CN101877792B

CN101877792B - 帧内模式预测方法与装置、编码器

Info

Publication number: CN101877792B
Application number: CN 201010208761
Authority: CN
Inventors: 季鹏飞
Original assignee: Wuxi Vimicro Corp
Current assignee: Nantong City Science And Technology Park Investment And Development Co Ltd
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2030-06-17
Also published as: CN101877792A

Abstract

本发明公开了帧内模式预测方法与装置、编码器，方法包括：在相邻左块的最优模式为水平模式时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式；在相邻上块的最优模式为垂直模式时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；在相邻左块与相邻上块的最优模式相同时，以该相同模式作为待编码块的最有可能模式；在相邻左块与相邻上块的最优模式的序号属于集合{8，6}时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式，在相邻左块与相邻上块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小的最优模式作为待编码块的最有可能模式。本发明实施例可以提高帧内模式预测的准确度。

Description

帧内模式预测方法与装置、编码器

技术领域

本发明涉及编码技术，尤其是一种帧内模式预测方法与装置、编码器。

背景技术

在视频编码H.264标准的帧内预测中，可以通过帧内模式预测技术，预先对待编码块的帧内模式做出预测，预测得到的帧内模式称为最有可能模式。在最有可能模式与通过计算得到最优模式不同时，在码流中一共需要向解码端传送4比特的编码模式信息，其中，1比特表示最有可能模式与最优模式是否相同的标志位，3比特表示最优模式的模式序号。在最有可能模式与通过计算得到最优模式相同时，则在码流中只需要向解码端传送1比特的标志位信息即可，此时编码所用的码字比最有可能模式与最优模式不同时减少了很多。因此，提高帧内模式预测的准确度，使最有可能模式与最优模式相同。便可以极大降低需要传输的码字。

根据H.264标准的相关规定，根据待编码块相邻上块和相邻左块的最优模式，将相邻上块和相邻左块的最优模式中模式序号小的定义为待编码块的最有可能模式。例如：假设相邻上块的最优模式是模式1，相邻左块的最优模式是模式3，则当前待编码块最有可能模式为模式1。作为参考块的相邻上块和相邻左块中，有至少一个不可用时，例如：在当前条带外或不是基于4×4块预测方式时，规定当前待编码块的最有可能模式为模式2。

如下表1所示，为H.264标准中帧内模式的序号表，对于4×4块，共有9种预测模式：

表1

模式序号	模式名称
		0	垂直模式
1	水平模式
		2	直流模式

3	左对角线模式
		4	右对角线模式
5	垂直偏右模式
		6	水平偏下模式
7	垂直偏左模式
		8	水平偏上模式

图1为4×4块的9种方向预测模式的示意图，每个数字表示一种方向预测模式，其中直流模式采用均值预测，与方向无关，因此未标出。图2为一个4×4块的像素分布示意图，如图2所示，一个4×4块中的像素为a～p，在与其相邻左块、上块、上左块和上右块中共有A～L、Q共13个像素作为参考像素，p-A、p-B、p-C、p-D、......，p-L、p-Q表示这些参考像素经过重构后的值，像素a～p可以利用这些像素通过公式预测得到。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有的帧内模式预测技术至少存在如下问题：根据待编码块的两个相邻块，即：相邻上块和相邻左块的最优模式计算待编码块的最有可能模式时，以这两个相邻块的最优模式中较小的模式序号的对应的模式作为待编码块的最有可能模式，这种方法比较直观，也比较简单，但是忽略了待编码块与相邻块的相互位置以及模式方向之间的关系，使得对当前待编码块的模式预测不准确，需要通过较多的码字来传输模式信息。

发明内容

本发明实施例的目的是：提供一种帧内模式预测方法与装置、编码器，以提高帧内模式预测的准确度，降低需要传输的码字。

本发明实施例提供的一种帧内模式预测方法，包括：

识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式；

在相邻左块的最优模式为水平模式时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式；

否则，在相邻上块的最优模式为垂直模式时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；

否则，在相邻左块与相邻上块的最优模式相同时，以该相同模式作为待编码块的最有可能模式；

否则，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式，其中，所述集合为H.264标准中帧内模式的序号所组成的集合；

