CN102065299B - 一种视频编码的自适应扫描重排序方法和系统 - Google Patents

一种视频编码的自适应扫描重排序方法和系统 Download PDF

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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/129—Scanning of coding units, e.g. zig-zag scan of transform coefficients or flexible macroblock ordering [FMO]

Abstract

本发明公开一种视频编码的自适应扫描重排序方法和系统，属于视频编码技术领域。所述方法包括：在编码器中预先保存基本扫描表组；接收经预测、变换和量化后输出的4x4数据；根据当前宏块的编码模式和率失真模型自适应从特定的扫描表组中选出最佳扫描重排序方式；根据选择的最佳扫描重排序方式，对所述4x4数据进行重排序。本发明可以很好地适应图像数据的多样性，重排序后的数据相关性更高，可进一步提升图像压缩效率。

Description

一种视频编码的自适应扫描重排序方法和系统
技术领域
本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种视频编码的自适应扫描重排序方法和系统。
背景技术
视频编码是基于块的混合编码框架，由预测、变换、量化、重排序扫描、熵编码等基本模块组成。其中重排序扫描模块式是将量化后的数据从二维分布转化为一维分布，并重新排序。一个好的排序扫描模块算法可以使扫描后的数据更适用于熵编码的统计特性，提高熵编码的编码效率，从而进一步提升编码效率。
现有视频编码标准中的重排序扫描模块，使用的是单一扫描方式，比如H264标准使用的是zigzag扫描方式，即对所有视频数据统一使用zigzag扫描方式，这种单一的扫描方法可以适用于部分图像数据，但没有办法适应图像数据的多样性，不能充分利用数据的相关性和统计特性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提出一种视频编码的自适应扫描重排序方法，旨在解决现有技术视频编码中无法适应图像数据的多样性，不能充分利用数据的相关性和统计特性问题。
本发明实施例的方法是这样实现的，一种视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在编码器中预先保存基本扫描表组；
接收经预测、变换和量化后输出的4x4数据；
根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式；
根据选择的最佳扫描重排序方式，对所述4x4数据进行重排序。
进一步地，所述方法还包括以下步骤：
接收重排序后的输出码流，并对所述输出码流进行熵编码。
进一步地，所述方法还包括以下步骤：
解析熵编码后的码流中包含的扫描重排序方式，根据所述码流中包含的扫描重排序方式进行解码处理。
所述基本扫描表组包括以下扫表中的至少一个：
第一扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（2,1），
P（2,2），P（2,3），P（1,4），P（2,4），
P（3,1），P（4,1），P（3,2），P（3,3），
P（3,4），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第二扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（3,1），P（3,2），P（2,2），
P（2,3），P（3,3），P（2,4），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第三扫描表（水平扫描）：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（2,2），P（2,3），P（2,4），
P（3,1），P（3,2），P（3,3），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第四扫描表（垂直扫描）：
P（1,1），P（2,1），P（3,1），P（4,1），
P（1,2），P（2,2），P（3,2），P（4,2），
P（1,3），P（2,3），P（3,3），P（4,3），
P（1,4），P（2,4），P（3,4），P（4,4）
第五扫描表（zigzag扫描）：
P（1,1），P（1,2），P（2,1），P（3,1），
P（2,2），P（1,3），P（1,4），P（2,3），
P（3,2），P（4,1），P（4,2），P（3,3），
P（2,4），P（3,4），P（4,3），P（4,4）
以上五个扫描表中的阿拉伯数字表示像素点P的x和y的坐标对，存贮顺序及代表扫描顺序。
所述所述编码模式包括宏块的编码类型和帧内预测方向；
所述编码类型包括帧内编码和帧间编码；
所述帧内预测方向包括以下3种情况：
情况1：垂直预测方向或预测方向与垂直方向的夹角在30度以内；
情况2：水平预测方向或预测方向与水平方向的夹角在30度以内；
情况3：其它帧内预测方向，即除情况1和情况2以外的其它帧内预测方向。
所述“根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式”包括：
