CN103024386B - 一种头信息编解码、解码方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种视频编码中头信息的编解码方法及装置，该方法包括：编码端，编码单元类型得到二元码，先转化成编码单元类型编号，对编码单元类型的编号进行二值化，二值化的方法采用截断二元码；将图像编码模板分为第一层和第二层图像编码模板，第一层用以标识整个编码块是否有残差数据，第二层用以标识每个子块是否有残差系数；先编码第一层，根据第一层的值，确定是否执行以下过程；编码变换块大小标志位；根据第一层的值和变换块的大小标志位决定第二层的编码；根据第二层的数值，决定当前图像子块是否有残差系数，如果有残差系数则执行残差系数的编码过程，否则，结束。解码端，头信息的解析过程是编码端的编码过程的逆过程。

Description

一种头信息编解码、解码方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种头信息编码、解码方法及装置。

背景技术

在高效视频编码标准和下一代AVS标准AVS2.0中，编码单元（CodingUnit，CU）是视频编码的基本单元。编码单元的采用四叉递归划分模式，编码单元最大可达64x64，如图1所示。对每个编码单元，做预测、变换量化、熵编码、环路滤波以编码。其中编码单元在做预测的时候，编码单元可以被划分成不同大小的预测单元（PredictionUnit，PU），预测单元是预测的基本单元。编码单元中帧内预测单元的划分如图2所示。然后对编码单元中预测得到的残差进行变换量化，变换以变换单元为单位，变换单元的划分如图3所示。残差系数系数的编码也是以变换单元为单位的，首先需要编码该变换单元内部是否有编码系数的标志位，如果有则需要编码残差系数，否则跳过残差系数的编码。编码单元、预测单元、变换单元的模式、每个变换单元的块内是否有编码系数的标志位、编码系数都需要传送给解码端。其中前面4项可归纳为编码单元的头信息，最后一项成为系数信息。

在AVS2中，一个视频帧可以被编码成I帧、P帧、B帧。其中，I帧中的编码单元只能采用帧内预测模式；P帧的编码单元既有帧内预测模式也有帧间预测模式，但是在帧间预测时只允许最多有1个(前向)mv；B帧中的编码单元除了可以采用P帧中的编码模式外，它还允许有direct模式、对称模式和两个mv的编码模式。对于不用的帧类型，编码模式呈现不同的统计特性。因此，P帧中的模式编码与B帧中不同。P、B帧中的CUtype二值化方案分别如表1、2所示。其中nLx2N、nRx2N划分在CUtype编码时与Nx2N相同；其中2NxnL、2NxnR划分在CUtype编码时与2NxN相同。

表1.P帧中CUtype的二值化方案

一个变换块中是否有编码数据用变换块编码模板（ctp）来标识。对于一个2Nx2N的编码单元中的亮度块，可以采用两种尺寸的变换块：2Nx2N、NxN。若采用2Nx2N的变换，一个亮度块只需要编码1位ctp；采用NxN的变换，一个亮度块需要编码4位ctp。对于两个色度块，各编码1位ctp。

由于递归结构、非对称的CUtype类型（AMP）及其他一些技术的的采用，CUtype的分布与AVS1.0中仅有16x16MB的情况已经不再一样。得益于AVS2中更先进的技术，在AVS2中，预测值会更加准确。如果预测值变得更加准确，那么P、B帧中的intra模式会比原先大大减少，skip模式会增加。CUtype的分布也较AVS1.0不同了。而且，准确的预测会导致很多编码单元中都没有编码数据。如果编码整个CU块中是否有编码数据，即编码整个CU的ctp是否为0，就可以跳过每个子块的ctp位的编码，同时变换块大小的标志位编码也可以跳过了。

