基于空域參考塊及劃分的幀內預測方法和系統(tǒng)技術方案

技術編號：43559587 閱讀：9 留言：0更新日期：2024-12-06 17:32

本發(fā)明專利技術屬于圖像視頻編碼領域，涉及一種基于空域參考塊及劃分的幀內預測方法和系統(tǒng)。該方法包括：在預測準備階段，對待預測塊進行劃分，對劃分后的每一個子塊在臨近空域與非臨近空域尋找相似的參考塊，并保存其向量；在預測階段，利用向量指向的參考塊對待預測塊的子塊進行預測，并利用離線查找表對子塊的預測結果進行加權，得到待預測塊的像素強度的預測值；在預測后的編解碼階段，利用待預測塊的像素強度的預測值進行編碼和解碼。本發(fā)明專利技術能夠利用非臨近空域的空域紋理特性提高空域劃分預測模型的總體性能，能夠增加圖片視頻的壓縮效率，同時根據場景減少圖片視頻的碼率。

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【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于圖像視頻編碼領域，具體涉及一種基于空域參考塊及劃分的幀內預測方法和系統(tǒng)?？梢杂糜谠黾訄D片視頻的壓縮效率，同時根據場景減少圖片視頻的碼率。

技術介紹

1、國際電信聯(lián)盟電信標準化組織(international?telecommunication?union-telecommunication?standardization?sector,itu)和國際標準化組織(internationalorganization?for?standardization,iso)/國際電工委員會(internationalelectrotechnical?commission,iec)制定了一系列視頻編碼標準，提高了視頻壓縮的效率。itu-tvceg是itu-t下的視頻編碼標準工作組，制定了“h.26x”系列視頻編碼標準。視頻編碼聯(lián)合組(joint?collaborative?team?on?video?coding，jct-vc)工作組在2020年發(fā)布了h.266(versatile?video?coding，多功能視頻編碼)標準，這是目前最新的國際視頻編碼標準，它同樣也是基于塊的混合視頻編碼標準，相比于上一代標準h.265，h.266的編碼效率顯著提升。

2、jct-vc工作組在2021年啟動了h.267標準的預研，并發(fā)布了ecm(enhanced?codingmodel，增強編碼模型)。相比于h.266標準，h.267能夠平均20％的碼率，但是大幅提升了編解碼端的復雜度，編解碼端復雜度提升平均超過600％。

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技術實現(xiàn)思路

1、本專利技術針對上述問題，提供一種基于空域參考塊及劃分的幀內預測方法和系統(tǒng)，以增加圖片視頻的壓縮效率，同時根據場景減少圖片視頻的碼率。

2、本專利技術采用的技術方案如下：

3、一種基于空域參考塊及劃分的幀內預測方法，包括以下步驟：

4、在預測準備階段，對待預測塊進行劃分，對劃分后的每一個子塊在臨近空域與非臨近空域尋找相似的參考塊，并保存其向量；

5、在預測階段，利用向量指向的參考塊對待預測塊的子塊進行預測，并利用離線查找表對子塊的預測結果進行加權，得到待預測塊的像素強度的預測值；

6、在預測后的編解碼階段，利用待預測塊的像素強度的預測值進行編碼和解碼。

7、進一步地，在預測準備階段前，對待預測塊在非臨近空域和臨近空域中限定的6個搜索區(qū)域r1～r6中進行參考塊搜索，并以待預測塊的模板區(qū)域與參考塊的模板區(qū)域的像素強度的絕對誤差和作為標準，將絕對誤差和的值最小的前m個參考塊的坐標加入待預測塊的參考塊列表中。

8、進一步地，在預測準備階段，根據參考軟件通過離線查找表規(guī)定的64個劃分模式中的全部或部分劃分模式，對待預測塊進行劃分；對劃分后的每個子塊進行參考塊列表中的最優(yōu)參考塊選擇，并以子塊的模板區(qū)域與參考塊的對應模板區(qū)域的像素強度的絕對誤差和為標準，將絕對誤差和的值最小的前n個預測模式加入子塊的預測模式列表中；然后獲取劃分后的子塊的p個最常用角度預測模式，并將其加入子塊的預測模式列表中，得到n+p個預測模式。