若当前宏块的编码模式是帧内编码，则根据帧内预测方向自适应地在第一候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第一候选扫描表包括第一扫描表、第二扫描表、第三扫描表。
所述“若当前宏块的编码模式是帧内编码，则根据帧内预测方向自适应地在第一候选扫描表中选择最佳扫描表”具体为：
当前宏块的编码模式是帧内编码时:
当编码块的帧内预测方向为情况1时，选择第一扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；
当编码块的帧内预测方向为情况2时，选择第二扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；
当编码块的帧内编码预测方向为情况3时，选择水平扫描方式为最佳扫描重排序方式。
所述“根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式”还包括：
若当前宏块的编码模式是帧间编码时，则使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第二候选扫描表包括第三扫描表（水平扫描）、第四扫描表（垂直扫描）和第五扫描表（zigzag扫描）。
所述“使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表”具体为：以宏块为单位，使用所述率失真模型，选择使代价值J(s,c,scan_mode,λ)取值最小的扫描表的扫描排序方式为最优模式；
所述率失真模型如下：
J(s,c,scan_mode,λ)=SAD(s,c,scan_mode)+λ×R(s,c,scan_mode)
scan_mode∈[水平扫描，垂直扫描，zigzag扫描]
s是指原始图像数据；
c是指重建图像数据，即在编码端根据scan_mode重建的图像数据；
scan_mode是宏块的扫描重排序方式；
λ是决定扫描模式时使用的拉格朗日算子；
J(s,c,scan_mode,λ)是当宏块的扫描重排序方式是scan_mode时计算出的总代价值；
SAD是(Sum of Absolute Difference)原始图像数据s和重建图像数据c之间的绝对误差和，具体求解方法：，m，n是像素的索引号；
R(s,c,scan_mode)表示宏块的扫描重排序方式是scan_mode时，编码所述宏块需要的比特数。
所述步骤“根据选择的最佳扫描重排序方式，对所述4x4数据进行重排序”还包括：
当前宏块的编码模式是帧内编码时，编码块的扫描重排序方式是根据帧内预测方向自适应选择的，输出码流中不需要额外地传输数据；
当当前宏块的编码模式是帧间编码时，对所述4x4数据重排序后，在输出码流中增加宏块所采用的扫描重排序方式的描述。
所述步骤“解析熵编码后的码流中包含的扫描重排序方式，根据所述码流中包含的扫描重排序方式进行解码处理”具体为：
当宏块的编码模式是帧内编码时，解码端根据帧内预测方向自适应地选择扫描表进行解码处理；
当宏块的编码模式是帧间编码时，根据解析出的熵编码后的码流中包含的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理。
本发明实施例的另一目的在于提出一种视频编码的自适应扫描重排序系统，所述系统包括：编码装置和解码装置；
编码装置包括：基本扫描表组存储模块、数据接收模块、扫描表选择模块、重排序模块、熵编码模块；
解码码装置包括：解析模块和解码模块；
基本扫描表组存储模块，用于预先保存基本扫描表组；
数据接收模块，用于接收经预测、变换和量化后输出的4x4数据；
扫描表选择模块，用于根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式；
重排序模块，用于根据选择好的最佳扫描重排序方式重排所述4x4数据；
熵编码模块，接收重排序后的输出码流，并对所述输出码流进行熵编码；
解析模块，用于接收熵编码模块输出的码流，并解析出码流中包含的扫描重排序方式；
解码模块，用于根据解析出的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理。
本发明的有益效果：
本发明实施例通过在编码器中预先保存基本扫描表组；接收经预测、变换和量化后输出的4x4数据；根据当前宏块的编码模式和率失真模型自适应从特定的扫描表组中选出最佳扫描重排序方式；根据选择的最佳扫描重排序方式，对所述4x4数据进行重排序。本发明实施例可以很好地适应图像数据的多样性，重排序后的数据相关性更高可进一步提升图像压缩效率。
附图说明
图1是本发明实施例第一扫描表的扫描顺序图；
图2是本发明实施例第一扫描表的扫描顺序图；
图3是本发明实施例第一扫描表的扫描顺序图；
图4是本发明实施例第一扫描表的扫描顺序图；
图5是本发明实施例第一扫描表的扫描顺序图；
图6是本发明实施例的一种视频编码的自适应扫描重排序方法流程图；
图7是本发明实施例的一种视频编码的自适应扫描重排序系统结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。应当理解，此处所描写的具体实施例，仅仅用于解释本发明，并不用以限制本发明。
本发明实施例通过预先在编码器中保存基本扫描组，根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描表，根据最佳扫描表中的扫描顺序，对经预测、变换和量化后输出的4x4数据进行扫描重排序，再经过熵编码输出码流；在解码端，根据码流中所解析出的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理。
