[發明專利]畫面內預測模式最佳化方法與圖像壓縮方法以及裝置

有效

• 申請號: 201010220007.6
• 申請日: 2010-06-25
• 公開（公告）號: CN102300088A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 李逸仙;吳育明;鐘文豪
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發明涉及一種圖像壓縮方法(Image?Compression?Methods)，特別涉及其中所采用的一種畫面內預測模式最佳化方法(Intra?Prediction?Mode?Optimization?Method)。

背景技術

H.264為一種高度壓縮的數字視頻編碼/解碼標準。在編碼/解碼過程中，不僅考慮連續多個圖像畫面(image?frame)之間的相關性(例如，運動估計補償Motion?Estimation?Compensation)，更考慮單一圖像畫面各像素之間的空間相關性(例如，畫面內預測編碼Intra?Prediction)。

此說明書主要著眼于上述畫面內預測編碼技術。

圖1以方塊圖簡單說明畫面內預測編碼于編碼器內的應用。編碼器接收原始的一圖像畫面102后，會將其交由一畫面內預測編碼模塊104產生一預測畫面106。減法裝置108會提供圖像畫面102與預測畫面106之間的差值，產生一誤差畫面110(通常稱之為residual?image)。誤差畫面110再經由數據壓縮模塊112壓縮為壓縮數據114。

畫面內預測編碼模塊104會自H.264所提供的多種預測模式(Intra?Prediction?Modes)中選擇一個編碼該圖像畫面102，以期預測畫面106近似原始的圖像畫面102。如此一來，誤差畫面110的數據會相當單純，經過數據壓縮模塊112處理后，所產生的壓縮數據114的數據量會相當低。

圖2圖解畫面內預測編碼的編碼順序。如圖像畫面200所示，H.264會以16x16像素為單位劃分圖像畫面為多個巨區塊(Macroblocks)。編碼時，通常由圖像畫面最上面的一列的巨區塊由左至右進行，待該列巨區塊皆編碼完畢后，再由下一列的巨區塊由左至右進行，直至整個圖像畫面編碼結束。正在編碼處理的巨區塊可稱為目標巨區塊。目標巨區塊的編碼，通常是基于緊鄰該目標巨區塊、且已經編碼過的多個參考巨區塊的編碼結果而得。參閱圖示，巨區塊MBi，j為目標巨區塊時，斜線部分的巨區塊皆已編碼過。緊鄰該目標巨區塊MBi，j、且已經編碼過的巨區塊MBi，j-1、MBi-1，j-1、MBi-1，j與MBi-1，j+1即是前述定義的參考巨區塊。參考巨區塊MBi，j-1、MBi-1，j-1、MBi-1，j與MBi-1，j+1會提供其編碼后的數據作為目標巨區塊MBi，j的編碼依據。

在畫面內預測編碼過程中，不只可以巨區塊的16x16像素尺寸為單位進行編碼，更可被劃分為更小尺寸的區塊后再一一進行畫面內預測編碼。針對不同區塊尺寸，H.264技術提供不同的預測模式供選擇。例如，如果目標巨區塊維持其16x16大小進行畫面內預測編碼，則可供選擇的預測模式有4種；若目標巨區塊被劃分成4個8x8區塊進行畫面內預測編碼，則各8x8區塊有9種預測模式可選擇；若目標巨區塊被劃分成16個4x4區塊進行畫面內預測編碼，則各4x4區塊對應的預測模式數量同樣為9。

圖3以8x8尺寸的區塊為例，圖解其9種預測模式。如圖所示，正要進行畫面內預測編碼的目標區塊為8x8大小，模式0、1與模式3...8以不同方向采納周邊已編碼過的信息，以作為該目標區塊的編碼依據。模式2則是對緊鄰該目標區塊的已編碼信息作一平均值運算，將結果作為該目標區塊的編碼依據。關于其他尺寸的區塊(如16x16、4x4)的畫面內模式編碼，H.264有提供類似的預測模式供選擇，此處不再贅述。

由于一圖像畫面可畫分為多個16x16巨區塊，一個巨區塊又更可以8x8、或4x4的更小尺寸劃分，且不同尺寸的區塊的畫面內預測編碼分別有對應的多個預測模式須考慮，因此，畫面內預測編碼模塊104需要經過很長時間的驗證運算才能選擇出最佳的畫面內預測編碼方案。如何快速地尋得最佳的畫面內預測編碼方案為本技術領域一項重要課題。

發明內容

本發明公開一種畫面內預測模式最佳化(Intra?Prediction?Mode?Optimization)方法與圖像壓縮裝置，以及相關的圖像編碼(Image?Encoding)技術。