CN102857763B - 一种基于帧内预测的解码方法和解码装置 - Google Patents

一种基于帧内预测的解码方法和解码装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于帧内预测的解码方法和解码装置。该解码方法包括：为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记；根据所获取的上述一个或多个分割标记、该分割形状标记和该分割方向标记将当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元；对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。根据本发明的实施例可以通过在同一预测单元内选择将预测单元分割为方形变换单元或者是矩形变换单元，从而提高视频图像压缩效率。

Description

一种基于帧内预测的解码方法和解码装置
技术领域
本发明实施例涉及图像处理处理领域，更具体地，涉及基于帧内预测的解码方法和解码装置。
背景技术
为了节约网络传输的带宽，通常对于视频图像在发送端通过编码器进行压缩编码后，通过网络传输给接收端，接收端通过解码器进行解压缩后恢复出视频图像。该发送端或者接收端可以为移动电话，便携式电脑，手持式电脑，摄像机，视频监控设备等。
在视频图像压缩码流的解码方案中，通常包含针对图像块信号的预测模块与变换模块。预测模块根据已解码的信息对当前图像块信号进行预测得到预测信号。变换模块对接收得到的变换系数进行反变换操作得到重建差值信号。解码端将预测信号与重建差值信号相加得到重建图像块信号。
预测分为帧间预测与帧内预测两种。帧间预测基于当前图像块的时间邻近已编码信息来获取预测信号，帧内预测基于当前图像块的空间邻近已编码信息来获取预测信号。
在帧内编解码技术方案中，编码单元是在编码端或解码端进行编码或解码时操作的图像块。预测单元是编码单元中具有独立预测模式的图像块。预测块是编码单元进行预测操作的图像块，一个预测单元中可能包含多个预测块，这些预测块可使用共同的预测模式(即所在预测单元的预测模式)来进行预测操作。变换单元是编码单元中进行变换操作的图像块。预测块大小一般与变换单元大小相同，这是因为相邻帧内预测块边界部分的预测差值信号的相关性较弱，所以变换单元不应跨越预测块边界。同时考虑到预测块内部差值信号的相关性较强，而大块变换比小块变换能量集中性能更高，所以通常选择与预测块相同大小的变换单元。
在一种基于方形块的帧内编解码技术方案中，可以从码流中获取当前预测单元的四叉树分割标记，并按照标记将当前预测单元迭代地分割为大小不同的方形变换单元。四叉树分割标记为1表示需要进一步分割，标记为0表示停止分割。现有技术使用split_transform_flag作为分割标记，指示当前块是否进行进一步的分割。split_transform_flag可作为独立的语法元素进行编码，也可与其它语法元素进行联合编码。解码端需依次对每一个变换单元进行下列操作：使用变换单元所对应的预测单元的帧内预测模式进行帧内预测操作获取预测信号；对接受到的变换系数进行反变换获取重建预测差值信号；将预测信号与重建预测差值信号相加，得到重建图像信号。
由于该技术方案仅采用方块分割方式得到方形变换单元，并没有考虑频繁出现的条状纹理。因此，当存在条状纹理时，该技术方案压缩效率较低。
发明内容
本发明实施例提供一种基于帧内预测的解码方法和解码装置，能够提高视频图像压缩效率。
本发明实施例提供了一种基于帧内预测的解码方法，其特征在于，包括：为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记，上述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将当前块分割为多个块，该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为多个矩形块或者沿竖直方向分割为多个矩形块，多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等；根据所获取的上述一个或多个分割标记、该分割形状标记和该分割方向标记将当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元；对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。
根据本发明的另一实施例，提供了一种基于帧内预测的解码装置，包括：标记获取模块，用于为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记，上述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将当前块分割为多个块，该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为多个矩形块或者沿竖直方向分割为多个矩形块，多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等；分割模块，用于根据所获取的一个或多个分割标记、该分割形状标记和该分割方向标记将当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元；解码模块，用于对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。