实施例一
如图6所示是本发明实施例的一种视频编码的自适应扫描重排序方法流程图，所述方法包括以下步骤：
S101，在编码器中预先保存基本扫描表组；
所述基本扫描表组（即扫描重排序方式）包括以下扫表中的至少一个：
第一扫描表：（如图1所示为第一扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（2,1），
P（2,2），P（2,3），P（1,4），P（2,4），
P（3,1），P（4,1），P（3,2），P（3,3），
P（3,4），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第二扫描表：（如图2所示为第二扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（3,1），P（3,2），P（2,2），
P（2,3），P（3,3），P（2,4），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第三扫描表（水平扫描）：（如图3所示为第三扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（2,2），P（2,3），P（2,4），
P（3,1），P（3,2），P（3,3），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第四扫描表（垂直扫描）：（如图4所示为第四扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（2,1），P（3,1），P（4,1），
P（1,2），P（2,2），P（3,2），P（4,2），
P（1,3），P（2,3），P（3,3），P（4,3），
P（1,4），P（2,4），P（3,4），P（4,4）
第五扫描表（zigzag扫描）：（如图5所示为第五扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（2,1），P（3,1），
P（2,2），P（1,3），P（1,4），P（2,3），
P（3,2），P（4,1），P（4,2），P（3,3），
P（2,4），P（3,4），P（4,3），P（4,4）
以上五个扫描表中的阿拉伯数字表示像素点P的x和y的坐标对，存贮顺序及代表扫描顺序。
S102，接收经预测、变换和量化后输出的4x4数据；
S103，根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式。
若当前宏块的编码模式是帧内编码，则根据帧内预测方向自适应地在第一候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第一候选扫描表包括第一扫描表、第二扫描表、第三扫描表（水平扫描）；
若当前宏块的编码模式是帧间编码时，则使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第二候选扫描表包括第三扫描表（水平扫描）、第四扫描表（垂直扫描）和第五扫描表（zigzag扫描）；
其中，所述编码模式包括宏块的编码类型和帧内预测方向；
所述编码类型包括帧内编码和帧间编码；
所述帧内预测方向包括以下3种情况：
情况1：垂直预测方向或预测方向与垂直方向的夹角在30度以内；
情况2：水平预测方向或预测方向与水平方向的夹角在30度以内；
情况3：其它帧内预测方向，即除情况1和情况2以外的其它帧内预测方向；
“根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式”具体为：
（A）当前宏块的编码模式是帧内编码时:
a1）当编码块的帧内预测方向为情况1时（即垂直预测，或者其预测方向与垂直方向的夹角在30度以内），选择第一扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；如图1所示为第一扫描表的扫描顺序图。
第一扫描表为：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（2,1），
P（2,2），P（2,3），P（1,4），P（2,4），
P（3,1），P（4,1），P（3,2），P（3,3），
P（3,4），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
a2）当编码块的帧内预测方向为情况2时（即水平预测，或者预测方向与水平方向的夹角在30度以内），选择第二扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；如图2所示为第二扫描表的扫描顺序图。
第二扫描表为：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（3,1），P（3,2），P（2,2），
P（2,3），P（3,3），P（2,4），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
a3）当编码块的帧内编码预测方向为情况3时（即除情况1和情况2以外的其它帧内预测方向），选择水平扫描方式为最佳扫描重排序方式。第三扫描表（水平扫描）：（如图3所示为第三扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（2,2），P（2,3），P（2,4），
