CN103238327B - 针对噪声分量在空间域对图像编码/解码的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及针对噪声分量在空间域对图像编码/解码的方法和装置，所述方法和装置是对图像编码/解码的方法和装置，其中：预测当前块以产生预测块，然后从所述当前块减去所述预测块以产生残差块；确定所述残差块中是否存在数量多达预设范围的数量的噪声分量；确定编码域；如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换和量化；如果确定的编码域是空间域，则对通过量化所述残差块所确定的关于编码域的信息以及产生的量化块进行编码，或者对所述噪声分量进行量化；并且对量化的噪声分量、以及关于所述噪声分量的数量和噪声分量的位置的信息进行编码和解码。

Description

针对噪声分量在空间域对图像编码/解码的方法和装置
技术领域
本公开的一个或更多个实施方式中涉及一种针对噪声分量在空间域对图像编码/解码的方法和设备。更特别地，本公开涉及一种在空间域对图像编码/解码的设备和方法，该设备和方法在由于通过帧内预测或帧间预测对图像编码时的劣质预测导致在残差信号中包括具有大值的一些噪声分量的情况下，能够通过在空间域对分量进行自适应编码来提高编码性能。
背景技术
本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。
由于运动图像数据大小较大，所以需要压缩处理以存储或发送运动图像数据。通常，通过按块为单位对运动图像数据中的各个画面执行帧内预测或帧间预测、变换、量化和熵编码来对运动图像数据编码。执行预测以减小运动图像中的数据冗余。可以通过利用空间冗余基于相邻块执行预测的帧内预测或者利用时间冗余执行运动估计和运动补偿的帧间预测来减小数据冗余。然而，在预测劣质的情况下，在通过预测所生成的残差信号中可以包括具有大值的一些分量。劣质预测的分量的存在可以劣化压缩性能。
发明内容
技术问题
本公开提供了一种在空间域对图像编码/解码的设备和方法，该设备和方法在由于通过帧内预测或帧间预测对图像编码时的劣质预测导致在残差信号中包括具有大值的一些噪声分量的情况下，能够通过在空间域对分量进行自适应编码来提高编码性能。
技术方案
本公开的实施方式提供了一种视频编码/解码设备，该视频编码/解码设备包括视频编码器，该视频编码器被配置为：对当前块进行预测以生成预测块；从所述当前块中减去所述预测块以生成残差块；判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域；如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换和量化；如果确定的编码域是空间域，则对所述残差块进行量化；对确定的编码域的信息和生成的量化块进行编码，或者对所述噪声分量进行量化；并且对关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息进行编码。该视频编码/解码设备还包括视频解码器，该视频解码器被配置为：从所述比特流重构所述编码域信息和所述量化块；如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行去量化和逆变换，以重构所述残差块；如果所述编码域信息表示空间域编码，则对包括数量在预定范围内的噪声分量的解码后的量化块进行去量化，以重构所述残差块，或者利用从所述比特流提取的关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息来重构所述残差块；并且将所述预测块与重构的残差块相加以重构所述当前块。
本公开的另一实施方式提供了一种视频编码设备，该视频编码设备包括预测器、减法器、噪声检测器、变换器、第一量化器、第二量化器和编码器。所述预测器被配置为通过对当前块进行预测以生成预测块。减法器被配置为通过从所述当前块中减去所述预测块来生成残差块。噪声检测器被配置为判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域。变换器被配置为：如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换。第一量化器被配置为对经变换的残差块进行量化。第二量化器被配置为：如果确定的编码域是空间域，则对所述残差块进行量化。并且，编码器被配置为对确定的编码域的信息以及由所述第一量化器或所述第二量化器生成的块进行编码。
本公开的另一实施方式提供了一种视频编码设备，该视频编码设备包括预测器、减法器、噪声检测器、变换器、第一量化器、第二量化器和编码器。预测器被配置为通过对当前块进行预测以生成预测块。减法器被配置为通过从所述当前块中减去所述预测块来生成残差块。噪声检测器被配置为判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域。变换器被配置为：如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换。第一量化器被配置为对经变换的残差块进行量化。第二量化器被配置为：如果确定的编码域是空间域，则对所述噪声分量进行量化。并且，编码器被配置为对由所述第一量化器量化的块进行编码，或者对由所述第二量化器量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息进行编码。
本公开的另一实施方式提供了一种视频解码设备，该视频解码设备包括解码器、第一去量化器、逆变换器、第二去量化器、预测器和加法器。解码器被配置为从比特流重构编码域信息和量化块。第一去量化器被配置为：如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行去量化，以重构经变换的残差块。逆变换器被配置为对所述经变换的残差块进行逆变换，以重构残差块。第二去量化器被配置为：如果所述编码域信息表示空间域编码，则对包括数量在预定范围内的噪声分量的解码后的量化块进行去量化，以重构所述残差块。预测器被配置为预测当前块，以生成预测块。并且，加法器被配置为将所述预测块与重构的残差块相加以重构所述当前块。