本发明实施例可以通过在同一预测单元内选择将预测单元分割为方形变换单元或者是矩形变换单元，采用一种适应图像帧的条状纹理的可选变换单元(即矩形变换单元)来处理条状纹理，能够提高视频图像压缩效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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1A至图1C是示出根据本发明实施例的编码单元、预测单元和变换单元的示意图。
图2A和图2B是示出根据本发明另一实施例的编码单元、预测单元和变换单元的示意图。
图3是示出根据本发明实施例的基于帧内预测的解码方法的示意性流程图。
图4是示出根据本发明另一实施例的基于帧内预测的解码方法的示意性流程图。
图5示出根据本发明实施例的基于帧内预测的解码装置的示意性结构图。
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。
视频编码器或者解码器广泛的应用于各种电子设备中，例如，移动电话，便携式电脑，MP3/MP4，手持式电脑，摄像机，视频监控设备。视频编码器或者解码器可以通过数字处理电路实现，例如DSP芯片实现，也可以通过处理器(例如CPU)调用软件代码实现。
在新一代视频编解码技术中，提出了一种矩形块的帧内预测模式-短距离帧内预测模式(SDIP)。与基于方形块的帧内预测方法不同，SDIP的预测单元为M×N的矩形块，其中M与N不相等。在解码每一个帧内编码单元时，首先获取1比特的SDIP_flag标记判断是否采用该预测模式。若SDIP_flag为1，则再获取1比特的SDIP_direction标记判断预测单元是沿水平方向或者沿竖直方向进行条状分割。解码端需依次对每一个变换单元进行下列操作：通过使用变换单元所对应的预测单元的帧内预测模式进行帧内预测操作来获取预测信号；通过对接收到的变换系数进行反变换来获取重建预测差值信号；将预测信号与重建预测差值信号相加，得到重建图像信号。
当前编码单元采用SDIP预测编码模式时，每个预测单元需要独立地选择自己的预测模式，因此编码端采用多种分割方式对预测单元进行分割，这会大大增加编码复杂度。
图1A至1C是根据本发明实施例的编码单元、预测单元和变换单元的示意图。
如图1A所示，根据本发明的实施例的编码单元100可以与预测单元110的大小相同，即可以将当前编码单元作为一个预测单元。
如图1B所示，预测单元110首先被分割为四个大小相等的矩形块，如矩形块130。位于图1B顶部的矩形块被进一步分割为四个大小相等的矩形块，如矩形块120。由于矩形块130和矩形块120没有被断续分割，所以它们是分割预测单元110最终得到的多个矩形变换单元中的两个矩形变换单元。类似地，可以采用矩形分割方式对预测单元110进行多个层级的分割得到多个矩形变换单元。
如图1C所示，预测单元110首先被分割为四个大小相等的方形块，如方形块140。位于图1C左下方的方形块再经过两次分割得到方形块150。由于方形块140和方形块150没有被继续分割，所以它们是分割预测单元110最终得到的多个方形变换单元中的两个方形变换单元。类似地，可以采用方形分割方式对预测单元110进行多个层级的分割得到多个方形变换单元。
需要说明的是，这里所描述的矩形块或矩形变换单元可以表示水平方向与竖直方向大小不等的四边形的块或变换单元，这里所描述的方块或方形变换单元可以表示水平方向与竖直方向大小相等的四边形的块或变换单元。
图2A和图2B是示出根据本发明另一实施例的编码单元、预测单元和变换单元的示意图。
如图2A所示，根据本发明另一实施例，可以将当前编码单元200分割为四个等大小的预测单元210，其中分割得到每个预测单元210的宽度与高度分别为当前编码单元200的宽度的二分之一。本领域技术人员知道如何将编码单元分割为四个大小相等的预测单元的方法，这里不再详述。
如图2B所示，根据本发明另一实施例，每一个预测单元210可以进一步分割为多个变换单元。例如，位于图2B左上方的预测单元210采用矩形分割方式，经过两次分割后，得到矩形变换单元220；位于图2B右上方的预测单元210，采用方形分割方式，经过两次分割后，得到方形变换单元230；位于图2B右下方的预测单元210，采用矩形分割，经过一次分割后，得到变换单元240；位于图2B左下方的预测单元210没有经过分割，直接作为方形变换单元250。换句话说，每个预测单元210最终分割为如图2B所示的多个矩形或方形变换单元。
由于根据本发明的实施例减少了预测单元划分方式(即，不使用矩形的预测单元划分方式)，所以可以降低编码端计算复杂度。
图3是示出根据本发明实施例的基于帧内预测的解码方法的示意性流程图。
如图3所示，在310中，为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记，上述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将当前块分割为多个块，该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为多个矩形块或者沿竖直方向分割为多个矩形块，多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等。在320中，根据所获取的上述一个或多个分割标记、该分割形状标记和该分割方向标记将当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元。在330中，对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。