9、進一步地，以待預測塊的上側1行、左側1列的重建區(qū)域作為預測區(qū)域分別進行角度預測和模板匹配預測后，計算預測的像素強度與預測區(qū)域的重建像素強度的絕對誤差和；并且計算根據劃分模式所對應的離線查找表獲取預測區(qū)域在進行對應劃分模式的劃分后，上側1行、左側1列的第一子塊的對應區(qū)域的預測像素與上側1行、左側1列的第一子塊的對應區(qū)域的重建像素的絕對誤差和；將兩個子塊的預測模式的預測值與上側1行、左側1列的重建像素值的像素強度的絕對誤差和之和加入一個臨時列表，根據該絕對誤差和之和進行排序，選擇絕對誤差和之和最小的前x個預測模式加入參與率失真優(yōu)化的預測模式粗選列表。

10、進一步地，所述角度預測是指每個子塊選擇一種角度預測模式，使用角度預測模式對應的投影角度，將參考像素值通過投影預測的方式對子塊內的像素進行預測，得到子塊內的像素強度；所述模板匹配預測是在參考塊的搜索區(qū)域內，通過計算參考塊的模板區(qū)域的重建像素強度與待預測塊的模板區(qū)域的重建像素強度的絕對誤差之和得到一個最優(yōu)的參考塊，將參考塊的像素強度直接拷貝至待預測塊，最終得到待預測塊內的各像素強度。

11、進一步地，在預測后的編解碼階段，編碼端進行以下操作：

12、獲取大小為x的預測模式粗選列表；

13、獲取每個模式組的兩個子塊的預測模式對待預測塊進行預測后的結果并進行保存；

14、對預測模式粗選列表，利用參考軟件中已規(guī)定的離線查找表進行對應預測模式組的兩個子塊的預測模式的預測結果的融合，并計算融合后的結果與原始待預測塊的像素強度之間的絕對誤差變換和，并將模式組在最終模式列表中的索引以及絕對誤差變換和加入率失真優(yōu)化預備模式列表中，根據絕對誤差變換和進行升序排序；

15、將率失真優(yōu)化預備模式列表的前y個預測模式加入率失真優(yōu)化列表中進行率失真優(yōu)化；

16、編碼預測標識，并編碼模式組在預測模式粗選列表中的索引。

17、進一步地，在預測后的編解碼階段，解碼端進行以下操作：

18、解碼預測標識，若預測標識為真，則解碼模式組在預測模式粗選列表中的索引，并進行存儲；

19、根據存儲的預測模式粗選列表中的索引，從預測模式粗選列表中獲取到對應的模式組；

20、將模式組中的劃分模式、第一子塊的預測模式、第二子塊的預測模式保存；

21、在預測重建階段，首先對重建塊進行第一子塊的預測模式的重建預測并將預測結果進行保存，然后對重建快進行第二子塊的預測模式的重建預測并將預測結果繼續(xù)保存；

22、將第一子塊的預測模式的重建預測結果與第二子塊的預測模式的重建預測結果根據參考軟件中規(guī)定的劃分模式對應的離線查找表進行融合；

23、進行參考軟件指定的后續(xù)重建過程，得到解碼后的圖像。

24、一種基于空域參考塊及劃分的幀內預測系統(tǒng)，其包括：

25、預測準備模塊，用于對待預測塊進行劃分，對劃分后的每一個子塊在臨近空域與非臨近空域尋找相似的參考塊，并保存其向量；

26、預測模塊，用于利用向量指向的參考塊對待預測塊的子塊進行預測，并利用離線查找表對子塊的預測結果進行加權，得到待預測塊的像素強度的預測值；

27、編解碼模塊，用于利用待預測塊的像素強度的預測值進行編碼和解碼。

28、本專利技術的有益效果如下：

29、本專利技術在預測準備階段利用待預測塊中的劃分特性，對每一個劃分后的子塊在臨近空域與非臨近空域尋找相似的參考塊，并保存其向量。在預測階段利用向量指向的參考塊對待預測塊的子塊進行預測后，利用離線查找表對預測后的結果進行加權以獲得待預測塊的像素強度的最終預測值。在預測后的編解碼環(huán)節(jié)，本專利技術不改變視頻編解碼模型的編解碼邏輯，但可根據不同應用場景進行自定義的編碼細節(jié)的改變。本專利技術能夠利用本文檔來自技高網...