本公开的另一实施方式提供了一种视频解码设备，该视频解码设备包括解码器、第一去量化器、逆变换器、第二去量化器、预测器和加法器。解码器被配置为：从比特流重构编码域信息和量化块，如果所述编码域信息表示空间域编码，则对关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息进行解码。第一去量化器被配置为：如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行去量化，以重构经变换的残差块。逆变换器被配置为对所述经变换的残差块进行逆变换，以重构残差块。第二去量化器被配置为根据经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息来重构所述残差块。预测器被配置为预测当前块，以生成预测块。并且，加法器被配置为将所述预测块与重构的残差块相加以重构所述当前块。
本公开的另一实施方式提供了一种视频编码/解码方法，该视频编码/解码方法包括执行视频编码和执行视频解码。执行视频编码的步骤包括：对当前块进行预测以生成预测块；从所述当前块中减去所述预测块以生成残差块；判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域；如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换和量化；如果确定的编码域是空间域，则对所述残差块进行量化；对确定的编码域的信息和生成的量化块进行编码，或者对所述噪声分量进行量化；并且对关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息进行编码。执行视频解码的步骤包括：从所述比特流重构所述编码域信息和所述量化块；如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行去量化和逆变换以重构所述残差块；如果所述编码域信息表示空间域编码，则对包括数量在预定范围内的噪声分量的解码后的量化块进行去量化以重构所述残差块，或者利用从所述比特流提取的关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息来重构所述残差块；并且将所述预测块与重构的残差块相加以重构所述当前块。
本公开的另一实施方式提供了一种视频编码方法，该视频编码方法包括以下步骤：对当前块进行预测以生成预测块；从所述当前块中减去所述预测块以生成残差块；判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域；如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换；对经变换的残差块进行首次量化；如果确定的编码域是空间域，则对所述残差块进行二次量化；并且对确定的编码域的信息以及通过所述首次量化或所述二次量化所生成的块进行编码。
本公开的另一实施方式提供了一种视频编码方法，该视频编码方法包括以下步骤：对当前块进行预测以生成预测块；从所述当前块中减去所述预测块以生成残差块；判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域；如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换；对经变换的残差块进行首次量化；如果确定的编码域是空间域，则对所述噪声分量进行二次量化；并且对通过所述首次量化步骤量化的块进行编码，或者对通过二次量化步骤量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息进行编码。
本公开的另一实施方式提供了一种视频解码方法，该视频解码方法包括以下步骤：从比特流重构编码域信息和量化块；如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行首次去量化，以重构经变换的残差块；对所述经变换的残差块进行逆变换，以重构残差块；如果所述编码域信息表示空间域编码，则对包括数量在预定范围内的噪声分量的解码后的量化块进行二次去量化，以重构所述残差块；预测当前块，以生成预测块；并且将所述预测块与重构的残差块相加以重构所述当前块。
本公开的另一实施方式提供了一种视频解码方法，该视频解码方法包括以下步骤：从比特流重构编码域信息和量化块，并且如果所述编码域信息表示空间域编码，则对关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息进行解码；如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行首次去量化，以重构经变换的残差块；对所述经变换的残差块进行逆变换，以重构残差块；通过根据对关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息重构所述残差块来进行二次去量化；预测当前块，以生成预测块；并且将所述预测块与重构的残差块相加以重构所述当前块。
有益效果
根据如上所述的本公开，在由于通过帧内预测或帧间预测对图像编码时的劣质预测导致在残差信号中包括具有大值的一些噪声分量的情况下，通过在空间域对分量进行自适应编码来提高编码性能。
附图说明
图1是根据至少一个实施方式的视频编码设备的示意性框图；
图2的(A)和(B)是成功预测的残差信号和量化块的示意性示图；
图3的(A)和(B)是具有剩余噪声分量和量化块的预测残差信号的示例性示图；