发明内容

为了克服现有技术结构的不足,本发明提供一种头信息编码、解码方法及装置。

为了解决现有技术问题，本发明实施例公开了一种视频编码中头信息的编码方法，包括以下步骤：

编码编码单元类型得到二元码，编码单元类型先转化成编码单元类型编号，对编码单元类型的编号进行二值化，二值化的方法采用截断二元码；

将图像编码模板分为第一层图像编码模板和第二层图像编码模板，第一层图像编码模板用以标识整个编码块是否有残差数据，第二层图像编码模板用以标识每个子块是否有残差系数；

先编码第一层图像编码模板；

根据第一层图像编码模板的值，确定是否执行以下过程；

编码变换块大小标志位；

根据第一层图像编码模板的值和变换块的大小标志位决定第二层图像编码模板的编码；

根据第二层图像编码模板的数值，决定当前图像子块是否有残差系数，如果有残差系数则执行残差系数的编码过程，否则，结束。

进一步，作为优选，所述第一层图像编码模板有1位，标识整个编码块是否有编码系数；第二层图像编码模板最多有m位，标识编码块的m个子块是否有编码系数。

本发明还公开了一种视频编码中头信息的解码方法，包括以下步骤：

解码编码单元类型得到二元码，得到对应的编码单元类型；

先解析第一层图像编码模板；

根据第一层图像编码模板的值，确定是否执行以下过程；

解析变换块大小；

根据第一层图像编码模板的值和变换块的大小决定第二层图像解码模板的解析；

根据第二层图像编码模板的数值，决定当前图像子块是否有残差系数，如果有残差系数则执行残差系数的解析过程；否则结束。

进一步，作为优选，根据第一层图像编码模板来解析变换块大小标志位。

进一步，作为优选，如果解析第一层图像编码模板得到当前块没有编码数据，则无需解析变换块大小标志位，无需解析第二层图像编码模板，无需解析图像块的编码系数。

进一步，作为优选，变换块大小标志位为1位，解析该位，根据该位的值来确定图像编码子块的个数m。

进一步，作为优选，对于4:2:0格式的视频，如果解析得到的变换块大小标志位为1，则m的值为6；如果解析得到的变换块尺寸标志位为0，则m的值为3。

进一步，作为优选，先解析色度子块的图像编码模板，根据变换块大小标志位的值再解析亮度子块的图像编码模板。

进一步，作为优选，还包括先解析色度子块的图像编码模板，如果第一层图像编码模板表明有编码系数，变换块大小标志位的值0，且色度编码模板表明没有色度编码系数，则无需解析亮度子块的图像编码模板，此时亮度子块一定有编码系数；否则需要编码亮度子块的图像编码模板。

本发明还公开了一种头信息编码装置，包括以下部件：

编码单元类型编码模块，编码编码单元类型的二元码；

第一层图像编码模板编码模块，编码第一层图像编码模板的值，根据该值确定是否进行下面的过程；

变换块尺寸编码模块，根据所述变换块的尺寸确定第二层图像编码模板的编码方法，对于4:2:0格式的视频，如果该值为1，表示子块的个数为6，若为0，表示子块个数为3；

第二层图像编码模板的编模块，根据子块的个数m，先编码色度子块的图像编码模板，再编码亮度的图像编码模板。

本发明还公开了一种头信息解码装置，包括以下部件：

编码单元类型解码单元，解码编码单元类型的二元码；

第一层图像编码模板的解码模块，解码第一层图像编码模板的值，根据该值确定是否进行下面的过程；

变换块尺寸解码模块，根据所述变换块的尺寸确定第二层图像编码模板的解码方法，对于4:2:0格式的视频，如果该值为1，表示子块的个数为6，若为0，表示子块个数为3；

第二层图像编码模板的解码模块，根据子块的个数m，先解码色度子块的图像编码模板，再解码亮度的图像编码模板。

进一步，作为优选，所述第一层图像编码模板有1位，解析该位的值，若为0，则表示整个编码块都没有编码系数，则无需进行变换块尺寸解码模块、第二层图像编码模板的解码模块已经编码系数解码模块。

进一步，作为优选，如果变换块大小标志位为1位，解析该位，根据该位的值来确定图像编码子块的个数m。

进一步，作为优选，先解析色度子块的图像编码模板，根据变换块大小标志位的值再解析亮度子块的图像编码模板。

进一步，作为优选，先解析色度子块的图像编码模板，如果第一层图像编码模板表明有编码系数，变换块尺寸标志位的值0，且色度编码模板表明没有色度编码系数，则无需解析亮度子块的图像编码模板，此时亮度子块一定有编码系数；否则需要编码亮度子块的图像编码模板。

本发明的有益效果是：可以使得编码类型的编码更符合下一代视频编码标准中的大块划分、多层次的变换块尺寸等一些其他技术，提高了编码效率，同时多层次的图像编码模板还可以提前跳过一些不必要的低层次的图像编码模板和变换块尺寸的编解码，简化编解码操作。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1为编码单元划分的示意图。

图2为编码单元类型的示意图。

图3为变换块划分的示意图。

图4为本发明头信息编码流程图。

图5为本发明头信息编码装置的结构示意图。

具体实施方式

参照图1-5对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图4所示，为本发明实施例头信息编码方法流程图，包括以下步骤：