在基于帧内预测的解码过程中，为了得到重建差值信号，要将编码单元分割为变换单元。根据本发明的实施例，例如，可以将编码单元分割为多个预测单元(例如，方形的预测单元)或者将编码单元作为一个预测单元。然后，可以从码流中为每个预测单元获取一个或多个分割标记，其中每个分割标记用于表示是否对与该分割标记相对应的某个图像块进行分割。在确定对该预测单元进行分割的情况下，则可以从码流中获取一个分割形状标记和一个分割方向标记，并根据分割形状标记将该预测单元分割为矩形变换单元或者是方形变换单元。在确定将预测单元分割为矩形变换单元的情况下，根据分割方向标记沿水平方向或者沿竖直方向分割该预测单元。在对该预测单元经过一次或多次分割，得到最终的变换单元后，再对每个变换单元执行解码流程。根据本发明的实施例并不限于此，也可以对不再分割的变换单元进行即时解码操作。由于同一预测单元使用了一个分割形状标记和一个分割方向标记，因此，在同一预测单元内，变换单元的分割方向和分割形状是一致的。
根据本发明的实施例提供的基于帧内预测的解码方法，通过在同一预测单元内选择将预测单元分割为方形变换单元或者是矩形变换单元，从而采用一种适应图像帧的条状纹理的可选变换单元(即矩形变换单元)来处理条状纹理，能够提高视频图像压缩效率。由于根据本发明的实施例减少了预测单元划分方式(即，不使用矩形的预测单元划分方式)，所以可以进一步降低编码端计算复杂度。
下面将结合图1A至1C以及图2A和图2B以及具体的实现方法来描述图3的解码方法。
在310中，为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记，上述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将当前块分割为多个块，该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为多个矩形块或者沿竖直方向分割为多个矩形块，多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等。
根据本发明的实施例，当前块可以是与当前预测单元大小相同的图像块根据本发明的另一实施例，分割得到的所述多个块之一作为下一步分割的当前块。换句话说，对预测单元的分割可以是一个分层级的迭代过程，直到当前块所对应的分割标记指示不再对当前块分割，这时获得的图像块为变换单元，如图1A至图1C以及图2A和图2B所示。
根据本发明的实施例，沿水平方向分割得到的多个矩形块中的每个矩形块(例如，图2B中的矩形变换单元220)的宽度大于高度，并且沿竖直方向分割得到的多个矩形块中的每个矩形块(例如，图2B中的矩形变换单元240)的宽度小于高度。
根据本发明的实施例，在上述一个或多个分割标记中的第一个分割标记指示将当前块分割为多个块的情况下，在获取第一个分割标记之后，从压缩码流中获取一个分割形状标记；并且在一个分割形状标记指示将当前块分割为多个矩形块的情况下，在获取一个分割形状标记之后，从压缩码流中获取一个分割方向标记。换句话说，可以为处于一个预测单元的不同分割层级的图像块获取对应的分割标记，而一个预测单元可以获取一个分割形状标记和一个分割方向标记。另外，在获取第一分割形状标记后再依次获取分割形状标记和分割方向标记，可以提高获取这些标记的效率。当然，根据本发明的实施例并不限于此，可以按其它顺序为同一预测单元获取这些标记。
根据本发明的实施例，例如，在具体实现时，可以在压缩码流的结构中加入语法元素：non_square_transform_flag与non_square_transform_direction。前者表示当前预测单元是否分割为多个矩形变换单元，后者表示采用水平还是竖直条状分割方式来获取多个矩形变换单元。两个语法元素的数值的语义可以按下面方法解释：non_square_transform_flag为1表示将当前预测单元分割为若干个矩形变换单元，non_square_transform_flag为0表示将当前预测单元分割为若干个方形变换单元。non_square_transform_direction为1表示按水平条状分割方式确定矩形变换单元，所谓按水平条状分割方式确定的变换单元，是指变换单元的宽度大于高度。non_square_transform_direction为0表示按竖直条状分割方式确定矩形变换单元。所谓按竖直条状分割方式确定的矩形变换单元是指变换单元的宽度小于高度。根据本发明的实施例以亮度的帧内预测为例进行描述。
解码端可执行下面操作获取non_square_transform_flag与non_square_transform_direction：判断是否从码流中获取non_square_transform_flag，如果是，则按照规定的编码方式执行对应的解析与解码操作从码流中获取non_square_transform_flag，否则将non_square_transform_flag设置为默认值0；如果non_square_transform_flag为1，则按照规定的编码方式执行对应的解析与解码操作从码流中获取non_square_transform_direction。
可以基于下列条件中的至少一项来判断是否从码流中获取non_square_transform_flag：1)所获取split_transform_flag为当前预测单元中第一个split_transform_flag，2)所获取split_transform_flag为1，即指示对当前块分割为多个变换单元，3)当前块大小满足给定限制条件。当然，根据本发明的实施例并不限于此。在本发明的实施例中，假设仅考虑上述第1)项与第2)项作为判断条件来进行描述。
与上述解码端操作对应的伪代码语法表格如表1所示：
表1
代码语法表格表示 语法元素编码方式
if(split_transform_flag){
non_square_transform_flag u(1)|ae(v)
if(non_square_transform_flag)
non_square_transform_direction u(1)|ae(v)
}
其中标记split_transform_flag表示当前预测单元中的第一个split_transform_flag。标记split_transform_flag取值可按照本领域中的常规方法确定。表中u(1)表示作为1比特无符号整型变量进行编码，即直接写入码流；ae(v)表示基于上下文模型的二进制熵编码方式。