图4是根据至少一个实施方式的残差信号中的检测到的噪声分量H和K以及用任意值填充的剩余残差信号的示例性示图；
图5是根据至少一个实施方式的两种备选扫描方法的示例性示图；
图6是根据本公开的至少一个实施方式的除了Z字形扫描方法之外的其它备选扫描方法的示例性示图；
图7是根据本公开的至少一个实施方式的视频解码设备700的配置的示意性框图；
图8是根据本公开的至少一个实施方式的视频编码方法的流程图；
图9是根据本公开的另一个实施方式的视频编码方法的流程图；
图10是根据本公开的至少一个实施方式的视频解码方法的流程图；以及
图11是根据本公开的另一个实施方式的视频解码方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，以下描述的视频编码设备和视频解码设备可以是用户终端(例如，个人计算机(PC)、笔记本计算机、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、掌上游戏机(PSP)、无线通信终端、智能电话、TV等)或服务器终端(例如，应用服务器、业务服务器等)，并且可以表示包括通信设备(例如，用于与各种装置或有线/无线通信网络执行通信的通信调制解调器等)、存储器(所述存储器存储用于对视频编码或解码或者执行用于编码或解码的帧间或帧内预测的各种程序和数据进行存储)和微处理器(所述微处理器执行所述程序以执行操作和控制)等的各种设备。
此外，被视频编码设备编码成比特流的视频可以通过有线/无线通信网络(例如，互联网、无线个域网(WPAN)、无线局域网(WLAN)、WiBro(无线宽带，又称为WiMax网络)、移动通信网络等)或通过各种通信接口(例如，线缆、通用串行接口(USB)等)被实时或非实时地发送到视频解码设备，从而在所述视频解码设备中被解码，并且被重构和再现为视频。
视频通常可以包括一系列画面，所述一系列画面中的各个画面被划分成诸如帧或块的预定区域。当将视频的区域分割成块时，分割的块可以根据编码方法被分类为帧内块或帧间块。帧内块表示通过帧内预测编码方法被编码的块，所述帧内预测编码方法通过利用经受过先前编码和解码的重构块的像素预测当前块的像素来生成预测块，然后对预测块和执行当前编码的当前画面内的当前块的像素之间的差值进行编码。帧间块表示通过帧间预测编码被编码的块，所述帧间预测编码方法通过参照一个或更多个过去的画面或未来的画面来预测当前画面中的当前块来生成预测块，然后对预测块与当前块的差值进行编码。这里，在对当前画面编码或解码中被参照的画面称为参考画面。
图1是根据至少一个实施方式的视频编码设备的方框配置的示意性框图。
视频编码设备100适用于对图像编码，并且包括预测器110、减法器120、噪声检测器130、变换器140、第一量化器150、第二量化器160、第一去量化器170、第二去量化器12、逆变换器174、加法器180、去块滤波器182、编码器190和存储器192，并且有时还包括填充值生成器162。以上配置中的一些部件不是必须包括，并且根据实现，可以选择性地包括一些或所有部件。
按块为单位输入将被编码的输入图像，并且在本公开中，块可以是M×N。M和N可以具有各种大小，并且M和N可以相同或不同。
预测器110通过利用帧内预测或帧间预测对图像中当前将被编码的目标块进行预测来生成预测块。换句话讲，预测器110生成具有通过帧内预测或帧间预测对输入图像中的当前块进行预测所生成的预测值的预测块。
减法器120通过从将被编码的目标块(即，当前块)中减去预测块来生成残差块。换句话讲，减法器120通过计算将编码的目标块中的各个像素的像素值和由预测器110预测的预测块的各个像素的预测像素值之间的差来生成包括具有块形状的残差信号的残差块。
噪声检测器130检测残差块的噪声分量的数量是否在预定范围内。具体地，噪声检测器130可以针对残差块中的各残差信号分量确定相应残差信号的绝对值等于阈值或者超过阈值以强可能性表示噪声。换句话讲，可以将通过预测所获得的残差块中剩余的大信号元素确定为正噪声。在这种情况下，可以通过下限和上限来定义所述预定范围。下限可以具有值1或者更大，上限可以等于或小于残差块内所有像素的数量。这是因为残差块中存在的数量小于下限的噪声分量表示空间域中的编码可能是效率差的方法，并且残差块中剩余的数量等于或大于上限的噪声分量表示要编码的相应块很可能是起初是复杂图像，因此对于这种图像来说在空间域中的编码是效率差选择。
图2的(A)和(B)是成功预测的残差信号和量化块的示意性示图。
当通过将残差块的残差信号变换到频域来生成频率系数时，将残差信号分解成低频分量和高频分量。当按这种方式分解的频率系数被量化时，如果以如图2的(A)在残差块中没有剩余噪声分量而成功地执行预测，则值聚集在包括DC(直流)分量的低频分量的频率系数的位置处，并且如图2的(B)，高频分量的频率系数在量化块中具有小的值。在量化之后，非零值聚集在包括DC分量的低频分量的频率系数的位置处，从而当对量化频率系数编码时可以获得高压缩效率。具有少的噪声分量并且具有完全后续变换和量化的残差块的成功预测带来将编码的由图2的(B)中的阴影区域所表示非零量化系数。
图3的(A)和(B)是具有剩余噪声分量的预测残差信号和量化块的示例性示图。
当如图3的(A)在残差块中包括噪声分量时，非零量化系数可以如图3的(B)不规则地分布。由于在残差块中存在具有噪声分量的残差信号，所以在变换之后在高频系数的位置处生成值，从而即使在高频区域也生成非零量化系数，并且因此扫描这种非零量化系数使得即使在量化系数串的末尾处也生成非零值，这导致比特流的数据量增加。换句话讲，成功的预测可以减小编码比特流的数据量，但一些噪声分量的出现导致高频分量的大数值的量化系数，从而编码比特流的数据量增加以劣化压缩效率。结果，当在残差块中包括一些噪声分量时，需要有效地执行编码。
另外，当残差块内的噪声分量的数量在预定范围内时，噪声检测器130可以针对残差块中自适应地确定编码域。当噪声分量的数量非常小或者非常大时，不对残差块自适应确定编码域，当残差块内的噪声分量的数量在预定范围内时，噪声检测器130可以自适应地确定在频域还是在空间域执行残差块的编码。
