[發明專利]一種使用基于分割的視頻編碼塊劃分的視頻編碼設備和方法

有效

• 申請號: 201680087097.1
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN109565595B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 趙志杰;馬克斯·布萊澤;麥蒂爾斯·韋恩
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H04N19/119
• 分類號: H04N19/119;H04N19/147;H04N19/176;H04N19/513;H04N19/91
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 王洪

本發明涉及一種處理視頻信號的編碼裝置，視頻信號包括多個可分成視頻編碼塊的幀。視頻信號當前幀的第一視頻編碼塊劃分為與相對于視頻信號的第一參考幀的第一分段運動矢量相關聯的第一分段和第二分段。第一視頻編碼塊與多個虛擬分區相關聯。每個虛擬分區與當前幀的多個視頻編碼塊各自的子集相關聯。各自子集的每個視頻編碼塊與第一視頻編碼塊相鄰并且與運動矢量相關聯。編碼處理器基于與所選虛擬分區相關聯的相鄰視頻編碼塊的至少一個運動矢量，針對每個虛擬分區，對第一分段運動矢量進行編碼，以編碼第一視頻編碼塊。基于與第一分段運動矢量的編碼相關聯的相應性能指標來選擇虛擬分區。生成所選虛擬分區的虛擬分區標識符和包括編碼的第一分段運動矢量的編碼信息。

技術領域

本發明總體涉及視頻編碼領域。更具體地，本發明涉及一種使用基于分割的視頻編碼塊劃分的視頻信號編碼裝置和視頻信號解碼裝置以及相應的方法。

背景技術

在當前的視頻編碼方案中，例如H.264/AVC(“高級視頻編碼”)、HEVC(“高效視頻編碼”)等，幀間預測圖像(也稱為幀)中的運動信息被劃分為可配置大小的矩形視頻編碼塊。而在H.264/AVC中，運動信息被劃分為最大尺寸為16×16像素的對稱視頻編碼塊，即所謂的宏塊，它可以進一步細分為最小為4×4像素。在HEVC中，采用最大尺寸為64×64像素的編碼樹單元(coding tree unit，簡稱CTU)代替宏塊。CTU不僅是一個更大的宏塊，在四叉樹(quadtree，簡稱QT)分解方案中它可以劃分為更小的編碼單元(coding unit，簡稱CU)，而這些編碼單元又可以被細分為最小尺寸為8×8像素。而且，與H.264/AVC相比，HEVC還支持將編碼單元(CU)通過非對稱運動劃分(asymmetric motion partitioning，簡稱AMP)劃分為預測單元(prediction unit，簡稱PU)。

基于速率失真優化標準，在編碼過程中對每個CTU的分解和劃分進行確定。雖然AMP已經改善了編碼效率，但在視頻序列中移動對象的邊界上仍存在編碼效率問題。若對象邊界不完全垂直或水平，沿著對象邊界可能出現細微的四叉樹分解和塊劃分。由于沿邊界的塊包含類似的運動信息，因此引入了冗余，這降低了編碼效率。

解決這一問題的一種方法稱為幾何運動劃分(geometric motion partitioning，簡稱GMP)。其理念為通過一條直線將一個矩形視頻編碼塊分割成兩個分段，該直線實際上可以為任何方向。該方法使得運動分割具有更大的靈活性，從而更接近實際運動。然而，在窮舉搜索中尋找視頻編碼塊的最優GMP極大地增加了計算復雜度。此外，還須提供一個用于附加GMP信息的有效預測編碼方案。

在一種更通用和高級的劃分方法中，包含對象邊界的視頻編碼塊沿實際對象邊界被劃分為兩個(或多個)分段，其中所述兩個或多個分段攜帶相干但不同的運動信息。由于邊界形狀的可能的復雜性，鑒于數據速率，對邊界進行編碼并將其作為邊信息傳輸給解碼器通常不是一個有效的選擇。這個問題可以通過根據已經可用的信息例如可用的參考圖像確定解碼器(和編碼器)側的對象邊界來解決。尋找正確的對象邊界是圖像分割領域的典型問題。可以根據多種圖像特征進行分割，如像素亮度、色度、紋理或其組合。

在WO2008150113中公開了H.264/AVC上下文中基于分割的劃分方法的一個示例。參考塊用于通過編碼附加運動矢量獲得當前塊的分區。

WO2013165808將基于分割的視頻編碼劃分方法擴展到可縮放的視頻編碼。

WO2015007348涉及基于深度的塊劃分(depth based block partitioning，簡稱DBBP)，其例如用作HEVC的3D擴展中的編碼工具，并且公開了在視頻編碼塊的同位位置(即collocated position)使用深度圖而非參考圖像以獲得適當的分割。