P（3,1），P（3,2），P（3,3），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
（B）当前宏块的编码模式是帧间编码时，使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳最佳扫描表；
所述第二候选扫描表包括第三扫描表（水平扫描）、第四扫描表（垂直扫描）和第五扫描表（zigzag扫描）。
第三扫描表（水平扫描）：（如图3所示为第三扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（2,2），P（2,3），P（2,4），
P（3,1），P（3,2），P（3,3），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第四扫描表（垂直扫描）：（如图4所示为第四扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（2,1），P（3,1），P（4,1），
P（1,2），P（2,2），P（3,2），P（4,2），
P（1,3），P（2,3），P（3,3），P（4,3），
P（1,4），P（2,4），P（3,4），P（4,4）
第五扫描表（zigzag扫描）：（如图5所示为第五扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（2,1），P（3,1），
P（2,2），P（1,3），P（1,4），P（2,3），
P（3,2），P（4,1），P（4,2），P（3,3），
P（2,4），P（3,4），P（4,3），P（4,4）
所述“使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表”具体为：以宏块为单位，使用所述率失真模型，选择使代价值J(s,c,scan_mode,λ)取值最小的扫描表的扫描排序方式为最优模式。
所述率失真模型如下：
J(s,c,scan_mode,λ)=SAD(s,c,scan_mode)+λ×R(s,c,scan_mode)
scan_mode∈[水平扫描，垂直扫描，zigzag扫描]
s是指原始图像数据；
c是指重建图像数据，即在编码端根据scan_mode重建的图像数据；
scan_mode是宏块的扫描重排序方式；
λ是决定扫描模式时使用的拉格朗日算子；
J(s,c,scan_mode,λ)是当宏块的扫描重排序方式是scan_mode时计算出的总代价值；
SAD是(Sum of Absolute Difference)原始图像数据s和重建图像数据c之间的绝对误差和，具体求解方法：，m，n是像素的索引号；
R(s,c,scan_mode)表示宏块的扫描重排序方式是scan_mode时，编码所述宏块需要的比特数。
S104，根据选择的最佳扫描重排序方式，对所述4x4数据进行重排序；当前宏块的编码模式是帧内编码时，编码块的扫描重排序方式是根据帧内预测方向自适应选择的，输出码流中不需要额外地传输数据；
当当前宏块的编码模式是帧间编码时，对所述4x4数据重排序后，在输出码流中增加宏块所采用的扫描重排序方式的描述；
S105，接收重排序后的输出码流，并对所述输出码流进行熵编码；
S106，在解码端，根据解析出的熵编码后的码流中包含的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理。
当宏块的编码模式是帧内编码时，解码端根据帧内预测方向自适应地选择扫描表进行解码处理。
当宏块的编码模式是帧间编码时，根据解析出的熵编码后的码流中包含的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理。
本发明实施例可以很好地适应图像数据的多样性，重排序后的数据相关性更高，可进一步提升图像压缩效率。
如图7所示是本发明实施例的一种视频编码的自适应扫描重排序系统结构图，所述系统包括编码装置和解码装置。
编码装置包括：基本扫描表组存储模块、数据接收模块、扫描表选择模块、重排序模块、熵编码模块；
基本扫描表组存储模块，用于预先保存基本扫描表组；
所述基本扫描表组（即扫描重排序方式）包括以下扫表中的至少一个：
第一扫描表：（如图1所示为第一扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（2,1），
P（2,2），P（2,3），P（1,4），P（2,4），
P（3,1），P（4,1），P（3,2），P（3,3），
P（3,4），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第二扫描表：（如图2所示为第二扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（3,1），P（3,2），P（2,2），
P（2,3），P（3,3），P（2,4），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第三扫描表（水平扫描）：（如图3所示为第三扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（2,2），P（2,3），P（2,4），
P（3,1），P（3,2），P（3,3），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第四扫描表（垂直扫描）：（如图4所示为第四扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（2,1），P（3,1），P（4,1），