当残差块内的噪声分量的数量在预定范围内时自适应地确定编码域的示例性方法是：针对频域(在变换和量化之后对残差块编码)和空间域(不进行变换但在量化之后对残差块编码)计算对残差块编码的成本，并选择这两种情况中的提供较好的率失真成本性能的一种情况。尽管编码成本之间的比较方法涉及例如率失真成本性能，但本公开不限于此。
当确定的编码域是频域时，变换器140将残差块变换到频域，从而将各个块像素值变换成频率系数。在这种情况下，变换器140可以利用用于将空间图像信号变换到频域方(counterpart)的各种方法(例如，Hadamard变换、基于离散余弦变换(DCT)的变换等)将残差信号变换到频域。然后，变换到频域的残差信号变成频率系数。
第一量化器150对经变换的残差块进行量化。第一量化器150对具有被变换器130变换到频域的频率系数的残差块进行量化。在这种情况下，第一量化器150利用死区统一阈值量化(下面称为“DZUTQ”)或从DZUTQ改善的量化方法等对变换的残差块进行量化。
当确定的编码域是空间域时，第二量化器160对残差块进行量化。第二量化器160可以按照第一量化器150的方式利用DZUTQ、量化加权矩阵、从DZUTQ改善的量化方案等来对变换的残差块进行量化。
在这种情况下，在对残差块进行量化之后，第二量化器160可以用任意值填充除了噪声分量之外的剩余分量，以生成块。所述任意值可以是诸如‘0’的预定值。
当如图4的(A)所示在残差信号中存在被检测为噪声分量的残差信号H和K时，随着噪声分量H和K被量化，如图4的(B)所示，剩余残差信号可以被设置为任意值‘z’，以生成量化块。假设残差信号的值是例如2，则通过变换、量化、后续的去量化和逆变换的重构步骤处理该值可以加上3的负量化误差，以接近重构值-1，或者加上1的正量化误差，以接近重构值3。除了噪声分量之外的剩余残差信号可以绕过重构步骤并且可以如上所述被设置为任意值‘0’，与在所述剩余残差信号经受变换、量化、后续的去量化和逆变换的重构步骤不幸具有正量化且较小的绝对误差值1相比，这导致绝对误差值2。
同时，针对当加上负量化误差时，通过变换、量化、后续的去量化和逆变换对残差信号2执行重构步骤生成绝对值误差3，而与在生成较小误差中顺利地执行重构步骤相比，将好的剩余残差信号设置为‘0’生成绝对值误差2。如以上描述的示例，当通过变换、量化、后续的去量化和逆变换重构具有小绝对值的残差信号时，重构的信号可以将正值改变为负值，或者将负值改变为正值，因此，当适当地调整信号水平以检测噪声分量的一些残差信号时，可以将除了噪声分量之外的剩余的残差信号设置为任意值(例如，0)，从而避免需要对剩余的残差信号进行单独的编码操作，以防止任何的信号损耗。
第二量化器160从填充值生成器162接收填充值，以设置填充值。
填充值生成器162生成关于填充值的信息，并将该信息发送到第二量化器。生成的关于填充值的信息可以被发送到编码器190，并且然后被编码成比特流。填充值信息可以从外部输入，或者可以通过各种方法(例如，分析图像和设置填充值的方法)被设置。可以按序列、画面、片段(slice)、块和子块中的任何一个为单位来生成填充值信息，但本公开不限于此。
编码器190对关于确定的编码域的信息和由第一量化器150或第二量化器160所生成的块进行编码。
编码器190利用熵编码方案等对量化的频率分量系数串或被量化到空间域的块进行编码，以输出比特流。这种编码技术包括(但不是必须地限于)熵编码技术，并且可以使用各种其它编码技术。
另外，编码器190可以在编码后的数据中不仅包括从对量化块编码所生成的比特串，还包括对编码比特串进行解码所需的各种信息。即，编码后的数据可以包括编码块模式(CBP)、德耳塔量化参数、从对量化块编码所生成的比特串、用于预测所需的信息的比特串等。
另外，编码器190可以使用扫描由第二量化器所生成的量化块的系数的多种扫描方法中最好的一种，并且可以对关于使用的扫描方法的信息进行编码并将关于使用的扫描方法的信息插入到比特流中。编码器190可以计算多种备选扫描方法的各自的编码成本，然后选择提供良好率失真成本性能的扫描方法。在这种情况下，尽管在该示例中为了比较编码成本采用了率失真成本性能，但本公开不限于此。
另外，编码器190可以接收关于填充值的信息，并按序列、画面、片段、块和子块中的任何一个为单位对该信息编码。
图5的(A)和(B)是两种备选扫描方法的示例性示图。
编码器190可以选择两种备选扫描方法中的一种，所述两种备选扫描方法可以包括如图5的(A)从左上块扫描和另一种如图5的(B)从右下块扫描。
尽管264/AVC按从与频率变换块的DC位置相对应的位置开始的Z字形顺序对系数编码，但本公开可以选择如根据包括Z字形扫描方法的多种方法中的一种所确定的用于扫描的起始位置。这是因为，在与如图5的高频位置相对应的区域内频域中的偶尔的噪声分量致使现有的从左上开始的系数编码效率较差。
除了噪声分量之外的与z相对应的全部信号分量通过用任意值(在该示例中，‘0’)填充所述分量被重构。z位置的分量表示不具有将被进一步编码的信息的部分。在如图5所示在块的右下部分中生成一些噪声分量的情况下，如果通过从块的左上位置进行扫描来执行编码，则将被编码的系数的数量增加，导致效率降低。当假设扫描起始顺序设置有两种备选(左上位置和右下位置)，则通过从如图5的(B)所示的右下部分开始扫描减小将被编码的系数的数量可能更有效，并且仅扫描起始位置信息被编码，并且被发送到视频解码设备。
图6的(A)至(D)是除了Z字形扫描方法之外的其它备选扫描方法的示例性示图。
如图6的(A)至(D)所示，扫描起始位置可以从这些不同的备选起始位置中进行选择，然后被编码。换句话讲，可以按从如图6的(A)至(D)的不同备选起始位置中选择的扫描起始位置执行编码。根据本公开的一个或更多个实施方式的备选扫描方法不限于图5的(A)至图6的(D)的示例，并且可以使用各种其它备选扫描方法。
