[发明专利]一种用于屏幕内容的帧内预测编码方法、设备及介质

说明书

本发明公开了一种用于屏幕内容的帧内预测编码方法、设备及介质，属于视频编码领域，包括：对于当前预测单元，利用已知相对位置和像素值的参考像素拟合用于根据像素相对位置预测像素值的线性模型，将其作为回归模式的预测模型，并利用回归模式替代Planar模式；确定回归模式和DC模式中误差较小的预测模式，并将其连同所有帧内预测角度模式进行模式粗选，得到粗选列表；构建当前预测单元的MPM列表，与粗选列表进行合并去重，得到候选模式列表；将候选模式列表中率失真代价最小的预测模式作为当前预测单元的最佳预测模式，并按照最佳预测模式对当前预测单元进行预测编码。本发明能够提高预测精度，并降低编码码率，从而提升帧内预测编码的整体编码性能。

技术领域

本发明属于视频编码领域，更具体地，涉及一种用于屏幕内容的帧内预测编码方法、设备及介质。

背景技术

近年来，包括计算机生成的图形、文本和动画在内的屏幕内容视频在人们中变得非常流行。例如，游戏直播和视频会议共享桌面是典型的屏幕内容视频。为了利用屏幕内容视频不同于相机捕获的自然视频的特点(例如无传感器噪声、重复的图案和有限数量的不同颜色)，HEVC标准开发了屏幕内容编码(ScreenContentCoding，SCC)扩展。其中，SCC扩展沿用了HEVC框架中的帧内角度预测。

帧内预测中主要包括两个步骤：

(1)参考样本生成：对于大小为N×N的预测单元(PredictionUnit，PU)，使用其重构完毕的上方顶部像素和右上像素生成顶部一行2N的参考样本；类似地，从重构的左方和左下像素生成左侧一列2N参考样本。如果某些样本不可用，那么按照顺时针方向从可用样本中进行复制。

(2)帧内样本预测：为了有效地预测不同类型的纹理内容，HEVC支持35种预测模式(见图1中的(a))，即Planar模式(模式0)，DC模式(模式1)，和33种角度模式(依次为模式2～34)；其中，Planar模式和DC模式分别用于模拟缓慢变化以及均匀条件下的像素分布情况下的预测，角度模式则按照特定的角度从待预测像素位置投影至参考样本得到投影点，对投影点的两个相邻参考样本值进行距离插值并以1/32分辨率进行计算，得到最终预测值；图1中的(b)展示了一个投影法的例子，示例中投影点位于两个参考样本中央，因此权重相同。

传统帧内预测在进行预测时，会基于一定规则从上述35中预测模式中确定出对于当前预测单元而言，最佳的三种预测模式，并利用这三种预测模式构建最有可能帧内模式(Most Probable Modes，MPM)列表。实际的最佳预测模式在MPM列表中的命中率会直接影响编码码率和编码性能。

传统帧内预测的Planar模式仅仅使用4个像素进行距离加权，而屏幕内容像素值是由计算机生成的，因此其有很可能存在一些线性特征，而Planar模式仅使用4个像素加权，对这些线性特征利用不是很充分；另一方面，屏幕内容中存在大量的无噪区域(即一块区域所有像素值相同)，此时DC预测和Planar预测在一定程度上存在冗余。总的来说，传统帧内预测对屏幕内容视特征利用有限，在编码精度和编码码率方面仍需要进一步的优化。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种用于屏幕内容的帧内预测编码方法、设备及介质，其目的在于，提高帧内预测编码的预测精度，并降低编码码率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于屏幕内容的帧内预测编码方法，包括：

对于当前预测单元，利用已知相对位置和像素值的参考像素拟合用于根据像素相对位置预测像素值的线性模型，将其作为回归模式的预测模型，并利用回归模式替代Planar模式；

确定回归模式和DC模式中误差较小的预测模式，并将其连同所有帧内预测角度模式进行模式粗选，得到粗选列表；

构建当前预测单元的MPM列表，与粗选列表进行合并去重，得到候选模式列表；