需注意的是，根据本发明实施例的语法元素non_square_transform_flag与non_square_transform_direction的语义也可以有用其它解释方法。例如，non_square_transform_flag为1表示将当前预测单元分割为若干个方形变换单元，non_square_transform_flag为0表示将当前预测单元分割为若干个矩形变换单元。non_square_transform_direction为1表示按竖直条状分割方式确定矩形变换单元，non_square_transform_direction为0表示按水平条状分割方式确定矩形变换单元。语义解释方法不同时，解码流程需进行相应的改变。本领域技术人员根据本发明实施例知道如何进行这样的改变，在此不再赘述。
在320中，根据所获取的上述一个或多个分割标记、该分割形状标记和该分割方向标记将当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元。
根据本发明的实施例，在上述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记指示将当前块分割为多个块的情况下，按照分割方向标记对应的分割方向将当前块分割成多个与分割形状标记对应的方形块或矩形块。
具体来说，在该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块情况下，将当前块分割为四个大小相等的方形块，其中四个大小相等的方形块中的每个方形块的宽度或高度分别为当前块的宽度或高度的二分之一。
在该分割形状标记指示将当前块分割为多个矩形块的情况下，根据该分割方向标记将当前块进一步分割为四个大小相等的矩形块。在该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为多个矩形块的情况下，将当前块沿水平方向分割为四个大小相等的矩形块，其中四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的宽度与当前块的宽度相同，并且四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的高度为当前块的高度的四分之一。
进一步，在该分割方向标记指示将当前块沿竖直方向分割为多个矩形块的情况下，将当前块沿竖直方向分割为四个大小相等的矩形块，其中四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的高度与当前块的高度相同，并且四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的宽度为当前块的宽度的四分之一。
根据本发明的实施例，在具体实现时，例如，在执行该解码流程之前，当前预测单元中所有变换单元分割标记split_transform_flag、矩形变换单元标记non_square_transform_flag以及矩形变换单元分割方向标记non_square_transform_direction都已经从码流中获取，并可用于该解码流程。在对当前预测单元进行分割之前，当前块即是当前预测单元。对当前预测单元进行分割之后，当前块可以是分割得到任一图像块。
根据本发明的实施例，可以首先获取各输入参数：亮度位置(xB，yB)，该位置表示当前块左上角像素相对于当前图像左上角像素的位移；当前块宽度的对数表示log2TrafoWidth与高度的对数表示log2TrafoHeight；当前块相对于当前编码单元的层级深度trafoDepth；当前块所使用的帧内预测模式intraPredMode；当前块的色彩分量索引cIdx，cIdx为0表示亮度分量，cIdx为1或2表示色度分量。在non_square_transform_flag为0时，log2TrafoWidth与log2TrafoHeight相等，此时将这两个变量记作log2TrafoSize。这里，log2TrafoWidth表示以2为底对宽度求对数，例如，4×4块的log2TrafoWidth的值为2，而8×8块的log2TrafoWidth为3。log2TrafoSize表示以2为底对方形块的边长求对数。
根据本发明的实施例，在当前块split_transform_flag为1时，即在需要对当前块进行分割时，进行如下处理。
首先，设置分割得到的四个块的位置信息。分割得到四个块的左上角亮度位置分别记做(xB，yB)、(xB1，yB1)、(xB2，yB2)和(xB3，yB3)。在non_square_transform_flag为1且non_square_transform_direction为1时，将xB1，xB2，xB3都设置为xB，将yB1设置为yB+((1＜＜log2TrafoHeight)＞＞2)，将yB2设置为yB1+((1＜＜log2TrafoHeight)＞＞2)，将yB3设置为yB2+((1＜＜log2TrafoHeight)＞＞2)；在non_square_transform_flag为1且non_square_transform_direction为0时，将yB1，yB2，yB3都设置为yB；将xB1设置为xB+((1＜＜log2TrafoWidth)＞＞2)，将xB2设置为xB1+((1＜＜log2TrafoWidth)＞＞2)，将xB3设置为xB2+((1＜＜log2TrafoWidth)＞＞2)；在non_square_transform_flag为0时，将xB2设置为xB，将xB1与xB3设置为xB+((1＜＜log2TrafoSize)＞＞1)，将yB1设置为yB，将yB2与yB3设置为yB+((1＜＜log2TrafoSize)＞＞1)。这里，1＜＜x指把二进制数1向左移x位，例如，1＜＜2表示二进制100，x＞＞2表示将二进制数x向右移2位，例如，100＞＞2表示二进制数1。
