CN102301713B - 使用预测掩膜对图像进行编码的方法和装置、对应的解码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对至少一个图像进行编码的方法，所述图像划分为若干个宏模块，一个宏模块包括一组像素模块。根据本发明，此方法针对当前图像的至少一个当前宏模块包括以下步骤，以下步骤的至少两次重复：将编码优先权等级分配(31)给所述当前宏模块的至少一个像素；选择(32)具有最高优先权等级的像素，称为优先权像素；预测(33)包含所述优先权像素的一组像素；以及对来自对由所述宏模块的经预测像素构成的称为经预测区的区的预测的余部的编码步骤(35)，当所述经预测区满足预定编码准则时使用所述编码步骤。

Description

使用预测掩膜对图像进行编码的方法和装置、对应的解码方法和装置

技术领域

本发明的领域涉及图像的编码和解码，特别涉及由一系列连续图像构成的视频流的编码和解码。更具体来说，本发明涉及使用模块变换来进行图像或图像序列的压缩。 

本发明可特别应用于在当今视频编码器(MPEG、H.264等)或未来的视频编码器(ITU-T/VC EG(H.265)或ISO/MEPG(HVC))中实施的视频编码。 

背景技术

已经存在许多已知的视频数据压缩技术。这些技术包含使用视频序列的逐模块表示的许多视频编码技术，例如实施由MPEG组织发布的视频压缩标准(MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4第2部分等)或ITU-T(H.261...H.264/AVC)的技术。因此，在H.264技术中，可将每一图像划分为若干个切片，切片本身划分为若干个宏模块，宏模块又细分为若干个模块。模块由一组像素构成。根据H.264标准，宏模块是大小等于16x16个像素的正方形模块，其可再分为大小为8x8、16x8或8x16的模块，8x8模块又能够再分为大小为4x4、8x4或4x8的子模块。 

根据现有技术，宏模块或模块可通过图像内或图像间预测来编码。换句话说，宏模块或模块可通过以下方式来编码： 

-时间预测，即，参考属于一个或一个以上其它图像的参考模块或宏模块；和/或 

-空间预测，其随当前图像的模块或宏模块而变。 

在空间预测的情况下，可借助于相邻模块上的纹理的编码-解码值的定向外推技术仅从先前已编码的模块来预测当前模块。将这些模块称为属于当前模块的“因果邻域”，包括在图像中的模块的预定扫描方向上位于当前模块之前的模块。 

因此，为了基于宏模块或模块的因果邻域来预测宏模块或模块，根据ITU-T H.264标准使用九种帧内预测模式。这些预测模式包括对应于用于基于先前编码-解码的相邻模块来复制像素的给定定向(垂直、水平、对角左下、对角右下、垂直右、垂直左、水平 上和水平下定向)的八种模式，以及对应于来自相邻模块的邻近于所述模块的像素的平均值的一种模式。 

遗憾的是，空间预测本身是不足够的，原因在于需要对预测误差进行编码。因此，对于每一模块，对残差模块进行编码。此残差模块也称为预测残差，对应于原始模块减去预测。为此，此模块的系数在可能的变换(例如DCT或离散余弦变换)之后经量化，且随后由熵编码器编码。在编码器处，所选的预测模式是用以获得位速率与失真之间的最适当折中的预测模式。 

因此，在帧内编码模式中，基于相邻模块的纹理的编码-解码值而预测当前模块的纹理值，且随后将预测残差加到此预测。 

在时间预测的情况下，ITU-T H.264标准使用运动意义上的移位来根据模块或宏模块的时间邻域预测所述模块或宏模块。随后编码且传输运动向量。 

最近已提出帧内预测的替代方法，尤其是基于相邻像素之间的相关的方法。 

举例来说，来自谭(Tan)等人的论文“通过模板匹配进行帧内预测(Intra Prediction by Template Matching)”提出了基于帧内预测方法的这种纹理合成技术，也称为“模板匹配”。图1中说明此技术的简化方案。 

此技术用以在考虑图像的源区域S时合成同一图像的目标区域C中的像素p(或像素群组)。此技术是基于相邻像素之间的相关。因此，目标区域C的每一像素p的值是通过如下方式确定：比较(11)属于像素p的因果邻域的像素N(p)，从而界定像素p的具有源区域S的所有相邻者的“模板”或“掩膜”。掩膜N(p)因此由先前经编码/解码的像素组成，且这防止了误差的传播。 

如果找到源区域S的类似于由N(p)界定的模板的区，那么将源区域S的具有最相似邻域的像素(或像素群组)分配(12)给目标区域C的像素p。 

传统上，使用以下公式，通过均方误差最小化或绝对误差最小化的准则来选择对应于类似于模板的区的在源图像中最接近于模板的区： 

$N\left(q^{\′}\right)=\arg \underset{N\left(q\right)\∈S}{\min }d(N\left(p\right),N\left(q\right))$

