[发明专利]双向的帧内方向性预测方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及视频的编解码，且更具体地涉及采取双向的帧内方向性预测机制来提升帧内编码性能的视频编解码方法和装置。

背景技术

与H.264/AVC相比，HEVC同样采用了空域上的像素预测，通过增加预测模式的个数，使得帧内预测方向更加精细，更好地模拟不同方向的纹理，从而进一步降低预测残差能量，最终提升编码性能。

HEVC为亮度分量定义了35种帧内预测模式，其中包括33种单向方向性预测模式和2种非方向性预测模式DC和Planar，如图9所示。预测模式2～18属于水平族预测模式，预测模式19～34水域垂直族预测模式。预测模式2～34中的一种预测模式对应于一种预测方向。考虑到色度纹理相对平坦，HEVC只为色度分量定义了5个候选模式，分别是DC、Planar、水平、竖直以及所对应的亮度预测模式。在进行预测时，当前编码块的左下侧像素、正左侧像素、左上角像素、正上侧像素和右上侧像素被作为参考像素，沿着特定的方向进行纹理外推(方向性模式)或者线性滤波(非方向性模式)以生成预测值。为了处理纹理平坦的编码块，HEVC提供了两种非方向性模式DC和Planar。DC模式采用相对粗糙的零阶模型，适用于平坦的编码块，即块内所有像素值都相同的情况。DC模式用参考像素的直流分量来预测编码块内除了第一行和第一列外的所有像素；对于第一行和第一列的像素，分别用相邻上侧和左侧的参考像素与直流分量进行线性加权，生成最终的预测值。上述对DC模式下第一行和第一列像素的处理技术是边界平滑技术，它可以解决预测值在边界处的不连续问题。除了应用在DC模式外，边界平滑技术还应用在竖直和水平预测模式中。Planar模式采用了二维的线性模型，以模拟渐变纹理，适用于像素值呈现线性渐变的编码块。

对于帧内方向性预测模式，当前编码块的左下侧像素、正左侧像素、左上角像素、正上侧像素和右上侧像素被作为参考像素，沿着特定的方向进行纹理外推得到预测值。HEVC定义了二维的参考像素，通过沿着预测方向将其中一个维度的参考像素投影到另一个维度上即可达到参考像素降维的目的。对于编码模式为2到17的水平族方向，将利用左侧的参考像素，此时上侧像素将按照预测方向投影到左侧参考像素所在的列；对于编码模式为18至34的竖直族方向，将用到上侧的参考像素，此时左侧参考像素将按照预测方向投影到上方参考像素所在的行。预测像素的生成过程就是将每个待预测像素的所在位置按照预测方向投影到参考像素所在的行或者列；若正好投影到整像素上，则直接拷贝参考像素的值即可；若投影到亚像素上，则利用相邻两个整像素进行1/32精度的线性内插，即可得到亚像素的值，将该亚像素的值作为预测值。继HEVC之后的新一代视频编码标准采用了67种帧内预测模式。HEVC在帧内预测时，支持4x4,8x8,16x16,32x32,64x64的编码块大小；AVS在帧内预测时，支持4x4,4x8,8x8,16x16,8x16,32x32,16x32,64x64,32x64的编码块大小。

针对HEVC的预测模式2和预测模式34，预测值由预测方向上与左边列和上边行相交的重建像素值加权平均得到。预测方向与左边列相交所得重建像素值的加权系数为1/2,预测方向与上边行相交的重建像素值的加权系数为1/2。

为了进一步提升HEVC的帧内预测性能，对预测模式进行处理的数目增多。各重建像素的加权系数跟被预测像素所在位置与一侧参考像素值之间的欧式距离成指数关系，和预测模式无关。

现有的帧内方向性预测技术存在以下不足之处：1.对于如具有方向性渐变特性的纹理等复杂纹理预测差；2.预测像素与参考像素距离增大，预测精度降低；3.方向性预测存在边界不连续性。

发明内容

为此，本发明提出一种帧内预测方法，其采用以下方法之一生成当前块的被预测像素的预测值：

a.所述当前块中至少有2个被预测像素PixelPred1和PixelPred2，

i.沿帧内预测方向确定所述被预测像素PixelPred1和PixelPred2在当前块左侧重建像素中的参考像素均为PixelL,该左侧参考像素的值记为R[-1][yr]；

ii.沿帧内预测方向确定所述被预测像素PixelPred1和PixelPred2在当前块上侧重建像素中的参考像素均为PixelU，该上侧参考像素的值为R[xr][-1]；

iii.计算左侧参考像素和上侧参考像素的差值delta＝R[xr][-1]-R[-1][yr]；