否则，选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小的最优模式作为待编码块的最有可能模式。

本发明实施例提供的一种帧内模式预测装置，包括：

第一识别模块，用于识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式，判断相邻左块的最优模式是否为水平模式；

第二识别模块，用于根据所述第一识别模块的识别结果，在相邻左块的最优模式不为水平模式时，识别相邻上块的最优模式是否为垂直模式；

第三识别模块，用于根据所述第二模块的识别结果，在相邻上块的最优模式不为垂直模式时，根据所述第一识别模块的识别结果，识别相邻左块与相邻上块的最优模式是否相同；

第四识别模块，用于根据所述第三识别模块的识别结果，在相邻左块与相邻上块的最优模式不同时，根据所述第一识别模块的识别结果，识别相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号是属于集合{8，6}、{3，4}或{7，5}，其中，所述集合为H.264标准中帧内模式的序号所组成的集合；

模式预测模块，用于根据所述第一识别模块的识别结果，在相邻左块的最优模式为水平模式时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式；根据所述第二识别模块的识别结果，在相邻上块的最优模式为垂直模式时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；根据所述第三识别模块的识别结果，在相邻左块与相邻上块的最优模式相同时，以该相同模式作为待编码块的最有可能模式；根据所述第四识别模块的识别结果，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式，在相邻上块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号不属于集合{8，6}、{3，4}与{7，5}时，选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小的最优模式作为待编码块的最有可能模式。

本发明实施例提供的一种编码器，包括本发明上述实施例提供的帧内模式预测装置。

基于本发明上述实施例提供的帧内模式预测方法与装置、编码器，在相邻左块的最优模式为水平模式时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块的最优模式为垂直模式时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻左块与相邻上块的最优模式相同时，以该相同模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小的最优模式作为待编码块的最有可能模式，由于在确定当前待编码块时充分考虑了待编码块与相邻块的相互位置以及模式方向之间的关系，因此，与现有技术相比，对当前待编码块的模式预测较为准确，从而大大减少了来传输模式信息的码字。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为4×4块的9种方向预测模式的示意图；

图2为一个4×4块的像素分布示意图；

图3为待编码块与参考块的一个分布示意图；

图4为本发明帧内模式预测方法一个实施例的流程图；

图5为本发明帧内模式预测方法另一个实施例的流程图；

图6为本发明帧内模式预测装置一个实施例的结构示意图；

图7为本发明帧内模式预测装置另一个实施例的结构示意图；

图8为本发明编码器一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图3为待编码块与参考块的一个分布示意图，图3中，如果相邻左块B的最优模式为水平模式，即：模式序号为1，则表示相邻左块B中纹理水平相关性更高。又由于相邻左块B是当前待编码块X的左面相邻块，因此对于待编码块X的9种预测模式来说，模式1为最优模式的概率是最大的。也就是说，当相邻左块B的最优模式是水平模式时，其对待编码块X的影响力是最强的。按照这种模式方向与相邻块的相互位置之间的关系，可以确定相邻参考块不同的模式对待编码块X最有可能模式的影响力。

图4为本发明帧内模式预测方法一个实施例的流程图。如图4所示，该实施例的方法包括：

步骤101，识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式。

步骤102，识别相邻左块的最优模式是否为水平模式。如果相邻左块的最优模式为水平模式，执行步骤103；否则，执行步骤104。

步骤103，以水平模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤104，识别相邻上块的最优模式是否为垂直模式。如果相邻上块的最优模式为垂直模式，执行步骤105；否则，执行步骤106。

步骤105，在以垂直模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤106，识别相邻左块与相邻上块的最优模式是否相同。如果相同，执行步骤107；否则，执行步骤108。

步骤107，以相邻左块与相邻上块相同模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤108，识别相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}、{3，4}或{7，5}。在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}时，执行步骤109；在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，执行步骤110；否则，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号不属于集合{8，6}、{3，4}与{7，5}时，执行步骤111。

步骤109，以水平模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤110，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤111，选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小的最优模式作为待编码块的最有可能模式。

本发明上述实施例提供的帧内模式预测方法，在相邻左块的最优模式为水平模式时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块的最优模式为垂直模式时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻左块与相邻上块的最优模式相同时，以该相同模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小的最优模式作为待编码块的最有可能模式，由于在确定当前待编码块时充分考虑了待编码块与相邻块的相互位置以及模式方向之间的关系，因此，对当前待编码块的模式预测较为准确，从而大大减少了来传输模式信息的码字。