其中： 

-q是源区域S的像素； 

-d是根据所选的最小化准则来测量两个掩膜之间的距离的函数。 

在此技术中，以固定且预定次序合成像素，所述次序通常是从上到下和从左到右(即，以光栅扫描次序)。 

传统的模板匹配技术是用以合成由随机结构构成的纹理。 

然而，当所述技术应用于由组合的纹理和轮廓形成的自然图像时，这不是太有效。 

模板匹配技术已由王(Wang)等人如在“基于优先权的模板匹配帧内预测(Priority-based template matching intra prediction)”中所描述而扩展到H.264编码器的模块编码。因此可使用由“模板匹配”技术重建的模块(根据H.264标准由4x4像素形成)来编码/解码宏模块。 

如图2中所说明，在王等人的申请案中，传统上以光栅扫描次序，即宏模块中的模块的从左到右和从上到下的扫描次序，来处理模块。因此，逐模块地编码/解码(或重建)宏模块。一个接一个地处理所述模块使得能够根据扫描次序将先前经编码/解码模块的像素用作当前模块的“源区域”。 

遗憾的是，此技术不是最佳的，因为其必须基于4x4像素模块来进行宏模块的重建。 

因此，需要新的图像编码/解码技术，其实施“模板匹配”类型的合成技术，从而使得能够改进这些现有技术。 

发明内容

本发明提出了一种不具有现有技术的所有这些缺点的新颖解决方案，其具体为为一种对至少一个图像进行编码的方法，其中所述图像被划分为称为宏模块的多个标准大小的区域，一个宏模块包括一组像素模块。 

根据本发明，此方法针对一个当前图像的至少一个当前宏模块至少重复执行两次以下步骤： 

-根据一个用于确定优先权的预定准则，指派一个编码优先权等级给当前宏模块的至少一个像素，其邻近于至少一个先前经预测像素； 

-选择具有最高优先权等级的一个像素，称为优先权像素； 

-预测包含所述优先权像素的一个像素集合，称为目标集合，并对其实施以下子步骤： 

■识别对应于一个预定模型区的一个模板，所述模板和所述目标集合形成一个模块； 

■在所述当前图像或一个参考图像中的所述先前经编码模块中，搜索一个源模块，其包括一个类似于所述模板的区域； 

■从所述源模块建置所述目标集合，从而递送经预测像素； 

以及，通过确定所述经预测区的所述经预测像素与属于当前图像的原始像素(未经 编码)之间的差值，对由所述宏模块的经预测像素形成的、称为一个经预测区的一个区的预测残差进行编码的步骤(35)。 

根据本发明，一旦所述经预测区满足一个预定编码准则，便实施所述编码步骤。 

本发明因此提出通过直接对宏模块作用且通过使宏模块的像素的扫描次序适合于宏模块的预测来改进现有的“模板匹配”型技术。 

以此方式，预测的质量且因此图像的编码和解码的质量得以优化，同时编码所需的位速率降低。 

可想到，根据所属领域的技术人员，应用于整个模块的“模板匹配”型技术的效率是有限的，因为操作越接近宏模块的末尾，用于预测的经预测像素与待预测像素之间的距离将越大。事实上，由于宏模块开头处的经预测像素尚未经编码/解码(预测误差尚未经编码)，因此经预测像素并不给出足够好的预测，且存在的风险是误差将朝宏模块的末尾传播，且对残差进行编码的成本将存在对应的增加。 

因此可仅指示一次模板匹配型的技术正用于整个模块，而不必对每一模块均指示模板匹配型的技术正用于整个模块。 

此外，尽管根据传统的“模板匹配”技术，像素是以固定且预定的次序合成，但本发明提出根据指派给像素的优先权等级来调整此扫描次序，且当预测目标像素集合时重新计算此扫描次序。 

宏模块内的像素的扫描方向因此是自适应的，而根据现有技术，此扫描次序是预界定且不可改变的。 

最后可注意到，对应于经预测区的经预测像素与属于当前图像的原始像素之间的差的预测残差可几乎为零。这意味着预测是足够的(例如对于特定应用：低位速率、低质量等)。在此情况下，获得的预测残差较低，且可在量化残差时消除。 

举例来说，编码准则属于包括以下各项的群组： 

-多个大于一个预定阈值的经预测的像素； 

-所述经预测像素的一个预定配置。 

举例来说，此类配置是根据编码器所使用的变换，且在H.264-AVC编码器的情况下对应于4x4模块。此配置也可通过在编码器/解码器中实施的变换来处理，且在SA-DCT(形状自适应离散余弦变换)型变换的情况下对应于2x8模块或8x2模块或16x1或1x16模块或任一16像素区。 

因此，一预测(或恢复)足够数目的像素，就可对对应的经预测区进行编码和解码。如此编码/解码(或重建)的像素可随后用以预测宏模块的随后区。这些经编码/解码像 素此后被视为属于如参考现有技术定义的“源”区域。 

举例来说，经预测区包括16个经预测像素。 

换句话说，一预测16个像素(形成4x4个像素、2x8个像素、8x2个像素、16x1个像素或再次1x16个像素的区)，就确定与此区相关联的残差，且对此区进行编码/解码。 