同时，如果确定的编码域是空间域，则第二量化器160可以对噪声分量进行量化，并且将量化的噪声分量发送到编码器190。代替利用扫描方法执行编码，编码器190可以通过对噪声分量的数量和位置的信息进行编码来在空间域对噪声分量编码和对量化块编码。特别地，编码器190可以对由第二量化器160量化的噪声分量以及噪声分量的数量和位置的信息进行接收和编码。
如果编码域信息表示“频域编码”，则第一去量化器170可以通过对量化块去量化来重构经变换的残差块。第一去量化器170对由第一量化器150量化的残差块进行去量化。特别地，第一去量化器170通过对量化的残差块的量化的频率系数进行去量化来生成具有频率系数的残差块。
逆变换器174对由第一去量化器170生成的经变换的残差块进行逆变换。换句话讲，通过对经频率变换的残差块的频率系数进行逆变换，逆变换器174生成具有像素值的残差块(即，重构的残差块)。在这种情况下，逆变换器174可以通过逆向执行变换器140所使用的变换方法来执行逆变换。
当第二量化器160生成包括数量在预设范围内的噪声分量的量化块时，第二去量化器172通过对由第二量化器160生成的量化块进行去量化来重构残差块。
当第二量化器160生成量化的噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置时，第二去量化器172从生成的信息中重构残差块。
加法器180通过将由预测器110获得的预测块和由逆变换器174重构的残差块或者由第二去量化器172重构的残差块相加来重构作为目标的当前块。重构的目标块可以通过去块滤波器182，该去块滤波器182通过对重构的当前块进行去块滤波来去除块失真等。存储器192可以存储经去块滤波的当前块，当对目标块的下一块或者其它后续块进行编码时，所述经去块滤波的当前块可以用作参考块。
图7是根据本公开的一个或更多个实施方式的视频解码设备700的配置的示意性框图。
根据本公开的一个或更多个实施方式的视频解码设备700可以包括解码器710、第一去量化器720、逆变换器730、第二去量化器740、预测器750、加法器760和存储器780。
解码器710从比特流重构编码域信息和量化块。如果提取的编码域信息表示“频域编码”，则第一去量化器720通过对量化块进行去量化来重构经变换的残差块，并且逆变换器730通过对经变换的残差块进行逆变换来重构残差块。由于第一去量化器720和逆变换器730执行与以上参照图1描述的第一量化器170和逆变换器174相同或类似的功能，因此将省略其详细描述。
解码器710对来自比特流的编码域信息进行重构。如果编码域信息表示“空间域编码”，则解码器710还可以对扫描方法的信息进行解码。解码器710可以使用由解码的扫描方法的信息所指示的方法，以通过逆向扫描比特流中包括的量化的系数串在空间域重构量化块。
同时，解码器710可以通过用预设填充值填充除了噪声分量之外的剩余信号来执行量化块重构。在这种情况下，填充值可以被设置为‘0’。如果做出了预先设置以在视频编码设备和视频解码设备之间交换填充值信息，则解码器710可以从比特流中解码填充值信息，并且通过用解码的填充值填充除了噪声分量之外的剩余信号来重构量化块。在这种情况下，可以按序列、画面、片段、块和子块中的任何一个为单位解码填充值信息。这里，噪声分量表示相关残差信号的绝对值等于或大于阈值。噪声分量可以使用与视频编码设备预先设置的值，并且将被应用的阈值可以根据实施方式而改变。
如果提取的编码域信息表示“空间域编码”，则第二去量化器740通过对包括数量在预设范围内的噪声分量的重构的量化块执行去量化来重构残差块。
预测器750通过利用帧内预测或帧间预测对将被解码的当前目标块进行预测来生成预测块。换句话讲，预测器750利用由解码器710解码的帧内预测模式或帧间预测模式来生成预测块。
加法器760通过将预测块与重构的残差块相加来重构当前块。现在由加法器760重构的将解码的目标块被存储在存储器780中，并且当重构目标块的下一块或者其它后续块时，可以被用作参考画面。
同时，根据本公开的另一实施方式的解码器710对来自比特流的编码域信息和量化块进行重构。如果解码的编码域信息表示“空间域编码”，则解码器710还可以对量化的噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置进行解码。
在这种情况下，第二去量化器740可以利用量化的噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置来重构残差块。在将被重构的残差块中，可以通过用预设填充值填充除了噪声分量之外的分量来重构量化块。在这种情况下，所述预设填充值可以被设置为‘0’。如果做出了预先设置以在视频编码设备和视频解码设备之间交换填充值信息，则解码器710可以为了使用而提供该值，其中，通过从比特流解码填充值的信息来获得该值。在这种情况下，可以按序列、画面、片段、块和子块中的任何一个为单位解码填充值信息。
可以通过将图1的视频编码设备100的比特流输出端连接到图7的视频解码设备700的比特流输入端来实现根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码/解码设备。
根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码/解码设备包括视频编码器和视频解码器。视频编码器被配置为：通过对当前块进行预测以生成预测块，通过从当前块中减去预测块生成残差块，查明残差块的噪声分量的数量是否在预设范围内，并且确定编码域，如果确定的编码域是频域，则对残差块进行变换和量化，如果确定的编码域是空间域，则对残差块进行量化，对确定的编码域的信息和生成的量化块进行编码，或者对噪声分量进行量化，并且对量化的噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置进行编码。视频解码设备被配置为：从比特流解码编码域信息和量化块，如果解码的编码域信息表示频域编码，则通过对解码的量化块进行去量化和逆变换来重构残差块，如果解码出的编码域信息表示空间域编码，则通过对包括数量在预定范围内的噪声分量的解码的量化块进行去量化来重构残差块，或者利用从比特流提取的量化噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置来重构残差块，并且通过将预测块与重构的残差块相加来重构当前块。
