CN103096057A - 一种色度帧内预测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种色度帧内预测方法，包括：根据左相邻的亮度像素点的亮度值和垂直方向的1维4-tap下采样滤波器对左相邻的亮度像素点进行下采样，得到左相邻的下采样点的亮度值；采用水平方向的1维下采样滤波器对上相邻的亮度像素点进行下采样，得到上相邻的下采样点的亮度值；进行参数估计，得到当前色度块的缩放参数和偏置参数；根据1维或者2维下采样滤波器对当前色度块对应的亮度块的内部进行下采样；根据缩放参数、偏置参数以及当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值得到当前色度块的内部的色度预测值。本发明采用1维4-tap的下采样滤波器对左相邻的亮度像素点进行下采样，在提高增益的同时，不会过多增加硬件实现复杂度。

Description

一种色度帧内预测方法和装置

技术领域

本发明涉及视频编解码领域，特别涉及一种色度帧内预测方法和装置。

背景技术

在编解码技术领域，现有的色度帧内预测方法是根据亮度和色度间的相关性，利用当前亮度块周边的已编码或者已解码的亮度值来预测色度值，在这个过程中需要对已经编码或者已经解码的亮度点进行下采样得到下采样点的亮度值，然后根据所述下采样点的亮度值和已编码或者已经解码的色度点的色度值求得当前色度块的缩放参数和偏置参数，再对当前亮度块中的已编码或已解码的亮度点进行下采样，并所述缩放参数和偏置参数来求得当前亮度块中的色度点的色度预测值。

在这个过程中，下采样所采用的滤波器的不同会对运算复杂度以及增益有一定的影响，而业界也一直在努力的寻找合适的下采样滤波器，以在不过多地增加硬件实现复杂度的基础上，提高增益。

发明内容

本发明提供一种色度帧内预测方法，其包括：获得当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、左相邻的亮度像素点的亮度值、以及上相邻的亮度像素点的亮度值；根据所述左相邻的亮度像素点的亮度值和垂直方向的1维4-tap下采样滤波器对所述左相邻的亮度像素点进行下采样，得到左相邻的下采样点的亮度值；根据所述上相邻的亮度像素点的亮度值以及水平方向的1维下采样滤波器对所述上相邻的亮度像素点进行下采样，得到上相邻的下采样点的亮度值；根据所述当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、所述左相邻的下采样点的亮度值、以及所述上相邻的下采样点的亮度值进行参数估计，得到所述当前色度块的缩放参数和偏置参数；获得当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点的亮度值，并根据1维下采样滤波器或者2维下采样滤波器对所述当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点进行下采样，得到所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值；根据所述当前色度块的缩放参数、所述偏置参数以及所述所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值得到所述当前色度块的内部的色度像素点的色度预测值。

本发明还提供一种色度帧内预测装置，其包括：获得模块，用于获得当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、左相邻的亮度像素点的亮度值、以及上相邻的亮度像素点的亮度值；相邻块下采样模块，用于根据所述左相邻的亮度像素点的亮度值和垂直方向的1维4-tap下采样滤波器对所述左相邻的亮度像素点进行下采样，得到左相邻的下采样点的亮度值，以及根据所述上相邻的亮度像素点的亮度值以及水平方向的1维下采样滤波器对所述上相邻的亮度像素点进行下采样，得到上相邻的下采样点的亮度值；参数获得模块，用于根据所述当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、所述左相邻的下采样点的亮度值、以及所述上相邻的下采样点的亮度值进行参数估计，得到所述当前色度块的缩放参数和偏置参数；内部采样模块，用于获得当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点的亮度值，并根据1维下采样滤波器或者2维下采样滤波器对所述当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点进行下采样，得到所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值；以及预测模块，用于根据所述当前色度块的缩放参数、所述偏置参数以及所述所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值得到所述当前色度块的内部的色度像素点的色度预测值。

采用本发明实施例提供的色度帧内预测方法帮助色度预测采用1维4抽头的下采样滤波器，在提高增益的同时，不会过多增加硬件实现复杂度。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例提供的色度帧内预测方法的示意图。