根据本发明的一个特定实施例，用于确定优先权的准则是基于包括以下各项的群组中的至少一个参数： 

-多个邻近于所述至少一个像素的先前经预测或经编码的像素，称为可用像素； 

-作为来自先前经预测或经编码像素集合的轮廓的接续的轮廓的存在，其中所述集合的至少一个像素邻近于所述至少一个像素； 

-多个属于所述模板的先前经预测或经编码的像素； 

-一个表示所述像素的领域的活动的统计参数； 

-多个类似于所述模板的候选者，例如由不同绝对值的和界定，如参考现有技术所述。 

因此，宏模块内的像素的扫描方向考虑了用于优化编码的参数，以改进预测的效率且因此像素重构的质量。 

举例来说，基于将一个优先权分配给一个像素的参数中的一个，对应于可用于对此像素进行编码的已经编码-解码(或重建)的可用像素的数目。 

此参数可(例如)具有直接对应于可用像素的数目的值。 

另一参数考虑了像素中的关联轮廓(即，也存在于邻近的已经编码-解码像素中的轮廓)的存在。 

因此，如果对角轮廓从已经编码-解码宏模块穿过一宏模块，那么根据本发明一个实施例的技术根据轮廓方向而调整扫描次序，且所获得的对角扫描次序改进预测的质量，且因此改进解码的速度和质量。指示像素(所述像素属于所述轮廓)中的关联轮廓的存在的此参数(也表示为轮廓参数)可(例如)具有值1。 

又一参数基于在像素附近界定的模板中存在的先前经预测或编码像素的数目。因此，偏向于预测其对应模板包括最大数目的已经预测像素的目标集合。 

随后，可相加或相乘本文以上描述的参数的值，以获得分配给邻近于先前经预测像素的每一像素的优先权等级。 

根据本发明的另一方面，所述重复中的至少一个是细化重复，在所述细化重复期间，所述分配步骤将一个编码优先权等级分配给当前宏模块的邻近于至少一个先前经编码像素的至少一个像素。 

此处，考虑了经编码/解码像素而不是仅考虑经预测像素。事实上，与单独经预测像素相比，可能更依赖于经编码/解码像素。可为此而想到，如果经预测像素未给出足够好的预测，那么其带来的风险是使误差朝宏模块的末尾传播，且增加残差的编码成本。因此使用已经编码/解码像素来细化预测。 

本发明还涉及一种计算机程序，其包括，在所述程序由处理器执行时，执行本文以上所述的编码方法的指令。 

因此，根据本发明的编码方法可以各种方式实施，尤其以有线形式或以软件形式。 

在另一实施例中，本发明涉及一种对至少一个图像进行编码的装置，其中所述图像划分为称为宏模块的多个标准大小的区域，一个宏模块包括一组像素模块。 

根据本发明，此装置包括为一个当前图像的至少一个当前宏模块至少重复激活两次的以下构件： 

-根据用于确定优先权的一个预定准则，将一个编码优先权等级指派给当前宏模块的邻近于至少一个先前经预测像素的至少一个像素的构件； 

-选择具有所述最高优先权等级的像素的构件，所述像素称为优先权像素； 

-预测包含所述优先权像素的像素集合的构件，所述像素集合称为目标集合，所述构件包括： 

■识别对应于一个预定模型区的一个模板的构件，所述模板和所述目标集合形成一个模块； 

■用于在所述当前图像或一个参考图像的所述先前经编码模块中，搜索一个源模块的构件，所述源模块包括一个类似于所述掩膜的区域； 

■用于从所述源模块建置所述目标集合，从而递送经预测像素的构件； 

以及，通过确定经预测区的经预测像素与属于当前图像的原始像素(未经编码)之间的差值，对由宏模块的经预测像素形成的、称为一个经预测区的一个区的预测残差进行编码的构件，一旦所述经预测区符合一个预定编码准则，便激活所述编码构件。 

这种编码装置尤其适于实施本文以上描述的编码方法。所述编码装置例如为MPEG或H.264型视频编码器或根据未来视频压缩标准(例如，H.265)的编码器。 

本发明还涉及一种信号，其表示根据本文以上所述的编码方法编码的至少一个图像。 

此信号包括表示所述编码准则的至少一条信息，例如一个阈值，其与为重建一个经预测区而必须预测的像素的最少数目相对应。 

此信号当然可包含本发明的编码方法的不同特性。 

本发明还涉及一种对表示至少一个图像的一个信号进行解码的方法，其中所述图像划分为称为宏模块的多个标准大小区域，一个宏模块包括一组像素模块。 

根据本发明，此方法针对一个当前图像的至少一个当前宏模块至少重复执行两次以下步骤： 

-根据一个用于确定优先权的预定准则，指派一个编码优先权等级给所述当前宏模块的邻近于至少一个先前经预测像素的至少一个像素； 

-选择具有最高优先权等级的一个像素，称为优先权像素； 

-预测包含所述优先权像素的一个像素集合，其称为目标集合，并对其实施以下子步骤： 

■识别对应于一个预定模型区的一个模板，所述模板和所述目标集合形成一个模块； 

■在所述当前图像或一个参考图像的所述先前经编码模块中，搜索一个源模块，其包括一个类似于所述模板的区域； 

■从所述源模块建置所述目标集合，从而递送经预测像素； 

且所述方法还包括： 

-接收至少一个预测残差的步骤； 

-通过添加对应于所述经预测区的一个预测残差，重建由所述宏模块的经预测像素形成的、称为一个经预测区的一个区的步骤，一旦所述经预测区符合一个预定编码准则，便实施所述重建步骤。 