这里，视频编码器可以用根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码设备100来实现，并且视频解码器可以用根据本公开的一个或更多个实施方式的视频解码设备700来实现。
图8是根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码方法的流程图。
根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码方法包括：通过对当前块进行预测以生成预测块(S810)；通过从当前块中减去预测块生成残差块(S820)；查明残差块的噪声分量的数量是否在预设范围内，并且确定编码域(S830)；如果确定的编码域是频域，则对残差块进行变换(S840)；对经变换的残差块进行量化(S850)；如果确定的编码域是空间域，则对残差块进行量化(S860)；对确定的编码域的信息和在步骤S850或S860中生成的块进行编码(S870)。
图9是根据本公开的另一个实施方式的视频编码方法的流程图。
根据本公开的另一个实施方式的视频编码方法包括：通过对当前块进行预测以生成预测块(S910)；通过从当前块中减去预测块生成残差块(S920)；查明残差块的噪声分量的数量是否在预设范围内，并且确定编码域(S930)；如果确定的编码域是频域，则对残差块进行变换(S940)；对经变换的残差块进行量化(S950)；如果确定的编码域是空间域，则对噪声分量进行量化(S960)；对在步骤S950量化的块进行编码，或对在步骤S960中量化的噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置进行编码(S970)。
这里，由于步骤S810和S910可以对应于预测器110的操作，步骤S820和S920可以对应于减法器120的操作，步骤S830和S930可以对应于噪声检测器130的操作，步骤S840和S940可以对应于变换器140的操作，步骤S850和S950可以对应于第一量化器150的操作，步骤S860和S960可以对应于第二量化器160的操作，并且步骤S870和S970可以对应于编码器190的操作，因此其详细描述将被省略。
图10是根据本公开的一个或更多个实施方式的视频解码方法的流程图。
根据本公开的一个或更多个实施方式的视频解码方法包括：从比特流解码编码域信息和量化块(S1010)；如果解码后的编码域信息表示频域编码，则通过对解码后的量化块进行首次去量化，以重构经变换的残差块(S1020)；对经变换的残差块进行逆变换以重构残差块(S1030)；如果解码后的编码域信息表示空间域编码，则通过对包括数量在预定范围内的噪声分量的解码的量化块进行第二次去量化，以重构残差块(S1040)；对当前块进行预测以生成预测块(S1050)；并且将预测块与重构的残差块相加以重构当前块(S1060)。
图11是根据本公开的另一实施方式的视频解码方法的流程图。
根据本公开的另一个实施方式的视频解码方法包括：从比特流解码编码域信息和量化块，如果解码后的编码域信息表示频域编码，则对量化的噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置进行解码(S1110)；如果解码后的编码域信息表示频域编码，则对量化块进行首次去量化，以重构经变换的残差块(S1120)；对经变换的残差块进行逆变换以重构残差块(S1130)；从量化的噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置重构残差块，以完成二次去量化(S1140)；对当前块进行预测以生成预测块(S1150)；并且将预测块与重构的残差块相加以重构当前块(S1160)。
这里，由于步骤S1010和S1110可以对应于解码器710的操作，步骤S1020和S1120可以对应于第一去量化器720的操作，步骤S1030和S1130可以对应于逆变换器730的操作，步骤S1040和S1140可以对应于第二去量化器740的操作，步骤S1050和S1150可以对应于预测器750的操作，并且步骤S1060和S1160可以对应于加法器760的操作，因此其详细描述将被省略。
根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码/解码方法可以通过集成根据一个或更多个实施方式的视频编码方法和一个或更多个实施方式的视频解码方法来实现。
根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码/解码方法包括：通过对当前块进行预测以生成预测块，通过从当前块中减去预测块生成残差块，判断残差块的噪声分量的数量是否在预设范围内，并且确定编码域，如果确定的编码域是频域，则对残差块进行变换和量化，如果确定的编码域是空间域，则对残差块进行量化，对确定的编码域的信息和生成的量化块进行编码，或者对噪声分量进行量化，并且最后对量化的噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置进行编码。视频编码/解码方法还包括：从比特流中解码编码域信息和量化块，如果解码后的编码域信息表示频域编码，则通过对解码后的量化块进行去量化和逆变换，以重构残差块，并且如果解码后的编码域信息表示空间域编码，则通过对包括数量在预定范围内的噪声分量的解码后的量化块进行去量化，以重构残差块，或者利用从比特流提取的量化的噪声分量的信息以及噪声分量的数量和位置重构残差块，并且将预测块与重构的残差块相加以重构当前块。