其次，对分割得到的四个块进行处理。首先处理四个块中的第一个块，需要设置如下输入参数：亮度位置(xB，yB)为(xB，yB)以及块宽度对数表示log2TrafoWidth和高度对数表示log2TrafoHeight。具体设置方法为：在non_square_transform_flag为1且non_square_transform_direction为1时，将log2TrafoHeight设置为log2TrafoHeight-2，log2TrafoWidth保持不变；在non_square_transform_flag为1且non_square_transform_direction为0时，将log2TrafoWidth设置为log2TrafoWidth-2，log2TrafoHeight保持不变；在non_square_transform_flag为0时，将log2TrafoWidth与log2TrafoHeight设置为log2TrafoWidth-1；设置当前块的层级深度trafoDepth为trafoDepth+1；设置帧内预测模式intraPredMode为intraPredMode(即保持帧内预测模式不变)；设置色彩分量索引cIdx为cIdx(即保持色彩分量索引不变)。
处理四个块中第二个块与上述处理四个块中的第一个块的方法相似，不同之处在于设置亮度位置(xB，yB)为(xB1，yB1)。处理四个块中第三个块与上述处理四个块中的第一个块的方法相似，不同之处在于设置亮度位置(xB，yB)为(xB2，yB2)。处理四个块中第四个块。与上述处理四个块中的第一个块的方法相似，不同之处在于设置亮度位置(xB，yB)为(xB3，yB3)。
使用上述输入参数，可以迭代执行上述设置分割得到四个块的位置信息的步骤以及处理四个块的步骤。
在330中，对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。
根据本发明的实施例，在上述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记指示不对当前块做进一步分割的情况下，对最终分割得到的每个方形变换单元或者矩形变换单元。
根据本发明的实施例，根据每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及由所在的预测单元确定的帧内预测模式，获取每个方形变换单元或者矩形变换单元的预测信号，根据每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、每个方形变换单元或者矩形变换单元的宽度和高度以及所在的分割层级深度，获取每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建预测差值信号，并且根据预测信号和重建预测差值信号，获得每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建信号。
根据本发明的实施例，例如，可以在与当前块对应的split_transform_flag为0时，确定当前块为分割得到的最终变换单元，并且进行如下解码过程。这里，仍然以亮度为例进行描述。
首先设置当前块的大小。这时，当前块可以是方形变换单元或矩形变换单元。可以使用(nW)×(nH)表示当前块的大小，其中nW表示当前块沿水平方向亮度分量采样点数，nH表示当前块沿竖直方向亮度分量采样点数。在当前块为方形变换单元时，nW与nH相等。在当前块为矩形变换单元时，nW与nH不等。nW与nH可以通过下面的方法来设置：在non_square_transform_flag为0时，设置nW与nH为(1＜＜log2TrafoSize)；否则，设置nW为1＜＜log2TrafoWidth，并且设置nH为1＜＜log2TrafoHeight。
其次，获取当前块的预测信号。将当前块的亮度位置(xB，yB)、当前块的帧内预测模式intraPredMode、当前块的宽度nW与高度nH、当前块的色彩分量cIdx做为输入，调用帧内预测模块获取(nW)×(nH)大小的预测信号矩阵。
然后，获取当前块重建预测差值信号。将当前块亮度位置(xB，yB)、当前块层级深度trafoDepth、当前块色彩分量cIdx、当前块宽度nW与高度nH作为输入，调用缩放与变换模块获取(nW)×(nH)大小的重建差值信号矩阵。
接下来，获取当前块重建信号。将(nW)×(nH)大小的预测信号矩阵与(nW)×(nH)大小的重建差值信号矩阵相加，获得(nW)×(nH)大小的重建信号矩阵。
最后，将当前块重建信号放入重建图像中对应位置。将(nW)×(nH)大小的重建信号矩阵放入重建图像中亮度位置(xB，yB)所标记的对应位置。
需注意的是，可以有多种方法达到与上述解码过程相同的执行结果，这里不一一列举。另外，本发明实施例可用于处理图像亮度分量，也可用于处理图像色度分量，还可同时用于处理图像亮度分量与色度分量。
可见，根据本发明的实施例可以对基于帧内预测的解码方法的语法进行改动，即对码流结构进行了修改：添加了语法元素non_square_transform_flag与non_square_transform_direction，并且修改了相应的解码端解析操作。解码流程中根据non_square_transform_flag与non_square_transform_direction取值选择处理相应的处理流程，不仅能够实现矩形变换单元，与四叉树变换分割方式兼容，可以看作四叉树变换分割方式的一种变化。因此无论在语法描述方法与还是实现方面都更为简单。