P（1,2），P（2,2），P（3,2），P（4,2），
P（1,3），P（2,3），P（3,3），P（4,3），
P（1,4），P（2,4），P（3,4），P（4,4）
第五扫描表（zigzag扫描）：（如图5所示为第五扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（2,1），P（3,1），
P（2,2），P（1,3），P（1,4），P（2,3），
P（3,2），P（4,1），P（4,2），P（3,3），
P（2,4），P（3,4），P（4,3），P（4,4）
以上五个扫描表中的阿拉伯数字表示像素点P的x和y的坐标对，存贮顺序及代表扫描顺序。
数据接收模块，用于接收经预测、变换和量化后输出的4x4数据；
扫描表选择模块，用于根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式；
若当前宏块的编码模式是帧内编码，则根据帧内预测方向自适应地在第一候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第一候选扫描表包括第一扫描表、第二扫描表、第三扫描表（水平扫描）；
若当前宏块的编码模式是帧间编码时，则使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第二候选扫描表包括第三扫描表（水平扫描）、第四扫描表（垂直扫描）和第五扫描表（zigzag扫描）；
其中，所述编码模式包括宏块的编码类型和帧内预测方向；
所述编码类型包括帧内编码和帧间编码；
所述帧内预测方向包括以下3种情况：
情况1：垂直预测方向或预测方向与垂直方向的夹角在30度以内；
情况2：水平预测方向或预测方向与水平方向的夹角在30度以内；
情况3：其它帧内预测方向，即除情况1和情况2以外的其它帧内预测方向；
“根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式”具体为：
（A）当前宏块的编码模式是帧内编码时:
a1）当编码块的帧内预测方向为情况1时（即垂直预测，或者其预测方向与垂直方向的夹角在30度以内），选择第一扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；如图1所示为第一扫描表的扫描顺序图。
第一扫描表为：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（2,1），
P（2,2），P（2,3），P（1,4），P（2,4），
P（3,1），P（4,1），P（3,2），P（3,3），
P（3,4），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
a2）当编码块的帧内预测方向为情况2时是（即水平预测，或者预测方向与水平方向的夹角在30度以内），选择第二扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；如图2所示为第二扫描表的扫描顺序图。
第二扫描表为：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（3,1），P（3,2），P（2,2），
P（2,3），P（3,3），P（2,4），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
a3）当编码块的帧内编码预测方向为情况3时（即除情况1和情况2以外的其它帧内预测方向），选择水平扫描方式为最佳扫描重排序方式。第三扫描表（水平扫描）：（如图3所示为第三扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（2,2），P（2,3），P（2,4），
P（3,1），P（3,2），P（3,3），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
（B）当前宏块的编码模式是帧间编码时，使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表；
所述第二候选扫描表包括第三扫描表（水平扫描）、第四扫描表（垂直扫描）和第五扫描表（zigzag扫描）。
第三扫描表（水平扫描）：（如图3所示为第三扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（2,2），P（2,3），P（2,4），
P（3,1），P（3,2），P（3,3），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第四扫描表（垂直扫描）：（如图4所示为第四扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（2,1），P（3,1），P（4,1），
P（1,2），P（2,2），P（3,2），P（4,2），
P（1,3），P（2,3），P（3,3），P（4,3），
P（1,4），P（2,4），P（3,4），P（4,4）
第五扫描表（zigzag扫描）：（如图5所示为第五扫描表的扫描顺序图）；
P（1,1），P（1,2），P（2,1），P（3,1），
P（2,2），P（1,3），P（1,4），P（2,3），
P（3,2），P（4,1），P（4,2），P（3,3），
P（2,4），P（3,4），P（4,3），P（4,4）