此解码方法的特性和优点与编码方法的特性和优点相同。因此不对其进行详细描述。 

这种解码方法能够如先前描述对信号进行解码。 

因此，根据特定特性，此方法包括接收表示所述编码准则的至少一条信息的步骤。 

本发明还涉及一种计算机程序，其包括，在所述程序由处理器执行时，执行本文以上所述的解码方法的指令。 

因此，根据本发明的解码方法可以各种方式实施，尤其以有线形式或以软件形式。 

在另一实施例中，本发明涉及一种对表示至少一个图像的一个信号进行解码的装置，所述图像划分为称为宏模块的多个标准大小区域，一个宏模块包括一组像素模块。 

根据本发明，所述装置包括为一个当前图像的至少一个当前宏模块至少重复激活两次的以下构件： 

-根据用于确定优先权的一个预定准则，将一个编码优先权等级指派给当前宏模块 的邻近于至少一个先前经预测像素的至少一个像素的构件； 

-选择具有所述最高优先权等级的一个像素的构件，所述像素称为优先权像素； 

-预测包含所述优先权像素的一个像素集合的构件，所述像素集合称为目标集合，所述构件包括： 

■识别对应于一个预定模型区的一个模板的构件，所述模板和所述目标集合形成一个模块； 

■在所述当前图像或一个参考图像的所述先前经编码模块中，搜索一个源模块的构件，所述源模块包括一个类似于所述模板的区域； 

■从所述源模块建置所述目标集合，从而递送经预测像素的构件； 

以及： 

-接收至少一个预测残差的构件； 

-通过添加对应于所述经预测区的一个预测残差，重建由所述宏模块的经预测像素形成的、称为一个经预测区的一个区的构件，一旦所述经预测区符合一个预定编码准则，便激活所述重建构件。 

这种解码装置尤其适于实施本文以上描述的编码方法。所述解码装置例如为MPEG或H.264型视频编码器或根据未来视频压缩标准(例如，H.265)的编码器。 

附图说明

根据借助于简单的说明性且非穷举实例给出的以下对特定实施例的描述且根据附图，本发明的其它特征和优点将变得更清楚，附图中： 

-图1，参考现有技术而谈论，是称为“模板匹配”的技术的简化方案； 

-图2说明宏模块的模块的编码的扫描方向的实例； 

-图3呈现根据本发明特定实施例的为编码实施的主要步骤； 

-图4A到图4G说明将图3的编码方法应用于宏模块； 

-图5展示根据本发明特定实施例的为解码实施的主要步骤； 

-图6和图7分别呈现根据本发明一个特定实施例的编码装置和解码装置的结构。 

具体实施方式

1 一般原理 

本发明的一般原理依赖于宏模块的自适应编码/解码，其使得一旦有足够数目的经预测像素可用于残差的变换和编码，便能够进行像素的预测和接着经预测像素的区的编码/解码。 

因此，宏模块的编码/解码并不需要以预定扫描次序一个接一个地对宏模块的不同模块进行编码/解码。 

图3说明在当前图像的至少一个当前宏模块的编码侧上实施的主要步骤。 

术语“预测边界”表示将已经预测像素与尚未经预测的像素分离的线，且术语“编码边界”表示将已经编码/解码的像素与尚未经编码/解码的像素分离的线。 

因此，编码方法实施以下步骤的至少两次重复： 

-根据预定的优先权确定准则，将编码优先权等级指派(31)给当前宏模块的邻近于至少一个先前经预测像素的至少一个像素。换句话说，将优先权等级分配给位于预测边界处的尚未经预测的像素。在宏模块的编码的第一重复期间，预测边界和编码边界重叠； 

-从位于预测边界处的像素中选择(32)具有最高优先权等级的像素，称为优先权像素p； 

-预测(33)包含优先权像素的像素集合，称为目标集合P，其实施以下子步骤： 

■识别(331)对应于预定模型区的模板Tp，模板Tp和目标集合P形成模块； 

■在当前图像或参考图像的先前经编码模块中搜索(332)包括类似于模板Tp的区域的源模块； 

■从源模块建置(333)目标集合P，从而递送经预测像素。 

因此预测边界经移位以包含新的经预测像素。 

随后进行测试(34)以查看由宏模块的经预测像素形成的区(称为经预测区)是否符合预定编码准则。 

如果不符合预定编码准则(341)，那么通过返回到步骤31以指派编码优先权等级来重复先前步骤。 

如果经预测区符合(342)预定编码准则，那么编码方法实施用于通过确定经预测区的经预测像素与属于当前图像的原始像素之间的差来对宏模块的经预测区的预测残差进行编码的步骤(35)。可想到预测残差可几乎为零。在此情况下，所获得的预测残差在量化步骤期间被消除。 