根据本发明实施例提供的基于帧内预测的方法，通过在同一预测单元内选择将预测单元分割为方形变换单元或者是矩形变换单元，从而采用一种适应图像帧的条状纹理的可选变换单元(即矩形变换单元)来处理条状纹理，能够提高视频图像压缩效率。由于根据本发明的实施例减少了预测单元划分方式(即，不使用矩形的预测单元划分方式)，所以可以进一步降低编码端计算复杂度。
图4是示出根据本发明另一实施例的基于帧内预测的解码方法的示意性流程图。根据本发明的实施例，可以将编码单元分割为多个预测单元，然后对每个预测单元迭代执行类似的操作。
如图4所示，在405中，为当前预测单元从视图像的压缩码流中获取第一个分割标记。
在410中，判断第一个分割标记是否为1。如果是，则执行415，否则，执行460。
在415中，为当前预测单元从视图像的压缩码流中获取一个分割形状标记和一个分割方向标记。
在420中，判断分割形状标记指示将当前块分割为矩形块还是方形块。如果分割为矩形，则执行425。如果分割为方形块，则执行440。
在425中，判断分割方向标记指示沿水平方向还是竖直方向分割当前块。如果沿水平方向分割，则执行430。如果沿竖直方向分割，则执行435。
在430中，沿水平方向将当前块分割为矩形块，并继续执行450。
在435中，沿竖直方向将当前块分割为矩形块，并继续执行455。
在440中，将当前块分割为方形块，并继续执行445。
在445中，判断与分割的方形块对应的分割标记是否为1。如果是，则执行465，否则执行460。
在450中，判断与沿水平方向分割的矩形块对应的分割标是否为1。如果是，则执行470，否则，执行460。
在455中，判断与沿竖直方向分割的矩形块对应的分割标记是否为1。如果是，则执行470，否则，执行460。
在460中，对当前块执行解码，并继续执行475。
在465中，将分割后的方形块作为当前块，并继续执行420。
在470中，将分割后的矩形块作为当前块，并继续执行420。
在475中，判断当前块是否为预测单元的最后一个。如果是，则执行485，否则，执行480。
在480中，将下一图像块作为前块，并继续执行420。
在485中将下一预测单元作为当前预测单元，并继续执行步骤405。可以依次对每个预测单元执行该解码过程。当然，本发明的实施例并不限于此，也可以同时对多个预测单元执行上述解码过程，在这种情况下，在475的判断结果为当前块为预测单元的最后一个时，结束当前预测单元的解码流程。
需要说明的是，根据本发明的实施列并不限于上述执行顺序，例如，可以在对预测单元分割得到所有变换单元之后再同时执行解码操作。另外，在预测单元的大小与编码单元的大小相同的情况下，可以省略485。
在根据本发明的实施例中，通过在同一预测单元内选择将预测单元分割为方形变换单元或者是矩形变换单元，从而采用一种适应图像帧的条状纹理的可选变换单元(即矩形变换单元)来处理条状纹理，能够提高视频图像压缩效率。由于根据本发明的实施例减少了预测单元划分方式(即，不使用矩形的预测单元划分方式)，所以可以进一步降低编码端计算复杂度。
图5是示出根据本发明实施例的基于帧内预测的解码装置500的示意性结构图。图5的装置500包括标记获取模块、分割模块520以及解码模块530。
标记获取模块510用于为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记，上述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记用于指示是否将当前块分割为多个块，该分割形状标记指示将当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，该分割方向标记指示将当前块沿水平方向分割为多个矩形块或者沿竖直方向分割为多个矩形块，多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等。
分割模块520用于根据所获取的上述一个或多个分割标记、上述分割形状标记和上述分割方向标记将当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元。
解码模块530用于对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程。
根据本发明的一个实施例，当前块是与当前预测单元大小相同的图像块。
根据本发明的一个实施例，分割得到的多个块之一作为下一步分割的当前块。
根据本发明的一个实施例，标记获取模块510在上述一个或多个分割标记中的第一个分割标记指示将当前块分割为多个块的情况下，在获取第一个分割标记之后，从压缩码流中获取一个分割形状标记；并且在该分割形状标记指示将当前块分割为多个矩形块的情况下，在获取该分割形状标记之后，从压缩码流中获取一个分割方向标记。
根据本发明的一个实施例，分割模块520在一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记指示将当前块分割为多个块的情况下，按照分割方向标记对应的分割方向将当前块分割成多个与分割形状标记对应的方形块或矩形块。
根据本发明的一个实施例，解码模块530在所述一个或多个分割标记中与当前块相对应的分割标记指示不对当前块做进一步分割的情况下，对最终分割得到的每个方形变换单元或者矩形变换单元。
根据本发明的一个实施例，解码单元530根据每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及由所在的预测单元确定的帧内预测模式，获取每个方形变换单元或者矩形变换单元的预测信号，根据每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、每个方形变换单元或者矩形变换单元的宽度和高度以及所在的分割层级深度，获取每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建预测差值信号，并且根据预测信号和重建预测差值信号，获得每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建信号。