所述“使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表”具体为：以宏块为单位，使用所述率失真模型，选择使代价值J(s,c,scan_mode,λ)取值最小的扫描表的扫描排序方式为最优模式。
所述率失真模型如下：
J(s,c,scan_mode,λ)=SAD(s,c,scan_mode)+λ×R(s,c,scan_mode)
scan_mode∈[水平扫描，垂直扫描，zigzag扫描]
s是指原始图像数据；
c是指重建图像数据，即在编码端根据scan_mode重建的图像数据；
scan_mode是宏块的扫描重排序方式；
λ是决定扫描模式时使用的拉格朗日算子；
J(s,c,scan_mode,λ)是当宏块的扫描重排序方式是scan_mode时计算出的总代价值；
SAD是(Sum of Absolute Difference)原始图像数据s和重建图像数据c之间的绝对误差和，具体求解方法：，m，n是像素的索引号；
R(s,c,scan_mode)表示宏块的扫描重排序方式是scan_mode时，编码所述宏块需要的比特数。
重排序模块，用于根据选择好的最佳扫描重排序方式重排所述4x4数据；
当前宏块的编码模式是帧内编码时，编码块的扫描重排序方式是根据帧内预测方向自适应选择的，输出码流中不需要额外地传输数据；
当当前宏块的编码模式是帧间编码时，对所述4x4数据重排序后，在输出码流中增加宏块所采用的扫描重排序方式的描述；
熵编码模块，接收重排序后的输出码流，并对所述输出码流进行熵编码；
解码装置包括：解析模块和解码模块。
解析模块，用于接收熵编码模块输出的码流，并解析出码流中包含的扫描重排序方式；
解码模块，用于根据解析出的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理。
当宏块的编码模式是帧内编码时，解码端根据帧内预测方向自适应地选择扫描表进行解码处理。
当宏块的编码模式是帧间编码时，根据解析出的熵编码后的码流中包含的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理。
本发明实施例可以很好地适应图像数据的多样性，重排序后的数据相关性更高，可进一步提升图像压缩效率。
本领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序指令相关硬件来完成的，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质可以为ROM、RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在编码器中预先保存基本扫描表组；
接收经预测、变换和量化后输出的4x4数据；
根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式；
根据选择的最佳扫描重排序方式，对所述4x4数据进行重排序;
所述基本扫描表组包括以下扫表中的至少一个：
第一扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（2,1），
P（2,2），P（2,3），P（1,4），P（2,4），
P（3,1），P（4,1），P（3,2），P（3,3），
P（3,4），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第二扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（3,1），P（3,2），P（2,2），
P（2,3），P（3,3），P（2,4），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第三扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（2,2），P（2,3），P（2,4），
P（3,1），P（3,2），P（3,3），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第四扫描表：
P（1,1），P（2,1），P（3,1），P（4,1），
P（1,2），P（2,2），P（3,2），P（4,2），
P（1,3），P（2,3），P（3,3），P（4,3），
P（1,4），P（2,4），P（3,4），P（4,4）
第五扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（2,1），P（3,1），
P（2,2），P（1,3），P（1,4），P（2,3），
P（3,2），P（4,1），P（4,2），P（3,3），
P（2,4），P（3,4），P（4,3），P（4,4）
以上五个扫描表中的阿拉伯数字表示像素点P的x和y的坐标对，存贮顺序及代表扫描顺序。
2.如权利要求1所述的视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
接收重排序后的输出码流，并对所述输出码流进行熵编码。
3.如权利要求1所述的视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
解析熵编码后的码流中包含的扫描重排序方式，根据所述码流中包含的扫描重排序方式进行解码处理。
4.如权利要求1所述的视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，
所述所述编码模式包括宏块的编码类型和帧内预测方向；