S41、编码编码单元类型；

S42、编码第一层图像编码模板；

S43、根据第一层编码的值确定是否执行步骤S44-48；

S44、编码变换块大小标志位，根据变换块尺寸标志位确定第二层编码模板的编码关系；

S45、先编码色度的图像编码模板，采用变长编码；

S46、根据变换块尺寸标志位和色度的图像编码模板值确定是否编码亮度编码模板，若变换块尺寸为0，色度编码模板的值为0，则跳过步骤S47；

S47、编码亮度图像编码模板，按图像块的个数一位一位编码；

S48、根据第二层图像编码模板关系编码编码系数。

优选的，编码单元类型解析过程，解析二元码过程的终止条件是解析得到指定的1位码字或者解析得到的二元码的位数达到给定值。

优选的，所述指定的1位码字为1；所述的给定的位数对于P帧而言是5，对于B帧而言是6。

优选的，所述的二元码和编码单元类型编号以及编码单元类型的对应关系如表1所示。编码单元类型转化成编码单元类型编号的依据是对应编码单元类型被选为最优编码单元类型的概率。

优选的，第一层图像编码模板，有1位，标识整个编码块是否有编码系数。

优选的，根据图像编码模板的第一层关系来解析变换块尺寸的标志位，如果解析得到图像编码模板的第一层关系得到当前块没有编码数据，则无需将解析变换块尺寸的标志位，无需解析图像编码模板的第二层关系，并且无需解析图像块的编码系数。

优选的，解析1位变换块尺寸标志位，根据该位的值来确定图像编码子块的个数m。如果解析得到的变换块尺寸标志位为1，则m的值为6（4:2:0格式的视频）；如果解析得到的变换块尺寸标志位为0，则m的值为3（4:2:0格式的视频）。

优选的，第二层图像编码模板关系解析模块中，最多解析有m位，标识编码块的m个子块是否有编码系数。

优选的，先解析色度子块的图像编码模板，根据变换块尺寸标志位的值再解析亮度子块的图像编码模板。先解析色度子块的图像编码模板，如果第一层图像编码模板表明有编码系数，变换块尺寸标志位的值0，且色度编码模板表明没有色度编码系数，则无需解析亮度子块的图像编码模板，此时亮度子块一定有编码系数；否则需要编码亮度子块的图像编码模板。

如图5所示，一种头信息编码装置，包括以下部件：

编码单元类型编码模块51，编码编码单元类型的二元码；

第一层图像编码模板编码模块52，编码第一层图像编码模板的值，根据该值确定是否进行下面的过程；

变换块尺寸编码模块53，根据所述变换块的尺寸确定第二层图像编码模板的编码方法，对于4:2:0格式的视频，如果该值为1，表示子块的个数为6，若为0，表示子块个数为3；

第二层图像编码模板的编模块54，根据子块的个数m，先编码色度子块的图像编码模板，再编码亮度的图像编码模板。

一种头信息解码装置，包括以下部件：

编码单元类型解码模块，解码编码单元类型的二元码；

第一层图像编码模板的解码模块，解码第一层图像编码模板的值，根据该值确定是否进行下面的过程；

变换块尺寸解码模块，根据所述变换块的尺寸确定第二层图像编码模板的解码方法，对于4:2:0格式的视频，如果该值为1，表示子块的个数为6，若为0，表示子块个数为3；

第二层图像编码模板的解码模块，根据子块的个数m，先解码色度子块的图像编码模板，再解码亮度的图像编码模板。

实验结果：

本发明实施例在RD1.0（AVS2标准的参考软件）上完成技术实现。在实验中，采用AVS2的通用测试条件，测试长度为2s序列，层次B帧的配置。实验平台是Intel(R)Xeon(R)CPUX56602.80GHZ2.79GHZ23.9G内存。表2表示采用本发明头信息编码方法的编码性能。1080p、WVGA、WQVGA、720p分别表示分辨率为1920x1080、832x480、416x240、1280x720的测试序。编码性能的度量采用BD-rate，即在相同编码质量的情况下的码率节省。从实验结果来看，采用本发明实施例上述方案，相对于原编码器，在相同编码质量时，平均节省0.4%的码率。

表2.编码性能

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (13)

1.一种视频编码中头信息的编码方法，其特征在于，包括以下步骤：编码编码单元类型得到二元码，编码单元类型先转化成编码单元类型编号，对编码单元类型编号进行二值化，二值化的方法采用截断二元码；

将图像编码模板分为第一层图像编码模板和第二层图像编码模板，第一层图像编码模板用以标识整个编码块是否有残差数据，第二层图像编码模板用以标识每个子块是否有残差系数；其中：