本发明实施例提供的确码装置500的标记获取模块510、分割模块520和解码单元530的上述和其他操作和/或功能可以参考上述图3的方法的310、320和330，为了避免重复，在此不再赘述。
根据本发明实施例提供的基于帧内预测的解码装置，通过在同一预测单元内选择将预测单元分割为方形变换单元或者是矩形变换单元，从而采用一种适应图像帧的条状纹理的可选变换单元(即矩形变换单元)来处理条状纹理，能够提高视频图像压缩效率。由于根据本发明的实施例减少了预测单元划分方式(即，不使用矩形的预测单元划分方式)，所以可以进一步降低编码端计算复杂度。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的分割，仅仅为一种逻辑功能分割，实际实现时可以有另外的分割方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种基于帧内预测的解码方法，其特征在于，包括：
为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记，所述一个或多个分割标记中与所述当前预测单元中的当前块相对应的分割标记用于指示是否将所述当前块分割为多个块，所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，所述一个分割方向标记指示将所述当前块沿水平方向分割为所述多个矩形块或者沿竖直方向分割为所述多个矩形块，所述多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，所述多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等，所述预测单元是编码单元中具有独立帧内预测模式的图像块，所述编码单元是在编码端或解码端进行编码或解码时操作的图像块；
根据所获取的所述一个或多个分割标记、所述一个分割形状标记和所述一个分割方向标记将所述当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元；
对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程，以使用所述方形变换单元或矩形变换单元所对应的预测单元的帧内预测模式进行帧内预测操作获取预测信号。
2.根据权利要求1所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述当前块是与所述当前预测单元大小相同的图像块。
3.根据权利要求1所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，分割得到的所述多个块之一作为下一步分割的当前块。
4.根据权利要求1所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述沿水平方向分割得到的所述多个矩形块中的每个矩形块的宽度大于高度，并且所述沿竖直方向分割得到的所述多个矩形块中的每个矩形块的宽度小于高度。
5.根据权利要求1所述基于帧内预测的解码方法，其特征在于，
在所述一个或多个分割标记中的第一个分割标记指示将所述当前块分割为多个块的情况下，在获取所述第一个分割标记之后，从所述压缩码流中获取所述一个分割形状标记；
在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个矩形块的情况下，在获取所述一个分割形状标记之后，从所述压缩码流中获取所述一个分割方向标记。
6.根据权利要求1所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述根据所获取的所述一个或多个分割标记、所述一个分割形状标记和所述一个分割方向标记将所述当前预测单元分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元包括：
在所述一个或多个分割标记中与所述当前块相对应的分割标记指示将所述当前块分割为多个块的情况下，按照所述分割方向标记对应的分割方向将所述当前块分割成多个与分割形状标记对应的方形块或矩形块。
7.根据权利要求6所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述按照所述分割方向标记对应的分割方向将所述当前块分割成多个与分割形状标记对应的方形块或矩形块包括：
在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为所述多个方形块情况下，将所述当前块分割为四个大小相等的方形块，其中所述四个大小相等的方形块中的每个方形块的宽度或高度分别为所述当前块的宽度或高度的二分之一；
在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为所述多个矩形块的情况下，根据所述一个分割方向标记将所述当前块进一步分割为四个大小相等的矩形块。
8.根据权利要求7中所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个矩形块的情况下，根据所述一个分割方向标记将当前块分割为四个大小相等的矩形块包括：
在所述一个分割方向标记指示将所述当前块沿水平方向分割为所述多个矩形块的情况下，将所述当前块沿水平方向分割为四个大小相等的矩形块，其中所述四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的宽度与所述当前块的宽度相同，并且所述四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的高度为所述当前块的高度的四分之一；