所述编码类型包括帧内编码和帧间编码；
所述帧内预测方向包括以下3种情况：
情况1：垂直预测方向或预测方向与垂直方向的夹角在30度以内；
情况2：水平预测方向或预测方向与水平方向的夹角在30度以内；
情况3：其它帧内预测方向，即除情况1和情况2以外的其它帧内预测方向。
5.如权利要求1所述的视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，所述“根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式”包括：
若当前宏块的编码模式是帧内编码，则根据帧内预测方向自适应地在第一候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第一候选扫描表包括第一扫描表、第二扫描表、第三扫描表。
6.如权利要求5所述的视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，
所述“若当前宏块的编码模式是帧内编码，则根据帧内预测方向自适应地在第一候选扫描表中选择最佳扫描表”具体为：
当前宏块的编码模式是帧内编码时:
当编码块的帧内预测方向为情况1时，选择第一扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；
当编码块的帧内预测方向为情况2时，选择第二扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；
当编码块的帧内编码预测方向为情况3时，选择水平扫描方式为最佳扫描重排序方式。
7.如权利要求1所述的视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，所述“根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式”还包括：
若当前宏块的编码模式是帧间编码时，则使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第二候选扫描表包括第三扫描表、第四扫描表和第五扫描表。
8.如权利要求7所述的视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，所述“使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表；”具体为：以宏块为单位，使用所述率失真模型，选择使代价值J(s,c,scan_mode,λ)取值最小的扫描表的扫描排序方式为最优模式；
所述率失真模型如下：
J(s,c,scan_mode,λ)=SAD(s,c,scan_mode)+λ×R(s,c,scan_mode)
scan_mode∈[第三扫描表，第四扫描表，第五扫描表]
s是指原始图像数据；
c是指重建图像数据，即在编码端根据scan_mode重建的图像数据；
scan_mode是宏块的扫描重排序方式；
λ是决定扫描模式时使用的拉格朗日算子；
J(s,c,scan_mode,λ)是当宏块的扫描重排序方式是scan_mode时计算出的总代价值；
SAD是原始图像数据s和重建图像数据c之间的绝对误差和，具体求解方法：，m，n是像素的索引号；
R(s,c,scan_mode)表示宏块的扫描重排序方式是scan_mode时，编码所述宏块需要的比特数。
9.如权利要求1所述的视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，所述步骤“根据选择的最佳扫描重排序方式，对所述4x4数据进行重排序”还包括：
当前宏块的编码模式是帧内编码时，编码块的扫描重排序方式是根据帧内预测方向自适应选择的，输出码流中不需要额外地传输数据；
当当前宏块的编码模式是帧间编码时，对所述4x4数据重排序后，在输出码流中增加宏块所采用的扫描重排序方式的描述。
10.如权利要求3所述的视频编码的自适应扫描重排序方法，其特征在于，所述步骤“解析熵编码后的码流中包含的扫描重排序方式，根据所述码流中包含的扫描重排序方式进行解码处理”具体为：
当宏块的编码模式是帧内编码时，解码端根据帧内预测方向自适应地选择扫描表进行解码处理；
当宏块的编码模式是帧间编码时，根据解析出的熵编码后的码流中包含的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理。
11.一种视频编码的自适应扫描重排序系统，其特征在于，所述系统包括：编码装置和解码装置；
编码装置包括：基本扫描表组存储模块、数据接收模块、扫描表选择模块、重排序模块、熵编码模块；
解码装置包括：解析模块和解码模块；
基本扫描表组存储模块，用于预先保存基本扫描表组；
数据接收模块，用于接收经预测、变换和量化后输出的4x4数据；
扫描表选择模块，用于根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式；
重排序模块，用于根据选择好的最佳扫描重排序方式重排所述4x4数据；
熵编码模块，接收重排序后的输出码流，并对所述输出码流进行熵编码；
解析模块，用于接收熵编码模块输出的码流，并解析出码流中包含的扫描重排序方式；
解码模块，用于根据解析出的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理；
所述基本扫描表组包括以下扫表中的至少一个：
第一扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（2,1），