另外，作为本发明的另一个实施方式，在图4所示实施例之前，还可以包括：识别相邻左块与相邻上块是否均可用；在相邻左块与相邻上块均可用时，执行步骤101；否则，在相邻左块与相邻上块均不可用时，以直流模式作为待编码块的最有可能模式；在相邻左块与相邻上块中有一个不可用时，以可用的相邻左块或相邻上块的最优模式作为待编码块的最有可能模式。

图5为本发明帧内模式预测方法另一个实施例的流程图。如图5所示，该实施例的方法包括：

步骤201，识别相邻左块与相邻上块是否均可用。在相邻左块与相邻上块均可用时，执行步骤204；否则，在相邻左块与相邻上块均不可用时，执行步骤202；在相邻左块与相邻上块中有一个不可用时，执行步骤203。

步骤202，以直流模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤203，以可用的相邻左块或相邻上块的最优模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤204，识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式。

步骤205，识别相邻左块的最优模式是否为水平。如果相邻左块的最优模式为水平模式，执行步骤206；否则，执行步骤207。

步骤206，以水平模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤207，识别相邻上块的最优模式是否为垂直模式。如果相邻上块的最优模式为垂直模式，执行步骤208；否则，执行步骤209。

步骤208，在以垂直模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤209，识别相邻左块与相邻上块的最优模式是否相同。如果相同，执行步骤210；否则，执行步骤211。

步骤210，以相邻左块与相邻上块相同模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤211，识别相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}、{3，4}或{7，5}。在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}时，执行步骤212；在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，执行步骤213；否则，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号不属于集合{8，6}、{3，4}与{7，5}时，执行步骤214。

步骤212，以水平模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤213，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤214，选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小最优模式的作为待编码块的最有可能模式。

如下表2所示，为基于相邻左块与相邻上块的最优模式，根据本发明图5所示实施例的流程预测出的待编码模块的模式：

表2

表2中，第一行表示相邻上块帧内最优模式的模式序号，第一列表示相邻左块帧内最优模式的模式序号，其余位置为在对应行与列的参考块的模式序号下，预测到的当前编码块的最优模式的模式序号。例如：第2行第2列的0，表示在相邻上块帧内最优模式的模式序号为0、相邻左块帧内最优模式的模式序号为0时，预测到的当前编码块的最优模式的模式序号为0；第4行第4列的2，表示在相邻上块帧内最优模式的模式序号为2、相邻左块帧内最优模式的模式序号为2时，预测到的当前编码块的最优模式的模式序号为2。

图6为本发明帧内模式预测装置一个实施例的结构示意图，该实施例的帧内模式预测装置可用于实现本发明上述各实施例的帧内模式预测方法流程。如图6所示，其包括第一识别模块301、第二识别模块302、第三识别模块303、第四识别模块304与模式预测模块305。

其中，第一识别模块301用于识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式，判断相邻左块的最优模式是否为水平模式。第二识别模块302用于根据第一识别模块301的识别结果，在相邻左块的最优模式不为水平模式时，识别相邻上块的最优模式是否为垂直模式。第三识别模块303用于根据第二模块302的识别结果，在相邻上块的最优模式不为垂直模式时，根据第一识别模块301的识别结果，识别相邻左块与相邻上块的最优模式是否相同。第四识别模块304用于根据第三识别模块303的识别结果，在相邻左块与相邻上块的最优模式不同时，根据第一识别模块301的识别结果，识别相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号是属于集合{8，6}、{3，4}或{7，5}。模式预测模块305用于根据第一识别模块301的识别结果，在相邻左块的最优模式为水平模式时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式；根据第二识别模块302的识别结果，在相邻上块的最优模式为垂直模式时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；根据第三识别模块303的识别结果，在相邻左块与相邻上块的最优模式相同时，以该相同模式作为待编码块的最有可能模式；根据第四识别模块304的识别结果，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式，在相邻上块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号不属于集合{8，6}、{3，4}与{7，5}时，选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小的最优模式作为待编码块的最有可能模式。