图2所示为本发明实施例的色度帧内预测方法的实验结果示意图。

图3所示为对色度块边界附近进行下采样的示意图。

图4所示为本发明实施例提供的色度帧内预测装置的示意图。

图5所示为本发明实施例的下采样滤波器方案与现有技术中的下采样滤波器方案的增益的对比示意图。

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。

请参照图1，本发明实施例提供一种色度帧内预测方法，包括：

步骤101：获得当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、左相邻的亮度像素点的亮度值、以及上相邻的亮度像素点的亮度值；

步骤102：根据所述左相邻的亮度像素点的亮度值和垂直方向的1维4-tap下采样滤波器对所述左相邻的亮度像素点进行下采样，得到左相邻的下采样点的亮度值；

步骤103：根据所述上相邻的亮度像素点的亮度值以及水平方向的1维下采样滤波器对所述上相邻的亮度像素点进行下采样，得到上相邻的下采样点的亮度值；

步骤104：根据所述当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、所述左相邻的下采样点的亮度值、以及所述上相邻的下采样点的亮度值进行参数估计，得到所述当前色度块的缩放参数和偏置参数；

在本发明实施例中，可以根据所述当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、所述左相邻的下采样点的亮度值、以及所述上相邻的下采样点的亮度值进行参数估计，得到所述当前色度块的左相邻的色度像素点的缩放参数和偏置参数，以及所述当前色度块的上相邻的色度像素点的缩放参数和偏置参数。然后，根据所述当前色度块的左相邻的色度像素点的缩放参数和偏置参数，以及所述当前色度块的上相邻的色度像素点的缩放参数和偏置参数，获得所述当前色度块的缩放参数和偏置参数。

所述获得所述当前色度块的缩放参数和偏置参数，可以首先根据公式根据公式(1)

Y(n)＝a×x(n)+b        公式(1)

求得当前色度块的各个上相邻色度像素点和左相邻色度像素点的缩放参数和偏置参数。其中，Y(n)表示色度像素点的参考色度值，所述x(n)表示与色度像素点相对应的下采样点的亮度值，a表示色度像素点对应的缩放参数，b表示色度像素点对应的偏置参数。

当前色度块的各个上相邻色度像素点和左相邻色度像素点的缩放参数和偏置参数之后，采用最小二乘法，获得Y(n)和x(n)的残差平方和最小时的缩放参数和偏置参数作为当前色度块的缩放参数和偏置参数。

步骤105：获得当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点的亮度值，并根据1维下采样滤波器或者2维下采样滤波器对所述当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点进行下采样，得到所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值；

步骤106：根据所述当前色度块的缩放参数、所述偏置参数以及所述所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值得到所述当前色度块的内部的色度像素点的色度预测值。

在本发明实施例中，当获得了当前色度块的缩放参数和偏置参数之后，再通过下采样滤波器求得当前色宽度块内部的各个下采样点的亮度值就可以再根据公式(1)中所记录的参数之间的关系求得当前色度块中的各个色度点的色度值。

在本发明实施例所提供的色度帧内预测方法中，采用1维4抽头的下采样滤波器对左相邻的亮度像素点进行下采样，在提高增益的情况下，也不会增加太多的硬件实现复杂度。而且，4-tap滤波器增加的tap数，有利于保证下采样精度，同时不会增加额外的line buffer。从性能和硬件实现成本(line buffer)角度看，4-tap滤波器进行左相邻块的下采样都是一个较佳的实施例。

进一步的，在实际应用的过程中，本发明实施例还提供了根据实验的得到的各个下采样滤波器的较优方案。其中，经过实验测得，所述对所述左相邻的亮度像素点进行下采样可以采用1维4-tap下采样滤波器可以为垂直方向的1维4-tap的下采样滤波器[1/8，3/8，3/8，1/8]或者也可以采用垂直方向的1维6-tap的下采样滤波器；所述对所述上相邻的亮度像素点进行下采样可以采用水平方向的1维3-tap下采样滤波器[1/4，2/4，1/4]；所述对所述当前色度块的内部的亮度像素点进行下采样可以采用垂直方向的1维2-tap下采样滤波器[1，1]，或者采用垂直方向的1维4-tap的下采样滤波器[1/8，3/8，3/8，1/8]，或者2x3下采样滤波器{[1/4，2/4，1/4]；[1/4，2/4，1/4]}。

