[發明專利]視頻編解碼中幀內預測的角度預測電路及其預測方法

有效

• 申請號: 201710245822.X
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106993192B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 杜高明;曹一凡;郭晨陽;張多利;宋宇鯤;王曉蕾;尹勇生
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04N19/593
• 分類號: H04N19/593;H04N19/176;H04N19/42
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種應用于視頻編解碼幀內預測的角度預測電路，其特征是：在一個計算周期內預測任一圖像內的4N×4N區域的像素值，其中N為正整數，記所述4N×4N區域為一預測塊令P_x,y表示所述預測塊PU中第x列第y行的預測像素值，1≤x≤4N；1≤y≤4N；則所述預測塊PU的上方一行4N+1個參考像素值和左方一列4N+1個參考像素值記為參考像素數據A＝[R_1,0,R_2,0,...,R_4N+1,0,R_0,0,R_0,1,...,R_0,4N]；

定義在所述計算周期內的計算次數為y；定義所述角度預測電路的角度預測模式共有M種；則編號為M的角度預測模式所對應的偏移量記為offset[M]；所述M種角度預測模式分為n種類型，每種類型所對應的偏移量的絕對值大小相等；

定義所述參考像素數據A所對應的參考像素序列為Ref[z]，z表示在計算參考像素序列中的過程參量；并利用式(1)得到參考像素序列Ref[z]：

式(1)中，l(z)表示參考函數值，并有：

式(2)中，Round表示四舍五入操作；

定義當前預測像素值對應的參考像素值在參考像素序列中的位置為pos；且pos＝y×offset[M]＞＞5；＞＞表示右移操作；

定義當前預測像素值對應參考像素值的加權因子為ω；且ω＝(y×offset[M])&τ₁，其中&表示“與”操作；τ₁表示二進制數的“31”；

初始化y＝1；初始化x＝1；

所述角度預測電路包括：輸入模塊、地址模塊、存儲器模塊、預測計算復用模塊：

所述輸入模塊接收角度預測模式編號M和參考像素數據A，并將所述角度預測模式編號M傳遞給所述地址模塊，將所述參考像素數據A傳遞給所述存儲器模塊；

所述地址模塊將所接收的角度預測模式編號M所對應的偏移量offset[M]的正負號傳遞給所述存儲器模塊；

所述存儲器模塊包括：參考像素序列地址存儲器和參考像素數據存儲器；

所述參考像素數據存儲器用于存儲所述參考像素數據A；所述參考像素序列地址存儲器用于存儲所述參考像素序列Ref[pos]、偏移量offset[M]的正負號和角度預測模式的類型n；

第y次計算時，所述預測計算復用模塊根據所述參考像素序列Ref[z]，將過程參量z分別替換為計算得到的所述當前預測像素值對應的參考像素值在參考像素序列中的位置pos和(pos+1)，即得到Ref[pos]和Ref[pos+1]，并從所述參考像素數據存儲器中獲取所述參考像素數據A中相應的參考像素值，并從所述參考像素序列地址存儲器中獲取偏移量offset[M]的正負號和類型n后進行計算，得到所述預測塊PU的第y行第x個預測像素值P_x,y；

所述預測計算復用模塊包括：選擇器、n個移位乘法器、第一計算器和第二計算器，任意一個計算器中均包含加法器和移位器；

所述第一計算器中的加法器接收所述參考像素序列Ref[pos]和Ref[pos+1]在所述參考像素數據A中相應的參考像素值并進行計算，得到第一加法值并提供給所述n個移位乘法器；

所述第一計算器中的移位器接收所述參考像素序列Ref[pos]并進行移位操作，得到第一移位值并提供給所述第二計算器中的加法器；

所述選擇器根據所述類型n選擇所述n個移位乘法器中的一個移位乘法器，相應的移位乘法器根據加權因子ω對所述第一加法值進行移位操作，得到第二移位值；

所述第二計算器中的加法器對第一移位值和第二移位值進行計算，得到第二加法值并提供給所述第二計算器中的移位器進行移位操作，得到第三移位值即為P_x,y；

所述預測計算復用模塊將第y行第x個預測像素值P_x,y賦值給P_x+1,y后，將x+1賦值給x，并重復P_x,y賦值給P_x+1,y，直到x+1＝4N為止，從而得到第y行的所有預測像素值；

將y+1賦值給y后，所述預測計算復用模塊重復所述第y次計算，直到y＝4N為止，從而得到所述預測塊PU。

2.一種應用于視頻編解碼中幀內預測的角度預測方法，其特征是：在一個計算周期內預測任一圖像內的4N×4N區域的像素值，其中N為正整數，記所述4N×4N區域為一預測塊令P_x,y表示所述預測塊PU中第y行第x列的預測像素值，1≤x≤4N；1≤y≤4N；則所述預測塊PU的上方一行4N+1個參考像素值和左方一列4N+1個參考像素值記為A＝[R_1,0,R_2,0,…,R_4N+1,0,R_0,0,R_0,1,…,R_0,4N]；

定義在所述計算周期內的計算次數為y；定義所述角度預測電路的角度預測模式共有M種；則編號為M的角度預測模式所對應的偏移量記為offset[M]；定義參考像素序列計算的過程參量為z；所述M種角度預測模式分為n種類型，每種類型所對應的偏移量的絕對值大小相等；所述角度預測方法是按如下步驟進行：

步驟1、根據編號為M的角度預測模式，查表得到相應的偏移量offset[M]；

步驟2、利用式(1)得到當前預測像素值對應的參考像素值在參考像素序列中的位置pos：

pos＝(y×offset[M])＞＞5 (1)

式(1)中，＞＞表示右移操作；

步驟3、利用式(2)得到參考像素序列Ref[z]：

式(2)中，l(z)表示參考函數值，并有：

式(3)中，Round表示四舍五入操作；

步驟4、將參考像素序列Ref[z]中的過程參量z替換為當前預測像素值對應的參考像素值在參考像素序列中的位置pos，得到第一參考像素序列Ref[pos]和第二參考像素序列Ref[pos+1]；

步驟5、利用式(4)得到加權因子ω：

ω＝(y×offset[M])&τ₁ (4)

式(5)中，&表示“與”操作；τ₁表示二進制數的“31”；

步驟6、初始化y＝1；

步驟7、利用式(5)得到第一加法值Add1：

Add1＝Ref[pos]-Ref[pos+1] (5)

步驟8、利用式(6)得到第一移位值Shift1：

Shift1＝τ₂×Ref[pos] (6)

式(6)中，τ₂＝32；

步驟9、利用式(7)得到第二移位值Shift2：

Shift2＝ω×Add1 (7)

步驟10、利用式(8)得到第二加法值Add2：

Add2＝Shift1+Shift2+τ₃ (8)

式(8)中，τ₃＝16；

步驟11、初始化x＝1；

步驟12、利用式(9)得到第三移位值即第y行第x個預測像素值P_x,y：

P_x,y＝Add2＞＞5 (9)

步驟13、將P_x,y賦值給P_x+1,y；

步驟14、將(x+1)的值賦給x，并判斷x+1＝4N是否成立，若成立，則執行步驟15；否則，返回步驟13；

步驟15、將(y+1)的值賦給y，并判斷y＝4N是否成立，若不成立，則執行步驟6，否則，表示得到所述預測塊