在编码步骤结束时，将经预测区视为经编码/解码。因此，编码边界经移位以便包含新的经编码/解码像素。这些新的经编码/解码像素此后被视为属于图像的源区域的像素，其可用于预测未经预测像素或用于细化已经预测像素的预测。 

2 用于实施编码的特定实施例的描述 

下文中，参见图4A到图4G，提供将编码方法的特定实施例应用于H.264编码器中 的帧内预测的说明，其例如使用划分为4x4大小模块的16x16大小宏模块。这当然仅是实例。本发明可在图像内或图像间预测的情形中，应用于使用具有任意大小和形状的区的图像编码器。 

在应用的此实例中，当前宏模块MB由16个模块形成，每一模块包括4x4个像素。此宏模块MB在图像中邻近于三个已经编码/解码的宏模块(位于当前宏模块的上方-MB_T，当前宏模块的左边-MB_L，和当前宏模块的左上-MB_TL)。术语“邻近”此处理解为表示触及当前宏模块的边界的宏模块。 

在此实施例中，设法符合用于信息编码/解码(或重建)的优先权次序而最佳地恢复当前宏模块MB。 

先前经编码/解码的宏模块MB_T、MB_L和MB_TL(由两个方向上对角的影线表示)被视为属于图像的可用于预测尚未经预测区的源区域。 

图4B到图4G各自说明在如参见图3描述的用于当前宏模块MB的编码的预测重复之后获得的结果。 

如图4B中说明，先前经编码/解码的宏模块MB_T、MB_L和MB_TL连同当前宏模块MB一起界定编码边界F_R。此编码边界F_R(在其它图4C到图4G中由短划线表示)在第一重复期间重叠于预测边界F_P(由长划线表示)上。 

在根据图3中描述的算法的第一重复期间，将编码优先权等级指派给宏模块MB的位于预测边界F_P处的未经预测像素。举例来说，将优先权等级指派给宏模块MB的邻近于先前经编码/解码的宏模块MB_T、MB_L和MB_TL的先前经预测像素的所有像素。 

举例来说，位于宏模块MB的左上角的像素p被视为具有最高优先权等级。实际上，此像素邻近于五个先前经编码/解码(且因此经预测)的像素。此像素称为“优先权像素”。随后设法预测包括优先权像素p的目标集合P，其在图4B中由水平影线表示。此目标集合例如对应于宏模块MB的第一模块的前三行和前三列。 

为此，识别模板Tp以使得模板Tp和目标集合P形成模块(为了更清楚，参见图4A)。 

随后在当前图像(在帧内预测的情况下)或参考图像(在帧间预测的情况下)的先前经编码模块中进行搜索，以寻找包括类似于模板Tp的区域Tn的源模块。包括一组先前经编码/解码(或重建)模块的此搜索区(也称为源区域)由编码边界划界。换句话说，在源区域中进行搜索，以寻找最接近模板Tp的“掩膜”Tn(或模板)，且随后从如此识别的源模块建置目标集合P。为此，可将源模块的不属于类似区域的所识别像素复制到目标集合P中。参考现有技术更精确地描述此“模板匹配”技术。 

以此方式，获得目标集合P的预测，其递送经预测像素。 

由于经预测像素的数目不足以对宏模块MB的区进行编码/解码，因此在第二重复期间重新开始先前步骤。 

如图4C中所说明，可看到，预测边界F_P已移位以包含新的经预测像素。相比之下，编码边界F_R未改变。 

更具体来说，在第二重复期间，将新的编码优先权等级指派给宏模块MB的邻近于先前经预测像素的未经预测像素。这些未经预测像素对应于位于预测边界F_P处的像素。 

举例来说，对应于位于宏模块MB的第四行第四列上的像素的像素p被视为具有最高优先权等级。举例来说，此优先权像素p位于穿过第一重复时界定的目标集合的轮廓上。 

设法预测包括优先权像素p的新目标集合P，其在图4C中由水平影线表示。为此，识别新模板Tp，使得模板Tp和目标集合P形成模块。 

可注意到，目标集合P和模板Tp的形状(即，像素数目和像素的配置)在不同重复期间不会发展。相比之下，目标集合P中和模板Tp中存在的像素在重复之间不同。 

随后在源区域中进行搜索，以寻找包括类似于模板Tp的区域Tn的源模块。此搜索区与用于第一重复的搜索区相同，因为编码边界F_R未发展。 

因此，获得目标集合P的预测，其递送经预测像素。 

由于经预测像素的数目不足以对宏模块MB的区进行编码/解码，因此在第三重复(图4D中说明其结果)且随后在第四重复(图4E中说明其结果)且随后在第K重复(图4F中说明其结果)期间重新开始前述步骤。 

在第三和第四重复结束时，经预测像素的数目不足以对宏模块MB的区进行编码/解码。因此，编码边界F_R未发展。相比之下，预测边界F_P已移位以包含新的经预测像素。 

在第K重复结束时，在对与宏模块MB的经预测区相关联的预测残差进行编码时，经预测像素的数目被视为足以对此区进行编码/解码(或重建)。举例来说，已预测像素的数目，且此数目足以使这些经预测像素能够用于残差的变换和编码。举例来说，第一模块B1(位于宏模块MB的左上角)被完全预测。 