请参照图2，图2所示为利用HEVC标准中的公用测试平台HM4测试得到的采用本发明实施例的色度帧内预测方法相对于目前业界正在使用的一种下采样滤波器方案的复杂度和增益的对比示意图。其中，目前业界正在使用的下采样滤波方案中，采用下采样滤波器[1，1]对左相邻亮度点进行下采样，采用下采样滤波器[1/2，1/2]对色度块内部进行下采样，采用下采样滤波器[1/4，2/4，1/4]对上相邻亮度点进行下采样。根据数据可以看到，采用本发明实施例的方案，即色度块内部的滤波器采用3x2下采样滤波器(参照#1)，对左相邻亮度点进行下采样采用1维4抽头下采样滤波器[1/8，3/8，3/8，1/8](参照#2)，或者同时采用以上两者时的增益效果，从图中可以看到，采用本发明实施例提供的方案明显可以获得更好的增益效果。

请进一步的参照图5，图5所示为本发明实施例的左相邻亮度像素点的下采样滤波器方案[1/8，3/8，3/8，1/8]与另一个现有技术CE6的左相邻亮度像素点下采样滤波器方案(左相邻下采样滤波器为{[1/4，2/4，1/4]；[1/4，2/4，1/4]})相对于现有方案的增益数据图。从图中也可以看到，本发明实施例的方案的增益明显要好于该下采样滤波器方案。

请参照图3，图3中的黑色圆圈代表色度点，方块则代表亮度点。当对采用2x3滤波器对当前色度块的靠近边界的一列下采样点进行下采样时，由于左侧一列的亮度点已经不属于当前块的内部象素而属于参考象素，考虑到这一列数据，，仅用于当前块左边边界进行下采样时用，而无其他作用，因此没有必要去产生和存储该列数据，而可以采用简单的处理方式，有如下2种简单的做法。这两种做法均无需增加额外的亮度参考像素。

1、利用最接近的亮度像素来替代，包括亮度块内部的像素和/或左相邻块的参考像素。如直接复制图3中的3列数据中的中间那列亮度象素；或者，直接利用已经存在的亮度块的左相邻块的亮度点进行下采样的Left参考下岗尿素，如图所示。在这种情况下，该left参考像素同时用于左相邻块的下采样以及亮度块内部边界的下采样。

2、对当前块左边边界进行下采样时，采用1维的垂直方向的滤波器。这种情况下，无需增加额外的亮度参考像素。

请参照图4，图4所示为本发明实施例提供的应用了本发明实施例的色度帧内预测方法的色度帧内预测装置的模块图，所述色度帧内预测装置包括：

获得模块401，用于获得当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、左相邻的亮度像素点的亮度值、以及上相邻的亮度像素点的亮度值。

相邻块下采样模块402，用于根据所述左相邻的亮度像素点的亮度值和垂直方向的1维4-tap下采样滤波器对所述左相邻的亮度像素点进行下采样，得到左相邻的下采样点的亮度值，以及根据所述上相邻的亮度像素点的亮度值以及水平方向的1维下采样滤波器对所述上相邻的亮度像素点进行下采样，得到上相邻的下采样点的亮度值。

参数获得模块403，用于根据所述当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、所述左相邻的下采样点的亮度值、以及所述上相邻的下采样点的亮度值进行参数估计，得到所述当前色度块的缩放参数和偏置参数。

内部采样模块404，用于获得当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点的亮度值，并根据1维下采样滤波器或者2维下采样滤波器对所述当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点进行下采样，得到所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值。

预测模块405，用于根据所述当前色度块的缩放参数、所述偏置参数以及所述所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值得到所述当前色度块的内部的色度像素点的色度预测值。

本领域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来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，例如只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的图像编解码方法、编解码设备及网络系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种色度帧内预测方法，其特征在于，包括：

获得当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、左相邻的亮度像素点的亮度值、以及上相邻的亮度像素点的亮度值；

根据所述左相邻的亮度像素点的亮度值和垂直方向的1维4-tap下采样滤波器对所述左相邻的亮度像素点进行下采样，得到左相邻的下采样点的亮度值；

根据所述上相邻的亮度像素点的亮度值以及水平方向的1维下采样滤波器对所述上相邻的亮度像素点进行下采样，得到上相邻的下采样点的亮度值；

根据所述当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、所述左相邻的下采样点的亮度值、以及所述上相邻的下采样点的亮度值进行参数估计，得到所述当前色度块的缩放参数和偏置参数；