尽管为了例示目的已经描述了本公开的示例性实施方式，但本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的本质特征的情况下，各种修改、添加和替换是可以的。因此，本公开的示例性实施方式不是为了限制目的被描述的。因此，本公开的范围不是由以上实施方式限定，而是由权利要求书及其等同物限定。
工业可用性
如上所述，本公开对于通过对在图像的帧内或帧间预测期间由于预测不足导致的在残差信号中偶尔局部包括的大信号元素进行自适应编码而在空间域对图像编码/解码提高视频编码性能是非常有用的。
相关申请的交叉引用
如果可应用，本申请根据35 U.S.C§119(a)要求在2010年12月6日在韩国提交的专利申请No.10-2010-0123514的优先权，该专利申请的全部内容通过引用合并于此。另外，该非临时申请基于韩国专利申请以相同的理由要求除了美国之外的国家的优先权，所述韩国专利申请的全部内容通过引用合并于此。

Claims (36)

1.一种视频编码设备，该视频编码设备包括：
预测器，其被配置为通过对当前块进行预测以生成预测块；
减法器，其被配置为通过从所述当前块中减去所述预测块来生成残差块；
噪声检测器，其被配置为判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域；
变换器，其被配置为：如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换；
第一量化器，其被配置为对经变换的残差块进行量化；
第二量化器，其被配置为：如果确定的编码域是空间域，则对所述残差块进行量化；和
编码器，其被配置为对所确定的编码域的信息以及由所述第一量化器或所述第二量化器生成的块进行编码。
2.根据权利要求1所述的视频编码设备，其中，所述第二量化器被配置为通过用填充值填充所述残差块的除了所述噪声分量之外的剩余分量并且量化所述残差块。
3.根据权利要求2所述的视频编码设备，其中，所述填充值是预设值。
4.根据权利要求2所述的视频编码设备，该视频编码设备还包括：填充值生成器，该填充值生成器被配置为生成所述填充值的信息，并且将生成的信息发送到所述第二量化器，
其中，所述编码器被配置为按图像序列、画面、片段、块和子块中的任何一个为单位对所述填充值的信息进行编码。
5.根据权利要求1所述的视频编码设备，其中，在扫描由所述第二量化器生成的所述块的系数之前，所述编码器分别计算多种扫描方法的编码成本，选择具有良好成本性能的扫描方法，并对所选择的扫描方法的信息进行编码。
6.根据权利要求5所述的视频编码设备，其中，所选择的扫描方法从多个备选起始位置中选择针对由所述第二量化器生成的块的扫描起始位置。
7.一种视频编码设备，该视频编码设备包括：
预测器，其被配置为通过对当前块进行预测以生成预测块；
减法器，其被配置为通过从所述当前块中减去所述预测块来生成残差块；
噪声检测器，其被配置为判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域；
变换器，其被配置为：如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换；
第一量化器，其被配置为对经变换的残差块进行量化；
第二量化器，其被配置为：如果确定的编码域是空间域，则对所述噪声分量进行量化；和
编码器，其被配置为对由所述第一量化器量化的块进行编码，或者对由所述第二量化器量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息进行编码。
8.根据权利要求1或7所述的视频编码设备，其中，如果所述残差块的所述噪声分量的数量在所述预设范围内，则所述噪声检测器自适应地确定所述残差块的所述编码域。
9.根据权利要求8所述的视频编码设备，其中，所述编码域是对所述残差块分别计算所述频域或所述空间域的编码成本而选择的具有良好成本性能的频域或空间域。
10.根据权利要求1或7所述的视频编码设备，其中，所述噪声分量具有相应的残差信号，所述残差信号的绝对值等于或大于阈值。
11.一种视频解码设备，该视频解码设备包括：
解码器，其被配置为从比特流重构编码域信息和量化块；
第一去量化器，其被配置为：如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行去量化以重构经变换的残差块；
逆变换器，其被配置为对所述经变换的残差块进行逆变换，以重构残差块；
第二去量化器，其被配置为：如果所述编码域信息表示空间域编码，则对包括数量在预定范围内的噪声分量的解码后的量化块进行去量化，以重构所述残差块；
预测器，其被配置为预测当前块，以生成预测块；和
加法器，其被配置为将所述预测块与经重构的残差块相加以重构所述当前块。
12.根据权利要求11所述的视频解码设备，其中，所述解码器被配置为通过用填充值填充除了所述噪声分量之外的剩余分量来重构所述量化块。
13.根据权利要求11所述的视频解码设备，其中，如果所述编码域信息表示所述空间域编码，则所述解码器从所述比特流解码出扫描方法的信息，并根据解码后的扫描方法逆向扫描所述比特流中包括的量化系数串，以在所述空间域中重构所述量化块。
14.一种视频解码设备，该视频解码设备包括：
解码器，其被配置为：从比特流重构编码域信息和量化块，并且如果所述编码域信息表示空间域编码，则对关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息进行编码；
第一去量化器，其被配置为：如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行去量化，以重构经变换的残差块；