自然地，此用于对残差进行编码的步骤可经实施以对具有不同大小的经预测区进行编码/解码(或重建)，例如由2x2个经预测像素、4x4个经预测像素、8x8个经预测像素、2x8个经预测像素、8x2个经预测像素、16x1个经预测像素、1x16个经预测像素等形成的区。因此，一旦已预测16个像素(例如，同一行或同一列等的16个像素)便重建数 据模块。 

换句话说，一旦经预测区符合预定编码准则，例如具有大于预定阈值的经预测像素数目或具有经预测像素的特定配置，便实施此用于对残差进行编码的步骤。 

在此编码步骤结束时，重建宏模块MB的第一模块B1(即，用其残差进行编码和解码)。因此，编码边界F_R经移位以包含此新的经编码/解码模块B1，其此后是图像的源区域的一部分，且可用作用于预测宏模块MB的待恢复的其余区的可靠来源。另一方面可想到，不可将经预测但未经重建的像素用于预测。 

在图4G中说明其结果的第k+1重复期间，因此可通过使用模块B1来预测目标集合P。 

此外，还可在区已经编码/解码时细化某些像素的预测。 

举例来说，如图4G中所说明，可考虑新的源区域而细化位于预测边界F_P与编码边界F_R之间的经预测区的预测。 

因此，根据此实施例，本发明提出一旦足够数目的像素已预测且可用于残差的变换和编码，便对宏模块的区进行编码/解码(或重建)。这些像素随后经编码(预测残差所加到的经预测像素)且又可用于预测。 

因此，本发明提出得自实施至少一个实施例的若干优点： 

-算法可在宏模块中自由进行以恢复/预测横跨若干模块的图像区； 

-模块(根据H.264标准大小为4x4)的重建不是根据预定次序而强加的。 

还可注意到，可毫无困难地将所提出的解决方案整合到H.264型基于宏模块的视频编码器中，而不需要其操作的任何深入修改。为此，添加宏模块的新的空间预测模式或更换在本发明的上下文中极少使用的若干现有模式就已足够。特定来说，位速率/失真优化过程保持不变。 

3 信号 

一旦图像已经编码，便可将表示根据上述编码方法而编码的图像的信号传输到解码器且/或存储在记录媒体上。 

此信号可传达特定的信息项目。 

举例来说，此信号可传达表示编码准则的至少一条信息，例如对应于为重建经预测区而必须预测的最小像素数目的阈值。 

此信号还可传输表示用于确定优先权的准则的一条信息。事实上，位于预测边界处的待预测像素的优先权可在编码器中计算，且传输到解码器或者在解码器处重新计算。 

此信号还可传达通过将当前图像与经预测图像进行比较而获得的预测残差。 

4 解码 

现在参见图5，呈现用于对本文以上所述表示至少一个经编码图像的信号进行解码的主要步骤，其例如在H.264型视频解码器中实施。 

此解码器针对至少一个当前图像实施以下步骤： 

-针对当前图像的至少一个当前宏模块的以下步骤的至少两次重复It(51)： 

○根据用于确定优先权的预定准则，将编码优先权等级指派给当前宏模块的邻近于至少一个先前经预测像素的至少一个像素； 

○选择具有最高优先权等级的像素，称为优先权像素； 

○预测包括所述优先权像素的像素集合，称为目标集合； 

-用于接收至少一个预测残差的步骤(52)； 

-用于通过添加对应于经预测区的预测残差来重建由宏模块的经预测像素形成的区(称为经预测区)的步骤(53)，一旦所述经预测区符合预定编码准则便实施所述重建步骤。 

表示此编码准则的至少一条信息可由信号传达。在此情况下，解码方法包括用于接收表示此编码准则的信息的额外步骤。类似地，解码方法可实施用于接收表示用于确定优先权的准则的一条信息的额外步骤。 

重复(51)类似于在编码级处描述的重复，且此处不再详细描述。 

以简化方式，解码算法重复以下步骤，直到宏模块完全重建为止： 

-确定邻近于已经预测像素的像素(位于预测边界处)的优先权等级； 

-通过使用模板匹配技术来预测与最高优先权像素相关联的目标集合； 

-一旦已恢复足够数目的新像素，便添加与如此预测的区相关联的预测残差，从而实现此区的重建。经重建区的像素随后变为可用以预测宏模块的随后区的源像素(属于源区域)。 

5 编码器和解码器的结构 

最后，参见图6和图7，分别呈现编码和解码装置的简化结构，其实施如本文以上描述的编码技术和解码技术。 

如图6中说明的编码装置包括：存储器61，其包括缓冲存储器；处理单元62，其例如配备有微处理器μP且由计算机程序63驱动，计算机程序63实施根据本发明的编码方法。 

在初始化时，计算机程序63的代码指令例如加载到RAM中，且随后由处理单元62的处理器执行。处理单元62接收待编码的当前图像。处理单元62的微处理器根据计 算机程序指令63实施本文以上描述的编码方法的步骤，以对当前图像进行编码。为此，编码器除了缓冲存储器61之外还包括用于将编码优先权等级指派给当前宏模块的至少一个像素的构件、用于选择具有最高优先权等级的像素的构件、用于预测包含优先权像素的像素集合的构件，以及用于对由宏模块的经预测像素形成的区的预测残差进行编码的构件。 

