[发明专利]图像编码和解码的方法、编码和解码设备以及计算机程序

说明书

本申请是申请号为201280031335.9，申请日为2012年6月20日，题为“用于对图像编码和解码的方法、编码和解码设备以及相应的计算机程序”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般属于图像处理的领域，且更准确地属于数字图像和数字图像序列的编码和解码。

本发明由此可特别应用于在目前的数字视频编码器(MPEG，H.264等)或未来的视频编码器(ITU-T/VCEG(H.265)或ISO/MPEG(HVC))中实现的视频编码。

背景技术

目前的视频编码器(MPEG、H264等)使用视频序列的逐块表示。图像被分为宏块，每个宏块本身可以被分为块，并且每个块或宏块通过图像内或图像间预测来编码。于是，特定的图像通过空间预测(内预测)来编码，而其他图像在相对于一个或多个被编码-解码的参考图像的时间预测(间预测)、在本领域技术人员已知的运动补偿的帮助下进行编码。此外，针对每个块，可以对与原始块减去预测相对应的残留块进行编码。该块的系数可以在变换之后被量化，然后被熵编码器编码。

内预测和间预测需要之前已经被编码和解码的特定块可用，从而在解码器上或在编码器上被用于预测当前块。图1示出了这样的预测编码的示例性例子，其中，图像I_N被分为块，该图像的当前块MB_i正在关于预订数量的之前被编码和解码的块MBr₁、MBr₂和MBr₃进行预测编码，例如如阴影箭头所示。上述三个块特别包含紧接当前块MB_i左侧的块MBr₁，以及分别仅紧接当前块MB_i上方和右上方的两个块MBr₂和MBr₃。

熵编码器在这里更为感兴趣。熵编码器以其到达的顺序来编码信息。典型地实现“光栅扫描”类型的块的逐行遍历，如图1所示通过引用PRS，从图像左上角的块开始。对于每个块，用来表示块所必须的各个信息项(块的类型、预测模式、残留系数等)被顺序分发到熵编码器。

已知在AVC压缩标准(也被称为ISO-MPEG4第10部分和ITU-TH.264)中引入的被称为“CABAC”(上下文适应二进制算术编码器)的足够复杂的有效的算术编码器。

熵编码器实现各个概念：

-算术编码：编码器例如初始在文档J.RissanenandG.G.LangdonJr，“Universalmodelingandcoding，”IEEETrans.Inform.Theory，vol.IT-27，pp.12–23，Jan.1981中描述的编码器使用符号出现概率来对该符号进行编码；

-上下文适应：在这里，这包括适应要编码的符号的出现概率。一方面，快速实现学习。另一方面，依赖于之前被编码的信息的状态，特定的上下文被用于编码。对于每个上下文，存在固有的符号出现概率与之对应。例如，上下文对应于根据给定配置来编码的符号的类型(残留系数的表示、编码模式的信号等)，或者邻居的状态(例如在邻居中选择的“内”模式的数量等)。

-二进制化：实现要编码的符号的比特序列的成形。随后，这些各个比特被相继分发到二进制熵编码器。

于是，针对使用的每个上下文，该熵编码器实现一种系统，针对所考虑的上下文来快速学习关于之前被编码的符号的概率。该学习基于对这些符号进行编码的顺序。典型地，根据如上所述的“光栅扫描”类型的顺序来遍历图像。

在可以是0或1的给定符号b的编码期间，通过下列方式来更新当前块MB_i的该符号的出现概率p_i的学习：

其中，α是预定值例如0.95，p_i-1是在该符号最后出现时计算的符号出现概率。

图1示出了这样的熵编码的示例性例子，其中，图像Ι_Ν的当前块MB_i被熵编码。在块MB_i的熵编码开始时，所使用的符号出现概率是之前被编码和解码的块的编码之后获得的概率，根据上述□光栅扫描□类型的块的逐行遍历，该块正好在当前块MB_i的前面。仅为了图的清楚，在图1中通过细箭头针对特定的块来表示这样的基于块和块的依赖性的学习。