【技術保護點】

1.一種基于空域參考塊及劃分的幀內預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在預測準備階段前，對待預測塊在非臨近空域和臨近空域中限定的6個搜索區(qū)域R1～R6中進行參考塊搜索，并以待預測塊的模板區(qū)域與參考塊的模板區(qū)域的像素強度的絕對誤差和作為標準，將絕對誤差和的值最小的前M個參考塊的坐標加入待預測塊的參考塊列表中。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在預測準備階段，根據參考軟件通過離線查找表規(guī)定的64個劃分模式中的全部或部分劃分模式，對待預測塊進行劃分；對劃分后的每個子塊進行參考塊列表中的最優(yōu)參考塊選擇，并以子塊的模板區(qū)域與參考塊的對應模板區(qū)域的像素強度的絕對誤差和為標準，將絕對誤差和的值最小的前N個預測模式加入子塊的預測模式列表中；然后獲取劃分后的子塊的P個最常用角度預測模式，并將其加入子塊的預測模式列表中，得到N+P個預測模式。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，以待預測塊的上側1行、左側1列的重建區(qū)域作為預測區(qū)域分別進行角度預測和模板匹配預測后，計算預測的像素強度與預測區(qū)域的重建像素強度

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述角度預測是指每個子塊選擇一種角度預測模式，使用角度預測模式對應的投影角度，將參考像素值通過投影預測的方式對子塊內的像素進行預測，得到子塊內的像素強度；所述模板匹配預測是在參考塊的搜索區(qū)域內，通過計算參考塊的模板區(qū)域的重建像素強度與待預測塊的模板區(qū)域的重建像素強度的絕對誤差之和得到一個最優(yōu)的參考塊，將參考塊的像素強度直接拷貝至待預測塊，最終得到待預測塊內的各像素強度。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在預測后的編解碼階段，編碼端進行以下操作：

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在預測后的編解碼階段，解碼端進行以下操作：

8.一種基于空域參考塊及劃分的幀內預測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種計算機設備，其特征在于，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲計算機程序，所述計算機程序被配置為由所述處理器執(zhí)行，所述計算機程序包括用于執(zhí)行權利要求1～7中任一項所述方法的指令。

10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲計算機程序，所述計算機程序被計算機執(zhí)行時，實現(xiàn)權利要求1～7中任一項所述的方法。

...

【技術特征摘要】

1.一種基于空域參考塊及劃分的幀內預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在預測準備階段前，對待預測塊在非臨近空域和臨近空域中限定的6個搜索區(qū)域r1～r6中進行參考塊搜索，并以待預測塊的模板區(qū)域與參考塊的模板區(qū)域的像素強度的絕對誤差和作為標準，將絕對誤差和的值最小的前m個參考塊的坐標加入待預測塊的參考塊列表中。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在預測準備階段，根據參考軟件通過離線查找表規(guī)定的64個劃分模式中的全部或部分劃分模式，對待預測塊進行劃分；對劃分后的每個子塊進行參考塊列表中的最優(yōu)參考塊選擇，并以子塊的模板區(qū)域與參考塊的對應模板區(qū)域的像素強度的絕對誤差和為標準，將絕對誤差和的值最小的前n個預測模式加入子塊的預測模式列表中；然后獲取劃分后的子塊的p個最常用角度預測模式，并將其加入子塊的預測模式列表中，得到n+p個預測模式。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，以待預測塊的上側1行、左側1列的重建區(qū)域作為預測區(qū)域分別進行角度預測和模板匹配預測后，計算預測的像素強度與預測區(qū)域的重建像素強度的絕對誤差和；并且計算根據劃分模式所對應的離線查找表獲取預測區(qū)域在進行對應劃分模式的劃分后，上側1行、左側1列的第一子塊的對應區(qū)域的預測像素與上側1行、左側1列的第一子塊的對應區(qū)域的重建像素的絕對誤差和；將兩個子塊的預測模式的預測值與上側1...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：賈川民，付迦葉，張嘉琪，
申請(專利權)人：北京大學，
類型：發(fā)明
國別省市：

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