CN103262542A - 自适应帧内预测编码和解码方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种自适应帧内预测编码和解码方法。所述自适应帧内预测编码方法包括以下步骤：提供待编码的预测单元；依照预测单元的尺寸来确定用于帧内预测的预测模式的总数；在所确定总数的预测模式之中在参考像素的位移基础上选择特定预定模式，并且使用选的预测模式来执行帧内预测；以及对残差值进行变换和量化，所述残差是通过所述帧内预测预测的预测单元与当前预测单元之间的差，并且熵编码经变换和量化的值。因此，可以优化比率失真并且可以提高图像质量和编码速度。

Description

自适应帧内预测编码和解码方法
技术领域
本发明涉及一种用于视频编码和解码，并且特别涉及一种能够被应用于图像的帧内预测编码的自适应帧内预测编码和解码方法。
背景技术
常规的图像编码方法使用被设计成去除图片之间的冗余以用于提高压缩效率的帧间预测和帧内预测技术。
在通过使用帧内预测的视频编码的方法中，通过使用块之间的像素内相关性根据单元（或块）中像素的值来预测待编码的当前单元（或块）的像素值，所述单元（或块）中像素已被编码并且被定位靠近当前待编码的单元（或块）（例如，相对于当前块的上、左、左上以及右上单元（或块）），并且预测误差被传送。
而且，在帧内预测编码中，根据待编码的图像的特性从各种预测方向（例如，水平、垂直、对角线、平均值等）中选择最佳预测方向（或预测模式）。
在常规H.264/AVC标准中，当对以4×4像素为单位的块应用帧内预测编码时，最适当的预测模式选自9种类型的预测模式（即，预测模式0至8），一个预测模式用于每个4×4像素块，并且所选预测模式以4×4像素块为单位来编码。
替代地，当对以16×16像素为单位的块应用帧内预测编码时，最适当的预测模式选自4种类型的预测模式（即垂直、水平、平均值、平面预测），一个预测模式用于每个16×16像素块，并且所选预测模式以16×16像素块为单位来编码。
在常规的帧内预测编码中，如上所述，用具有预定数目的预测方向的M×M像素尺寸（M=4、8或16）的正方形形状的对称像素块来执行帧内预测编码。换句话说，常规方法针对将正方形形状的对称块用作为帧内预测编码的基本单元的帧内预测编码已经应用了具有M×M像素尺寸的对称分割。
因为帧内预测编码的常规方法在执行编码中应用来自尺寸4×4、8×8或16×16像素的对称正方形像素块的预测模式中的一个，所以在编码效率方面受到限制。因此，需要用于提高编码效率的方法。
具体地，当编码具有上述HD（高清晰度）级分辨率的高分辨率图像时，常规方法在使用常规帧内预测单元的编码效率方面展现限制，所以需要最佳帧内预测单元用于提高编码效率，并且还需要针对每个帧内预测单元优化的预测模式。
发明内容
[技术问题]
本发明的第一目的是提供能够被应用于具有HD（高清晰度）或更高的分辨率的高分辨率图像的自适应帧内预测编码方法。
而且，本发明的第二目的是提供能够解码用所述帧内预测编码方法所编码的图像的解码的方法。
[技术解决方案]
用于实现如上所述发明的一个目的的根据本发明的一个方面的自适应帧内预测编码方法以下步骤：接收待编码的预测单元；基于所述预测单元的尺寸来确定用于帧内预测的预测模式的总数；从所确定总数的预测模式中选择特定预测模式并且通过使用所选预测模式来执行帧内预测；以及对残差执行变换和量化以使得在变换和量化的结果上执行熵编码，所述残差是通过所述帧内预测预测的预测单元与当前预测单元之间的差。
而且，用于实现如上所述的发明的一个目的的根据本发明的另一方面的自适应帧内预测编码方法包括以下步骤：接收待编码的预测单元；基于所述预测单元的尺寸来确定用于帧内预测的预测模式的总数；在对于待编码的像素所确定总数的预测模式内选择预测模式并且通过使用位于所选的预定预测模式中的参考像素和与当前待编码的所述像素相邻的像素来执行帧内预测；以及对残差执行变换和量化以使得在变换和量化的结果上执行熵编码，所述残差是通过所述帧内预测预测的预测单元与当前预测单元之间的差。
而且，用于实现如上所述的发明的一个目的的根据本发明的又一个方面的自适应帧内预测编码方法包括以下步骤：接收待编码的预测单元；当帧内预测模式是平面预测模式时，通过应用所述平面模式来执行帧内预测；并且对残差执行变换和量化以使得在变换和量化的结果上执行熵编码，所述残差是通过帧内预测而预测的预测单元与当前预测单元之间的差。