在所述一个分割方向标记指示将所述当前块沿竖直方向分割为所述多个矩形块的情况下，将所述当前块沿竖直方向分割为四个大小相等的矩形块，其中所述四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的高度与所述当前块的高度相同，并且所述四个大小相等的矩形块中的每个矩形块的宽度为所述当前块的宽度的四分之一。
9.根据权利要求1所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，所述对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程：
在所述一个或多个分割标记中与所述当前块相对应的分割标记指示不对所述当前块做进一步分割的情况下，对最终分割得到的每个方形变换单元或者矩形变换单元执行解码流程。
10.根据权利要求9所述的基于帧内预测的解码方法，其特征在于，根据所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及由所在的预测单元确定的帧内预测模式，获取所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的预测信号，根据所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及所在的分割层级深度，获取所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建预测差值信号，并且根据所述预测信号和所述重建预测差值信号，获得所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建信号。
11.一种基于帧内预测的解码装置，包括：
标记获取模块，用于为当前预测单元从视频图像的压缩码流中获取一个或多个分割标记、一个分割形状标记和一个分割方向标记，所述一个或多个分割标记中与所述当前预测单元中的当前块相对应的分割标记用于指示是否将所述当前块分割为多个块，所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个方形块或者分割为多个矩形块，所述一个分割方向标记指示将所述当前块沿水平方向分割为所述多个矩形块或者沿竖直方向分割为所述多个矩形块，所述多个方形块中的每个方形块的宽度与高度相等，所述多个矩形块中的每个矩形块宽度与高度不相等，所述预测单元是编码单元中具有独立帧内预测模式的图像块，所述编码单元是在编码端或解码端进行编码或解码时操作的图像块；
分割模块，用于根据所获取的所述一个或多个分割标记、所述一个分割形状标记和所述一个分割方向标记将所述当前预测单元最终分割为多个方形变换单元或多个矩形变换单元；
解码模块，用于对最终分割得到的多个方形变换单元中的每个方形变换单元或最终分割得到的多个矩形变换单元中的每个矩形变换单元执行解码流程，以使用所述方形变换单元或矩形变换单元所对应的预测单元的帧内预测模式进行帧内预测操作获取预测信号。
12.根据权利要求11所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，所述当前块是与所述当前预测单元大小相同的图像块。
13.根据权利要求11所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，分割得到的所述多个块之一作为下一步分割的当前块。
14.根据权利要求11所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，所述标记获取模块在所述一个或多个分割标记中的第一个分割标记指示将所述当前块分割为多个块的情况下，在获取所述第一个分割标记之后，从所述压缩码流中获取所述一个分割形状标记；并且在所述一个分割形状标记指示将所述当前块分割为多个矩形块的情况下，在获取所述一个分割形状标记之后，从所述压缩码流中获取所述一个分割方向标记。
15.根据权利要求14所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，所述分割模块在所述一个或多个分割标记中与所述当前块相对应的分割标记指示将所述当前块分割为多个块的情况下，按照所述分割方向标记对应的分割方向将所述当前块分割成多个与分割形状标记对应的方形块或矩形块。
16.根据权利要求11所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，所述解码模块在所述一个或多个分割标记中与所述当前块相对应的分割标记指示不对所述当前块做进一步分割的情况下，对最终分割得到的每个方形变换单元或者矩形变换单元执行解码流程。
17.根据权利要求16所述的基于帧内预测的解码装置，其特征在于，根据所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及由所在的预测单元确定的帧内预测模式，获取所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的预测信号，根据所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的位置、宽度和高度以及所在的分割层级深度，获取所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建预测差值信号，并且根据所述预测信号和所述重建预测差值信号，获得所述每个方形变换单元或者矩形变换单元的重建信号。
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