获得当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点的亮度值，并根据1维下采样滤波器或者2维下采样滤波器对所述当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点进行下采样，得到所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值；

根据所述当前色度块的缩放参数、所述偏置参数以及所述所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值得到所述当前色度块的内部的色度像素点的色度预测值。

2.如权利要求1所述的色度帧内预测方法，其特征在于，所述对所述左相邻的亮度像素点进行下采样采用垂直方向的1维4-tap下采样滤波器[1/8，3/8，3/8，1/8]。

3.如权利要求1所述的色度帧内预测方法，其特征在于，所述对所述上相邻的亮度像素点进行下采样的水平方向的1维下采样滤波器为水平方向的1维3-tap下采样滤波器[1/4，2/4，1/4]。 

4.如权利要求1所述的色度帧内预测方法，其特征在于，所述对所述当前色度块的内部的亮度像素点进行下采样采用垂直方向的1维2-tap下采样滤波器[1/2，1/2]，或者3x2的6-tap下采样滤波器{[1/4，2/4，1/4]；[1/4，2/4，1/4]}。

5.如权利要求4所述的色度帧内预测方法，其特征在于，当采用3x2的6-tap下采样滤波器{[1/4，2/4，1/4]；[1/4，2/4，1/4]}对所述当前色度块的内部的亮度像素点进行下采样时，当进行下采样的亮度点不在当前色度块的内部时，采用最接近的亮度像素点的亮度值来作为不处于当前色度块的内部的下采样点的亮度值。

6.如权利要求5所述的色度帧内预测方法，其特征在于，所述采用最接近的亮度像素点的亮度值来作为不处于色度块的内部的下采样点的亮度值包括：

将在当前色度块的外部的最接近于所述下采样亮度点的亮度像素点的亮度值作为不处于当前色度块的内部的下采样点的亮度值，或者

将在当前色度块的内部的最接近于所述下采样亮度点的亮度像素点的亮度值作为不处于当前色度块的内部的下采样点的亮度值。

7.如权利要求4所述的色度帧内预测方法，其特征在于，对于靠近所述当前色度块的左侧边界的下采样点进行下采样时，使用垂直方向的1维下采样滤波器。

8.一种色度帧内预测装置，其特征在于，包括：

获得模块，用于获得当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、左相邻的亮度像素点的亮度值、以及上相邻的亮度像素点的亮度值；

相邻块下采样模块，用于根据所述左相邻的亮度像素点的亮度值和垂直方向的1维4-tap下采样滤波器对所述左相邻的亮度像素点进行下采样，得到左 相邻的下采样点的亮度值，以及根据所述上相邻的亮度像素点的亮度值以及水平方向的1维下采样滤波器对所述上相邻的亮度像素点进行下采样，得到上相邻的下采样点的亮度值；

参数获得模块，用于根据所述当前色度块的左相邻的色度像素点的参考色度值、上相邻的色度像素点的参考色度值、所述左相邻的下采样点的亮度值、以及所述上相邻的下采样点的亮度值进行参数估计，得到所述当前色度块的缩放参数和偏置参数；

内部采样模块，用于获得当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点的亮度值，并根据1维下采样滤波器或者2维下采样滤波器对所述当前色度块对应的亮度块的内部的亮度像素点进行下采样，得到所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值；以及

预测模块，用于根据所述当前色度块的缩放参数、所述偏置参数以及所述所述当前色度块对应的亮度块的内部的下采样点的亮度值得到所述当前色度块的内部的色度像素点的色度预测值。

9.如权利要求8所述的色度帧内预测装置，其特征在于，所述相邻块下采样模块采用采用垂直方向的1维4-tap下采样滤波器[1/8，3/8，3/8，1/8]对所述左相邻的亮度像素点进行下采样。

10.如权利要求8所述的色度帧内预测装置，其特征在于，所述相邻块下采样模块采用水平方向的1维下采样滤波器为[1/4，2/4，1/4]对所述上相邻的亮度像素点进行下采样。

11.如权利要求8所述的色度帧内预测装置，其特征在于，所述内部采样模块采用垂直方向的1维2-tap下采样滤波器[1/2，1/2]，或者3x2的6-tap下采样滤波器{[1/4，2/4，1/4]；[1/4，2/4，1/4]}对所述当前色度块的内部的亮度像素点进行下采样。 

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