所述第一层图像编码模板有1位，标识整个编码块是否有编码系数；第二层图像编码模板最多有m位，标识编码块的m个子块是否有编码系数；

先编码第一层图像编码模板；

根据第一层图像编码模板的值，确定是否执行以下过程；

编码变换块大小标志位，该位的值用于确定图像编码子块的个数；根据第一层图像编码模板的值和变换块大小标志位决定第二层图像编码模板的编码；

根据第二层图像编码模板的数值，决定当前图像子块是否有残差系数，如果有残差系数，则执行残差系数的编码过程；否则结束。

2.一种视频编码中头信息的解码方法，其特征在于，包括以下步骤：解码二元码得到编码单元类型编号，转化后得到相应的编码单元类型；

将图像编码模板分为第一层图像编码模板和第二层图像编码模板，第一层图像编码模板用以标识整个编码块是否有残差数据，第二层图像编码模板用以标识每个子块是否有残差系数；

先解析第一层图像编码模板；

根据第一层图像编码模板的值，确定是否执行以下过程；

解析变换块大小标志位，所述变换块大小标志位为1位，解析该位，根据该位的值来确定图像编码子块的个数m；

根据第一层图像编码模板的值和变换块大小标志位决定第二层图像编码模板的解析；

根据第二层图像编码模板的数值，决定当前图像子块是否有残差系数，如果有残差系数则执行残差系数的解析过程；否则结束。

3.根据权利要求2所述视频编码中头信息的解码方法，其特征在于，根据第一层图像编码模板来解析变换块大小标志位。

4.根据权利要求2所述视频编码中头信息的解码方法，其特征在于，如果解析第一层图像编码模板得到当前块没有编码数据，则无需解析变换块大小标志位，无需解析第二层图像编码模板，无需解析图像块的编码系数。

5.根据权利要求2所述视频编码中头信息的解码方法，其特征在于，对于4:2:0格式的视频，如果解析得到的变换块大小标志位为1，则m的值为6；如果解析得到的变换块大小标志位为0，则m的值为3。

6.根据权利要求2所述视频编码中头信息的解码方法，其特征在于，先解析色度子块的图像编码模板，根据变换块大小标志位的值再解析亮度子块的图像编码模板。

7.根据权利要求2所述视频编码中头信息的解码方法，其特征在于，还包括先解析色度子块的图像编码模板，如果第一层图像编码模板表明有编码系数，变换块大小标志位的值0，且色度编码模板表明没有色度编码系数，则无需解析亮度子块的图像编码模板，此时亮度子块一定有编码系数；否则需要解析亮度子块的图像编码模板。

8.一种头信息编码装置，其特征在于，包括以下部件：

编码单元类型编码模块，编码编码单元类型的二元码；

第一层图像编码模板编码模块，编码第一层图像编码模板的值，根据该值确定是否解析变换块尺寸标志位；

变换块尺寸编码模块，根据所述变换块尺寸标志位确定第二层图像编码模板的编码方法，对于4:2:0格式的视频，如果该位的值为1，表示子块的个数为6；若为0，表示子块个数为3；

第二层图像编码模板的编码模块，根据子块的个数m，先编码色度子块的图像编码模板，再编码亮度子块的图像编码模板；其中：

将图像编码模板分为第一层图像编码模板和第二层图像编码模板，第一层图像编码模板用以标识整个编码块是否有残差数据，第二层图像编码模板用以标识每个子块是否有残差系数。

9.一种头信息解码装置，其特征在于，包括以下部件：

编码单元类型解码模块，解码编码单元类型的二元码；

第一层图像编码模板的解码模块，解码第一层图像编码模板的值，根据该值确定是否解析变换块尺寸标志位；

变换块尺寸解码模块，根据所述变换块尺寸标志位确定第二层图像编码模板的解码方法，对于4:2:0格式的视频，如果该位的值为1，表示子块的个数为6；若为0，表示子块的个数为3；

第二层图像编码模板的解码模块，根据子块的个数m，先解码色度子块的图像编码模板，再解码亮度子块的图像编码模板；其中：

将图像编码模板分为第一层图像编码模板和第二层图像编码模板，第一层图像编码模板用以标识整个编码块是否有残差数据，第二层图像编码模板用以标识每个子块是否有残差系数。

10.根据权利要求9所述头信息解码装置，其特征在于，所述第一层图像编码模板有1位，解析该位的值，若为0，则表示整个编码块都没有编码系数，无需执行变换块尺寸解码模块和第二层图像编码模板的解码模块。

11.根据权利要求10所述头信息解码装置，其特征在于，如果变换块尺寸标志位为1位，则解析该位，并根据该位的值来确定图像编码子块的个数m。

12.根据权利要求9所述头信息解码装置，其特征在于，先解析色度子块的图像编码模板，根据变换块尺寸标志位的值再解析亮度子块的图像编码模板。

13.根据权利要求12所述头信息解码装置，其特征在于，先解析色度子块的图像编码模板，如果第一层图像编码模板表明有编码系数，变换块尺寸标志位的值0，且色度编码模板表明没有色度编码系数，则无需解析亮度子块的图像编码模板，此时亮度子块一定有编码系数；否则需要解析亮度子块的图像编码模板。