P（2,2），P（2,3），P（1,4），P（2,4），
P（3,1），P（4,1），P（3,2），P（3,3），
P（3,4），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第二扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（3,1），P（3,2），P（2,2），
P（2,3），P（3,3），P（2,4），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第三扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（1,3），P（1,4），
P（2,1），P（2,2），P（2,3），P（2,4），
P（3,1），P（3,2），P（3,3），P（3,4），
P（4,1），P（4,2），P（4,3），P（4,4）
第四扫描表：
P（1,1），P（2,1），P（3,1），P（4,1），
P（1,2），P（2,2），P（3,2），P（4,2），
P（1,3），P（2,3），P（3,3），P（4,3），
P（1,4），P（2,4），P（3,4），P（4,4）
第五扫描表：
P（1,1），P（1,2），P（2,1），P（3,1），
P（2,2），P（1,3），P（1,4），P（2,3），
P（3,2），P（4,1），P（4,2），P（3,3），
P（2,4），P（3,4），P（4,3），P（4,4）
以上五个扫描表中的阿拉伯数字表示像素点P的x和y的坐标对，存贮顺序及代表扫描顺序。
12.如权利要求11所述的视频编码的自适应扫描重排序系统，其特征在于，所述编码模式包括宏块的编码类型和帧内预测方向；
所述编码类型包括帧内编码和帧间编码；
所述帧内预测方向包括以下3种情况：
情况1：垂直预测方向或预测方向与垂直方向的夹角在30度以内；
情况2：水平预测方向或预测方向与水平方向的夹角在30度以内；
情况3：其它帧内预测方向，即除情况1和情况2以外的其它帧内预测方向。
13.如权利要求11所述的视频编码的自适应扫描重排序系统，其特征在于，所述“根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式”包括：
若当前宏块的编码模式是帧内编码，则根据帧内预测方向自适应地在第一候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第一候选扫描表包括第一扫描表、第二扫描表、第三扫描表。
14.如权利要求13所述的视频编码的自适应扫描重排序系统，其特征在于，所述“若当前宏块的编码模式是帧内编码，则根据帧内预测方向自适应地在第一候选扫描表中选择最佳扫描表”具体为：
当前宏块的编码模式是帧内编码时:
当编码块的帧内预测方向为情况1时，选择第一扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；
当编码块的帧内预测方向为情况2时是，选择第二扫描表的排列顺序为最佳扫描重排序方式；
当编码块的帧内编码预测方向为情况3时，选择水平扫描方式为最佳扫描重排序方式。
15.如权利要求11所述的视频编码的自适应扫描重排序系统，其特征在于，所述“根据当前宏块的编码模式从基本扫描表组中选出最佳扫描重排序方式”还包括：
若当前宏块的编码模式是帧间编码时，则使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表；其中第二候选扫描表包括第三扫描表、第四扫描表和第五扫描表。
16.如权利要求15所述的视频编码的自适应扫描重排序系统，其特征在于，所述“使用率失真模型自适应地在第二候选扫描表中选择最佳扫描表”具体为：
以宏块为单位，使用所述率失真模型，选择使代价值J(s,c,scan_mode,λ)取值最小的扫描表的扫描排序方式为最优模式；
所述率失真模型如下：
J(s,c,scan_mode,λ)=SAD(s,c,scan_mode)+λ×R(s,c,scan_mode)
scan_mode∈[第三扫描表，第四扫描表，第五扫描表]
s是指原始图像数据；
c是指重建图像数据，即在编码端根据scan_mode重建的图像数据；
scan_mode是宏块的扫描重排序方式；
λ是决定扫描模式时使用的拉格朗日算子；
J(s,c,scan_mode,λ)是当宏块的扫描重排序方式是scan_mode时计算出的总代价值；
SAD是原始图像数据s和重建图像数据c之间的绝对误差和，具体求解方法：，m，n是像素的索引号；
R(s,c,scan_mode)表示宏块的扫描重排序方式是scan_mode时，编码所述宏块需要的比特数。
17.如权利要求11所述的视频编码的自适应扫描重排序系统，其特征在于，所述“用于根据选择好的最佳扫描重排序方式重排所述4x4数据”具体为：
当前宏块的编码模式是帧内编码时，编码块的扫描重排序方式是根据帧内预测方向自适应选择的，输出码流中不需要额外地传输数据；
当当前宏块的编码模式是帧间编码时，对所述4x4数据重排序后，在输出码流中增加宏块所采用的扫描重排序方式的描述。
18.如权利要求11所述的视频编码的自适应扫描重排序系统，其特征在于，所述“用于根据解析出的扫描重排序方式，选择相应的扫描表进行解码处理”具体为：
当宏块的编码模式是帧内编码时，解码端根据帧内预测方向自适应地选择扫描表进行解码处理；
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