[发明专利]多层次子块匹配图像压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字视频压缩编码及解码系统，特别是计算机屏幕图像和视频的编码及解码的方法。

背景技术

图像的数字视频信号的自然形式是图像的序列。一帧图像通常是由若干像素组成的矩形区域，而数字视频信号就是由几十帧至成千上万帧图像组成的视频图像序列，有时也简称为视频序列或序列。对数字视频信号进行编码就是对一帧一帧图像进行编码。

最新国际视频压缩标准HEVC（High Efficiency Video Coding）中，对一帧图像进行编码时，把一帧图像划分成若干块MxM像素的子图像，称为“编码单元（Coding Unit简称CU）”，以CU为基本编码单位，对子图像一块一块进行编码。常用的M的大小是8，16，32，64。因此，对一个视频图像序列进行编码就是对各帧图像的各个编码单元即CU依次进行编码。在任一时刻，正在编码中的CU称为当前编码CU。同样，解码时也是对各个编码单元即CU依次进行解码，最终重构出整个视频图像序列。在任一时刻，正在解码中的CU称为当前解码CU。当前编码CU或当前解码CU都统称为当前CU。

为适应一帧图像内各部分图像内容与性质的不同，有针对性地进行最有效的编码，一帧图像内各CU的大小可以是不同的，有的是8x8，有的是64x64，等等。为了使不同大小的CU能够无缝拼接起来，一帧图像总是先划分成大小完全相同具有NxN像素的“最大编码单元（Largest Coding Unit简称LCU）”，然后每个LCU再进一步划分成树状结构的多个大小不一定相同的CU。因此，LCU也称为“编码树单元（Coding Tree Unit简称CTU）”。例如，一帧图像先划分成大小完全相同的64x64像素的LCU（N＝64）。其中某个LCU由3个32x32像素的CU和4个16x16像素的CU构成，这样7个成树状结构的CU构成一个CTU。而另一个LCU由2个32x32像素的CU、3个16x16像素的CU和20个8x8像素的CU构成。这样25个成树状结构的CU构成另一个CTU。对一帧图像进行编码，就是依次对一个一个CTU中的一个一个CU进行编码。

一个彩色像素通常有3个分量（component）组成。最常用的两种像素色彩格式（pixel color format）是由绿色分量、蓝色分量、红色分量组成的GBR色彩格式和由一个亮度（luma）分量及两个色度（chroma）分量组成的YUV色彩格式，通称为YUV的色彩格式实际包括多种色彩格式，如YCbCr色彩格式。因此，对一个CU进行编码时，可以把一个CU分成3个分量平面（G平面、B平面、R平面或Y平面、U平面、V平面），对3个分量平面分别进行编码；也可以把一个像素的3个分量捆绑组合成一个3元组，对由这些3元组组成的CU整体进行编码。前一种像素及其分量的排列方式称为图像（及其CU）的平面格式（planar format），而后一种像素及其分量的排列方式称为图像（及其CU）的叠包格式（packed format）。像素的GBR色彩格式和YUV色彩格式都是像素的3分量表现格式。

除了像素的3分量表现格式，像素的另一种常用的现有技术的表现格式是调色板索引表现格式。在调色板索引表现格式中，一个像素的数值也可以用调色板的索引来表现。调色板空间中存储了需要被表现的像素的3个分量的数值或近似数值，调色板的地址被称为这个地址中存储的像素的索引。一个索引可以表现像素的一个分量，一个索引也可以表现像素的3个分量。调色板可以是一个，也可以是多个。在多个调色板的情形，一个完整的索引实际上由调色板编号和该编号的调色板的索引两部分组成。像素的索引表现格式就是用索引来表现这个像素。像素的索引表现格式在现有技术中也被称为像素的索引颜色（indexed color）或仿颜色（pseudo color）表现格式，或者常常被直接称为索引像素（indexed pixel）或仿像素（pseudo pixel）或像素索引或索引。索引有时也被称为指数。把像素用其索引表现格式来表现也称为索引化或指数化。

其他的常用的现有技术的像素表现格式包括CMYK表现格式和灰度表现格式。