本发明上述实施例提供的帧内模式预测装置，在相邻左块的最优模式为水平模式时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块的最优模式为垂直模式时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻左块与相邻上块的最优模式相同时，以该相同模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小的最优模式作为待编码块的最有可能模式，由于在确定当前待编码块时充分考虑了待编码块与相邻块的相互位置以及模式方向之间的关系，因此，与现有技术相比，对当前待编码块的模式预测较为准确，从而大大减少了来传输模式信息的码字。

图7为本发明帧内模式预测装置另一个实施例的结构示意图。该实施例的帧内模式预测装置可用于实现图5所示实施例的流程。如图7所示，与图6所示的实施例相比，该实施例的帧内模式预测装置还包括第五识别模块306，用于识别相邻左块与相邻上块是否均可用。相应的，第一识别模块301用于根据第五识别模块306的识别结果，在相邻左块与相邻上块均可用时，识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式。模式预测模块305还用于根据第五识别模块306的识别结果，在相邻左块与相邻上块均不可用时，以直流模式作为待编码块的最有可能模式；在相邻左块与相邻上块中有一个不可用时，以可用的相邻左块或相邻上块的最优模式作为待编码块的最有可能模式。

本发明实施例还提供了一种编码器，其包括帧内预测模块、减法器、余弦变换模块、量化模块、扫描模块与熵编码模块，如图8所示，为本发明编码器一个实施例的结构示意图。在该实施例中，帧内预测模块具体可以通过本发明上述实施例提供的任一帧内模式预测装置实现。

在编码器中，帧内预测模块对当前待编码块进行帧内预测，即：是利用当前待编码块相邻的像素对当前待编码块中的像素进行预测，得到最优预测值，减法器用当前待编码块的原始值与预测值做差，然后，余弦变换模块、量化模块、扫描模块依次对得到的差值进行离散余弦变换、量化与扫描，之后通过熵编码模块进行编码，并将得到的比特流发送给解码端。解码端接收到比特流后，可以采用相反的流程进行相应解码。

本发明上述实施例提供的编码器，在相邻左块的最优模式为水平模式时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块的最优模式为垂直模式时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻左块与相邻上块的最优模式相同时，以该相同模式作为待编码块的最有可能模式；否则，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{8，6}时，以水平模式作为待编码块的最有可能模式，在相邻上块与相邻左块的最优模式的模式序号属于集合{3，4}或{7，5}时，以垂直模式作为待编码块的最有可能模式；否则，选择相邻左块与相邻上块的最优模式中模式序号较小的最优模式作为待编码块的最有可能模式，由于在确定当前待编码块时充分考虑了待编码块与相邻块的相互位置以及模式方向之间的关系，因此，与现有技术相比，对当前待编码块的模式预测较为准确，从而大大减少了来传输模式信息的码字。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明实施例提供的帧内模式预测方法与装置、编码器，在确定当前待编码块时充分考虑了待编码块与相邻块的相互位置以及模式方向之间的关系，因此，与现有技术相比，对当前待编码块的模式预测较为准确，从而大大减少了来传输模式信息的码字。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明作限制性理解。尽管参照上述较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这种修改或者等同替换并不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种帧内模式预测方法，其特征在于，包括：

识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式之前，还包括：

识别相邻左块与相邻上块是否均可用；

在相邻左块与相邻上块均可用时，执行所述识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式的操作；

否则，在相邻左块与相邻上块均不可用时，以直流模式作为待编码块的最有可能模式；

在相邻左块与相邻上块中有一个不可用时，以可用的相邻左块或相邻上块的最优模式作为待编码块的最有可能模式。

3.一种帧内模式预测装置，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：

第五识别模块，用于识别相邻左块与相邻上块是否均可用；

所述第一识别模块用于根据所述第五识别模块的识别结果，在相邻左块与相邻上块均可用时，识别待编码块相邻左块与相邻上块的最优模式；

所述模式预测模块还用于根据所述第五识别模块的识别结果，在相邻左块与相邻上块均不可用时，以直流模式作为待编码块的最有可能模式；在相邻左块与相邻上块中有一个不可用时，以可用的相邻左块或相邻上块的最优模式作为待编码块的最有可能模式。

5.一种编码器，其特征在于，包括权利要求3或4所述的帧内模式预测装置。