逆变换器，其被配置为对所述经变换的残差块进行逆变换，以重构残差块；
第二去量化器，其被配置为根据关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息来重构所述残差块；
预测器，其被配置为预测当前块，以生成预测块；和
加法器，其被配置为将所述预测块与重构的残差块相加以重构所述当前块。
15.根据权利要求11或14所述的视频解码设备，其中，所述噪声分量具有相应的残差信号，所述残差信号的绝对值等于或大于阈值。
16.根据权利要求14所述的视频解码设备，其中，所述第二去量化器被配置为通过用填充值填充除了所述噪声分量之外的剩余分量来重构所述残差块。
17.根据权利要求12或16所述的视频解码设备，其中，所述填充值是预设值。
18.根据权利要求12或16所述的视频解码设备，其中，所述解码器被配置为按图像序列、画面、片段、块和子块中的任何一个为单位从所述比特流对所述填充值的信息进行解码。
19.一种视频编码方法，该视频编码方法包括以下步骤：
对当前块进行预测以生成预测块；
从所述当前块中减去所述预测块以生成残差块；
判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域；
如果所确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换；
对经变换的残差块进行首次量化；
如果所确定的编码域是空间域，则对所述残差块进行二次量化；并且
对所确定的编码域的信息以及通过所述首次量化或所述二次量化所生成的块进行编码。
20.根据权利要求19所述的视频编码方法，其中，所述二次量化包括：通过用填充值填充除了所述噪声分量之外的剩余分量并且通过对所述残差块进行量化来生成所述块。
21.根据权利要求20所述的视频编码方法，其中，所述填充值是预设值。
22.根据权利要求20所述的视频编码方法，该方法还包括：在进行到所述二次量化之前，生成所述填充值的信息，
其中，编码步骤包括：按图像序列、画面、片段、块和子块中的任何一个为单位对所述填充值的信息进行编码。
23.根据权利要求19所述的视频编码方法，其中，在扫描通过所述二次量化所生成的所述块的系数之前，编码步骤包括：分别计算多种扫描方法的编码成本，选择具有良好成本性能的扫描方法，并对所选择的扫描方法的信息进行编码。
24.根据权利要求23所述的视频编码方法，其中，所选择的扫描方法从多个备选起始位置选择针对由所述二次量化生成的块的扫描起始位置。
25.一种视频编码方法，该视频编码方法包括以下步骤：
对当前块进行预测以生成预测块；
从所述当前块中减去所述预测块以生成残差块；
判定所述残差块是否具有数量在预设范围内的噪声分量，并且确定编码域；
如果确定的编码域是频域，则对所述残差块进行变换；
对经变换的残差块进行首次量化；
如果确定的编码域是空间域，则对所述噪声分量进行二次量化；和
对通过所述首次量化步骤量化的块进行编码，或者对通过二次量化步骤量化的所述噪声分量、所述噪声分量的个数以及所述噪声分量的位置的信息进行编码。
26.根据权利要求19或25所述的视频编码方法，其中，判定步骤包括：如果所述残差块的所述噪声分量的数量在预设范围内，则自适应地确定所述残差块的所述编码域。
27.根据权利要求26所述的视频编码方法，其中，所述编码域是对所述残差块分别计算所述频域或所述空间域的编码成本而选择的具有良好成本性能的频域或空间域。
28.根据权利要求19或25所述的视频编码方法，其中，所述噪声分量具有相应的残差信号，所述残差信号的绝对值等于或大于阈值。
29.一种视频解码方法，该视频解码方法包括以下步骤：
从比特流重构编码域信息和量化块；
如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行首次去量化，以重构经变换的残差块；
对所述经变换的残差块进行逆变换，以重构残差块；
如果所述编码域信息表示空间域编码，则对包括数量在预定范围内的噪声分量的解码后的量化块进行二次去量化，以重构所述残差块；
对当前块进行预测，以生成预测块；和
将所述预测块与重构的残差块相加以重构所述当前块。
30.根据权利要求29所述的视频解码方法，其中，重构步骤包括：通过用填充值填充除了所述噪声分量之外的剩余分量来重构所述量化块。
31.根据权利要求29所述的视频解码方法，其中，如果所述编码域信息表示所述空间域编码，则重构步骤包括：从所述比特流解码出扫描方法的信息，并根据解码后的扫描方法逆向扫描所述比特流中包括的量化系数串，以在所述空间域中重构所述量化块。
32.一种视频解码方法，该视频解码方法包括以下步骤：
从比特流重构编码域信息和量化块，并且如果所述编码域信息表示空间域编码，则对关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息进行解码；
如果所述编码域信息表示频域编码，则对所述量化块进行首次去量化，以重构经变换的残差块；
对所述经变换的残差块进行逆变换，以重构残差块；
从关于经量化的噪声分量、所述噪声分量的数量以及噪声分量的位置的信息重构所述残差块来进行二次去量化；
对当前块进行预测，以生成预测块；和
将所述预测块与重构的残差块相加以重构所述当前块。
33.根据权利要求29或32所述的视频解码方法，其中，所述噪声分量具有相应的残差信号，所述残差信号的绝对值等于或大于阈值。
34.根据权利要求32所述的视频解码方法，其中，二次去量化步骤包括：通过用填充值填充除了所述噪声分量之外的剩余分量来重构所述残差块。
35.根据权利要求30或34所述的视频解码方法，其中，所述填充值是预设值。
36.根据权利要求30或34所述的视频解码方法，其中，重构步骤包括：按图像序列、画面、片段、块和子块中的任何一个为单位从所述比特流解码所述填充值的信息。
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