这些构件由处理单元62的微处理器驱动。 

如图7中说明的解码装置包括：存储器71，其包括缓冲存储器；处理单元72，其例如配备有微处理器μP且由计算机程序73驱动，计算机程序73实施根据本发明的解码方法。 

在初始化时，计算机程序73的代码指令例如加载到RAM中，且随后由处理单元72的处理器执行。处理单元72输入表示至少一个经编码图像的信号。处理单元72的微处理器根据计算机程序73的指令实施本文以上描述的解码方法的步骤，以确定当前图像的重建。为此，解码装置除了缓冲存储器71之外还包括用于将编码优先权等级指派给当前宏模块的至少一个像素的构件、用于选择具有最高优先权等级的像素的构件、用于预测包含优先权像素的像素集合的构件、用于接收至少一个预测残差的构件，以及用于重建由宏模块的经预测像素形成的区的构件。 

这些构件由处理单元72的微处理器驱动。 

Claims (7)

1.一种对至少一个图像进行编码的方法，其中所述图像划分为多个宏模块，一个宏模块包括一组像素模块；

所述方法的特征在于，所述方法针对一个当前图像的至少一个当前宏模块至少重复执行两次以下步骤：

根据一个用于确定优先权的预定准则，指派(31)一个编码优先权等级给所述当前宏模块的至少一个像素，其邻近于至少一个先前经预测像素；

选择(32)具有最高优先权等级的一个像素，其称为优先权像素；

预测(33)包含所述优先权像素的一个像素集合，称为目标集合，并对其实施以下子步骤：

识别(331)对应于一个预定模型区的一个模板，所述模板邻近于所述目标集合并与所述目标集合形成一个模块；

在所述当前图像或一个参考图像的一些先前经编码模块中，搜索(332)一个源模块，其包含一个类似于所述模板的区域，所述类似区域的类似性是根据所述模板与所述类似区域之间的误差的最小化准则来评估的；

从所述源模块建置(333)所述目标集合，从而递送经预测像素；

以及，通过确定所述经预测区的所述经预测像素与属于所述当前图像的对应原始像素之间的差值，对由所述宏模块的经预测像素形成的、称为一个经预测区的一个区的预测残差进行编码(35)的步骤；

在所述宏模块的像素的全体被预测之前，一旦所述经预测区满足一个预定编码准则，便执行所述编码步骤，所述编码准则是基于多个大于一个预定阈值的经预测的像素，和/或所述经预测像素的一个预定配置，所述预定配置对应于所述宏模块的具有一行相同的像素集合和/或具有一列相同的像素集合，所述用于确定优先权的预定准则是基于包括以下各项的群组中的至少一个参数：

多个邻近于所述至少一个像素的先前经预测或经编码的像素；

轮廓的存在，其为来自一组先前经预测或经编码的像素集合的轮廓的接续，其中所述集合的至少一个像素邻近于所述至少一个像素；

多个属于所述模板的先前经预测或经编码的像素；

一个表示所述至少一个像素的领域的活动的统计参数；

多个类似于所述模板的候选者。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经预测区包括十六个经预测像素。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重复中的至少一者是细化重复，在所述细化重复期间，所述指派步骤将一个编码优先权等级分配给所述当前宏模块的至少一个像素，所述当前宏模块邻近于至少一个先前经编码像素的。

4.一种对至少一个图像进行编码的装置，其中所述图像划分为多个宏模块，一个宏模块包括一组像素模块；

所述装置的特征在于，所述装置包括为一个当前图像的至少一个当前宏模块至少重复激活两次的以下构件：

根据一个用于确定优先权的预定准则，将一个编码优先权等级指派(31)给所述当前宏模块的至少一个像素的构件，其中所述至少一个像素邻近于至少一个先前经预测像素；

选择(32)具有最高优先权等级的一个像素的构件，所述像素称为优先权像素；

预测(33)包含所述优先权像素的像素集合的构件，所述像素集合称为目标集合，所述构件包括：

识别(331)对应于一个预定模型区的一个模板的构件，所述模板邻近于所述目标集合并与所述目标集合形成一个模块；

在所述当前图像或一个参考图像的一些先前经编码模块中，搜索(332)一个源模块的构件，所述源模块包括类似于所述模板的一个区域，所述类似区域的类似性是根据所述模板与所述类似区域之间的误差的最小化准则来评估的；

从所述源模块建置(333)所述目标集合，从而递送经预测像素的构件；

以及，通过确定所述经预测区的所述经预测像素与对应原始像素之间的差值，对由所述宏模块的经预测像素形成的、称为一个经预测区的一个区的预测残差进行编码(35)的构件，其中所述原始像素属于所述当前图像，在所述宏模块的所有像素已被预测之前，一旦所述经预测区符合一个预定编码准则，便激活所述编码构件，所述编码准则是基于多个大于一个预定阈值的经预测的像素，和/或所述经预测像素的一个预定配置，所述预定配置对应于所述宏模块的具有一行相同的像素集合和/或具有一列相同的像素集合，所述用于确定优先权的预定准则是基于包括以下各项的群组中的至少一个参数：

