧确定包括所述基准图像区域的大小为k₁M*k₂N的所述参考范围之后，还包括：在码流中编码所述k₁，k₂，M和N，以便于解码器解析所述码流以确定所述参考范围。