[發明專利]數字圖像序列編碼方法和位流解碼方法

在審

• 申請號: 201611031996.8
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN106851308A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: C·吉斯科特;G·拉羅徹
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N19/52
• 分類號: H04N19/52;H04N19/139;H04N19/176;H04N19/46;H04N19/103;H04N19/192;H04N19/65;H04N19/89
• 代理公司: 北京魏啟學律師事務所11398
• 代理人: 魏啟學

(本申請是申請日為2012年1月11日、申請號為201280005380.7、發明名稱為“錯誤恢復改進的視頻編碼和解碼”的申請的分案申請)

技術領域

本發明涉及一種用于對數字圖像序列進行編碼的方法和裝置以及用于對相應的位流進行解碼的方法和裝置。

本發明屬于數字信號處理領域，尤其屬于使用運動補償來減少視頻流中的空間冗余和時間冗余的視頻壓縮領域。

背景技術

例如H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、SVC等的許多視頻壓縮格式使用基于塊的離散余弦變換(DCT)和運動補償以去除空間冗余和時間冗余。這些格式可被稱為預測視頻格式。視頻信號的各幀或圖像被分割成編碼后的并且能夠獨立進行解碼的片(slice)。片通常是幀的矩形部分、或者更通常為幀的一部分或整個幀。此外，各片被分割成多個宏塊(MB)，并且將各宏塊被進一步分割成塊、通常為8×8個像素的塊。這些編碼幀為(被稱為P幀的根據一個參考幀而預測到的或者被稱為B幀的根據兩個參考幀而預測到的)時間預測幀和非時間預測幀(被稱為內幀或I幀)這兩種類型。

時間預測在于從參考幀(視頻序列的先前幀或將來幀)中發現最接近要編碼的塊的圖像部分或參考區域。該步驟已知為運動估計。接著，連同與表示運動補償要使用的參考區域的運動矢量有關的運動信息項一起，對要編碼的塊和參考部分之間的差進行編碼(運動補償)。

為了進一步降低對運動信息進行編碼的代價，已提出了利用相對于通常根據要編碼的塊周圍的塊的運動矢量所計算出的運動矢量預測結果的差來對運動矢量進行編碼。

在H.264中，針對根據位于要編碼的塊的因果鄰域(例如根據位于要編碼的塊的上方和左方的塊)的運動矢量所計算出的中值預測結果來對運動矢量進行編碼。僅對中值預測結果和當前塊運動矢量之間的差(還被稱為殘差運動矢量)進行編碼。

使用殘差運動矢量的編碼節省了若干位率，但需要解碼器進行運動矢量預測結果的相同計算從而對要編碼的塊的運動矢量的值進行解碼。

近來，已提出了諸如使用多個可能運動矢量預測結果等的進一步改進。被稱為運動矢量競爭的該方法在于在幾個運動矢量預測結果或候選之間判斷哪個運動矢量預測結果使殘差運動信息的編碼代價(通常為率失真代價)最小。該殘差運動信息包括殘差運動矢量(即，要編碼的塊的實際運動矢量和所選擇的運動矢量預測結果之間的差)、以及例如所選擇的運動矢量預測結果的索引的編碼值等的表示所選擇的運動矢量預測結果的信息項。

在目前標準化期間的高效率視頻編碼(HEVC)中，已提出了使用如圖1示意性示出的多個運動矢量預測結果：從位于要編碼的塊的鄰域的塊提取的3個所謂的空間運動矢量預測結果V₁、V₂和V₃；基于三個空間運動矢量預測結果V₁、V₂和V₃的分量所計算出的中值運動矢量預測結果；以及作為該序列的前一圖像中的同一位置塊(例如位于與圖像N的塊“編碼中”相同的空間位置處的圖像N-1的塊)的運動矢量的時間運動矢量預測結果V₀。當前在HEVC中，根據可用性的預定規則，從位于要編碼的塊的左方的塊(V₃)、位于上方的塊(V₂)、以及從位于要編碼的塊的各角部的塊之一中提取3個空間運動矢量預測結果。該運動矢量預測結果選擇方案被稱為高級運動矢量預測(AMVP)。在圖1的例子中，選擇位于左上方的塊的矢量V₁。

最終，獲得了混合有空間預測結果和時間預測結果的5個運動矢量預測結果候選的集合。為了減少在位流中傳送運動矢量預測結果的開銷，通過除去重復的運動矢量、即具有相同值的運動矢量來縮減運動矢量預測結果的集合。例如，在圖1的例示中，V₁和V₂相等，并且V₀和V₃也相等，因而應僅保持這四者中的兩個(例如，V₀和V₁)作為運動矢量預測候選。在這種情況下，僅需要1位來向解碼器指示運動矢量預測結果的索引。