多个邻近于所述至少一个像素的先前经预测或经编码的像素；

轮廓的存在，其为来自一组先前经预测或经编码的像素集合的轮廓的接续，其中所述集合的至少一个像素邻近于所述至少一个像素；

多个属于所述模板的先前经预测或经编码的像素；

一个表示所述至少一个像素的领域的活动的统计参数；

多个类似于所述模板的候选者。

5.一种对表示至少一个图像的信号进行解码的方法，其中所述图像划分为多个宏模块，一个宏模块包括一组像素模块；

所述方法的特征在于，所述方法针对一个当前图像的至少一个当前宏模块至少重复(51)执行两次以下步骤：

根据一个用于确定优先权的预定准则，指派一个编码优先权等级给所述当前宏模块的至少一个像素，其邻近于至少一个先前经预测像素；

选择具有最高优先权等级的一个像素，其称为优先权像素；

预测包含所述优先权像素的一个像素集合，其称为目标集合，并对其实施以下子步骤：

识别对应于一个预定模型区的一个模板，所述模板邻近于所述目标集合并与所述目标集合形成一个模块；

在所述当前图像或一个参考图像中的一些先前经编码模块中，搜索一个源模块，其包括一个类似于所述模板的区域，所述类似区域的类似性是根据所述模板与所述类似区域之间的误差的最小化准则来评估的；

从所述源模块建置所述目标集合，从而递送经预测像素；

且所述方法的特征在于，所述方法还包括：

接收至少一个预测残差的步骤(52)；

通过添加对应于所述经预测区的一个预测残差，重建(53)由所述宏模块的经预测像素形成的、称为一个经预测区的一个区的步骤，在所述宏模块的所有像素已被预测之前，一旦所述经预测区符合一个预定编码准则，便执行所述重建步骤，所述编码准则是基于多个大于一个预定阈值的经预测的像素，和/或所述经预测像素的一个预定配置，所述预定配置对应于所述宏模块的具有一行相同的像素集合和/或具有一列相同的像素集合，所述用于确定优先权的预定准则是基于包括以下各项的群组中的至少一个参数：

多个邻近于所述至少一个像素的先前经预测或经编码的像素；

轮廓的存在，其为来自一组先前经预测或经编码的像素集合的轮廓的接续，其中所述集合的至少一个像素邻近于所述至少一个像素；

多个属于所述模板的先前经预测或经编码的像素；

一个表示所述至少一个像素的领域的活动的统计参数；

多个类似于所述模板的候选者。

6.根据权利要求5所述的解码方法，其特征在于，其包括接收表示所述编码准则的至少一条信息的步骤。

7.一种对表示至少一个图像的一个信号进行解码的装置，其中所述图像划分为多个宏模块，一个宏模块包括一组像素模块；

所述装置的特征在于，所述装置包括为一个当前图像的至少一个当前宏模块至少重复激活两次的以下构件(51)：

根据一个用于确定优先权的预定准则，将一个编码优先权等级指派给所述当前宏模块的至少一个像素的构件，所述至少一个像素的邻近于至少一个先前经预测像素；

选择具有最高优先权等级的一个像素的构件，所述像素称为优先权像素；

预测包含所述优先权像素的像素集合的构件，所述像素集合称为目标集合，所述构件包括：

识别对应于一个预定模型区的一个模板的构件，所述模板邻近于所述目标集合并与所述目标集合形成一个模块；

在所述当前图像或一个参考图像的一些先前经编码模块中，搜索一个源模块的构件，所述源模块包括一个类似于所述模板的区域，所述类似区域的类似性是根据所述模板与所述类似区域之间的误差的最小化准则来评估的；

从所述源模块建置所述目标集合，从而递送经预测像素的构件；

且所述装置的特征在于，所述装置还包括：

接收(52)至少一个预测残差的构件；

通过添加对应于所述经预测区的一个预测残差，重建(53)由所述宏模块的经预测像素形成的、称为一个经预测区的一个区的构件，在所述宏模块的所有像素已被预测之前，一旦所述经预测区符合一个预定编码准则，便激活所述重建构件，所述编码准则是基于多个大于一个预定阈值的经预测的像素，和/或所述经预测像素的一个预定配置，所述预定配置对应于所述宏模块的具有一行相同的像素集合和/或具有一列相同的像素集合，所述用于确定优先权的预定准则是基于包括以下各项的群组中的至少一个参数：

多个邻近于所述至少一个像素的先前经预测或经编码的像素；

轮廓的存在，其为来自一组先前经预测或经编码的像素集合的轮廓的接续，其中所述集合的至少一个像素邻近于所述至少一个像素；

多个属于所述模板的先前经预测或经编码的像素；

一个表示所述至少一个像素的领域的活动的统计参数；

多个类似于所述模板的候选者。