[发明专利]图像间预测方法和设备以及相应的编码方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像编码的一般领域，更具体地，涉及图像间预测。

背景技术

图像间预测在于利用在连续的视频图像之间存在的时间冗余来得到对该视频的高压缩率。

图像间预测的原理在于将当前图像划分为块或者宏块（macroblock）。然后，编码器在该视频的另一个（先前的或者将来的）图像中找到类似的块。该另一个图像通常被称为参考图像。然后，编码器对运动向量进行编码，该运动向量定义了根据要预测的块在所述参考图像中找到的块的位置。然后，编码器计算这两个块之间的差分并且对预测错误进行编码。然后，该运动向量和预测错误传送给解码器，该解码器因此能够重构该块。

已知有很多使用这种类型的方法的视频编码/解码模式。例如，MPEG-2（ISO/IEC JTC1/SC29/WG11MPEG00/2000年10月，移动画面以及音频的编码），MPEG-4/AVC（T.Wiegand、G.J.Sullivan、G.Bjontegaard以及A.Luthra，“Overview of the H.264/AVC”，视频技术的电路以及系统，IEEE学报，卷13,7，第560-576页，2003年7月）或者HEVC（ITU-T Q.6/SG以及ISO/IEC移动画面专家组（ISO/IEC JTC1/SC29/WG11））标准。

用于预测块的块（或者更一般地，区域的）的定义对于编码的效果是明确的。实际上，如果当前块的内容与预测块差异很大，则预测错误将是显著的，这将导致显著的数量的用于对该预测错误进行编码的位。

因此，需要使选择就内容而言远离要预测的块的预测区域的风险最小化。

另外，在传送器和接收器之间进行传送的情况下，对远程解码器所要求的用于重构所预测的图像的语法要素进行编码的成本相对较高。例如，在MPEG-4/AVC标准的情况下，将参考图像分组在一起成为两个列表：将在时间上在属于要预测的块的图像之前的（所解码的或者所重构的）图像分组在一起，以及将在时间上后继的（所解码的或者所重构的）图像分组在一起。然后，在提到在时间上先前的和/或后继的图像时，其意味着这些图像是被编码并且重构的。因此，要指定参考图像的块，需要向解码器传送一条指定两个图像列表之一的信息、一条指定在该列表中的（参考）图像的索引的信息以及最后一条指定在参考图像中的该块的坐标的信息。

为了使在使用时间预测的编码方法的情况下对传送给解码器的信息进行编码的成本最小化，发明人提出了使用属于来自于一个候选补片（patch）集合的词典的补片的像素块的加权和来预测图像的像素块，每个补片均由图像的像素块以及该像素块的因果邻域组成（S.Cherigui,C Guillemot、D.Thoreau、P.Guillotel，“Map-Aided Locally Linear Embedding methods for image prediction”，会议录p2909-2012，2012年IEEE关于图像处理的国际会议（ICIP））。

更具体地，该方法在于根据被称为第一补片的候选补片以及至少一个被称为第二补片的另外的补片来定义词典，第一补片就内容而言接近于由要预测的像素块以及该块的因果邻域组成的补片，第二补片就内容而言接近于第一补片。然后，使用该词典的补片的邻域的加权线性组合来确定对要预测的像素块的因果邻域的预测，然后选择使该预测最优化的加权参数，然后使用该词典的块的像素的加权线性组合来预测图像的像素块，其中，所述线性组合的加权参数是那些在邻域预测期间确定的最优的参数。

该方法的有利之处在于减少了对该块的预测错误，因为定义了加权参数以使对位于要预测的块的周围的区域（邻域）的预测错误最小化，并且间接地使对该块的预测错误最小化，由此便于图像的内容的连续性。

另外，传送给解码器的信息被限制为一条唯一地定义第一补片为曾经被解码器所知的信息，由此解码器能够以与编码器的词典相同的方式来定义该词典，因为这些词典（补片）均属于图像的所重构的部分。由此，解码器能够计算用于在编码器侧的块的预测的加权参数，并且由此能够以与编码器所得到的预测块相类似的方式得到预测块。

能够理解的是，该方法减少了关于那些诸如MPEG-4/AVC的标准的编码的成本，因为不再必须传送由于这些标准而需要传送给解码器的语法要素。