而且，用于实现如上所述的发明的另一目的的根据本发明的一个方面的自适应帧内预测解码方法包括以下步骤：通过熵解码接收到的比特流来重构头部信息和量化残差；对量化残差执行逆量化和逆变换来重构残差；从多个预定预测中选择预测模式并且通过使用所选预测模式来执行帧内预测以生成预测单元；以及通过把所述预测单元和所述残差相加来重构图像。能够根据所述预测单元的尺寸来确定预定预测模式的总数。当所述预测单元的尺寸是64×64像素时，预定预测模式的总数可以是4。当参考单元不存在于所述当前预测单元左侧或上侧时，可不使用预测模式。参考单元存在于所述当前预测单元左侧或上侧，如果在当前预测单元左侧或上侧的参考单元可不用帧内预测编码，则预测模式是DC模式。当当前预测单元的帧内模式与位于当前预测单元左侧的第一参考单元的帧内模式、或位于当前预测单元的上侧的第二参考单元的帧内模式中的一个相同时，该相同的帧内模式能够被用作预测模式。如果预测模式是DC模式并且如果不存在位于当前预测单元左侧的多个第一参考像素和位于当前预测单元上侧的多个第二参考像素中的至少一个参考像素，则位于当前预测单元的预测像素可以不通过使用预测像素的相邻参考像素来执行滤波。如果预测模式是DC模式并且如果当前预测单元属于色差信号，则位于当前预测单元中的预测像素可以不通过使用预测像素的相邻参考像素来执行滤波。如果在当前预测单元的参考单元中的多个参考像素中的至少一个被指示为对于帧内预测不存在，并且如果位于第一参考像素上侧的参考像素和位于第一参考像素下侧的参考像素都存在，第一参考像素被指示为对于帧内预测不存在，则第一参考像素的预测像素值能够被替换为位于所述第一参考像素上侧的参考像素的值和位于第一参考像素下侧的参考像素的值的平均值。
而且，用于实现如上所述的发明的另一目的的根据本发明的另一方面的自适应帧内预测解码方法包括以下步骤：通过对接收到的比特流进行熵解码来重构头部信息和量化残差；对量化残差执行逆量化和逆变换来重构残差；从头部信息中提取参考像素的预测模式，并且通过使用所提取的预测模式的参考像素和相邻像素来执行帧内预测以生成预测单元；以及通过把预测单元和残差相加来重构图像。
而且，用于实现如上所述的发明的另一目的的根据本发明的又一个方面的自适应帧内预测解码方法包括以下步骤：通过对接收到的比特流进行熵解码来重构头部信息和量化残差；通过对量化残差执行逆量化和逆变换来重构残差；根据头部信息来确定是否应用平面预测模式，并且当所述平面预测模式已被应用时，通过使用所述平面预测模式来执行帧内预测以生成预测单元；以及通过把预测单元和残差相加来重构图像。
[有益效果]
根据如上所述的本发明的自适应帧内预测编码和解码方法，取决于预测单元的尺寸，最佳数目的预测方向被提供用于每个帧内预测方法，从而优化了比率失真（rate distortion）并且提高视频的质量和编码速度。
而且，能够通过根据预测单元的尺寸确定平面预测模式的激活来优化比率失真，从而提高视频的质量和编码速度。
附图说明
图1是图示根据本发明的一个示例实施例的递归编译码单元的结构的概念图。
图2-4是图示根据本发明的一个示例实施例的通过使用预测单元的帧内预测编码方法的概念图。
图5是图示根据本发明的另一示例实施例的通过使用预测单元的帧内预测编码方法的概念图。
图6是图示根据本发明的又一示例实施例的通过使用预测单元的帧内预测编码方法的概念图。
图7是图示根据本发明的一个示例实施例的自适应帧内预测编码方法的流程图。
图8是图示根据本发明的一个示例实施例的自适应帧内预测解码方法的流程图。
具体实施方式
可以以各种方式来修改本发明的示例实施例，并且可以实现本发明的各种示例实施例；因此，本文档在附图中图示了特定的示例实施例，并且将提供示例实施例的详细描述。
然而，不是要把本发明限制到特定的示例实施例，而是应当理解本发明包括属于本发明技术原理和范围的本发明的每一个可能修改、等同物或替换。
诸如“第一”、“第二”等术语可以用于描述各种组件，但是这些组件不应当受限于这些术语。引入这些术语仅是为了将一个组件与其他组件相区分的目的。例如，第一组件可以被称为第二组件，而不偏离本发明的范围，并且反之亦然。术语“和/或”指示描述的多个相关项的组合或描述的多个相关项中的任何一个。
如果组件据称被“链接”或“连接”到不同的组件，则该组件可以直接链接或连接到不同的组件，但是第三组件可以存在以连接这两个组件，即使这两个组件可以直接连接。另一方面，如果组件据称被“直接链接”或“直接连接”到另一个组件，则应当解释为在这两个组件之间没有另外的组件。
引入在该文档中使用的术语仅为了描述特定的示例实施例，不意在限制本发明的范围。单数表达应当被解释为包括复数表达，除非另外明确说明。诸如“包括”或“具有”的术语意在表明存在所体现的特性、数目、步骤、行为、组件、模块及其组合，这应当被理解为并不事先排除存在或添加一个或多个特性、数目、步骤、行为、组件、模块及其组合的可能性。
除非另外定义，在该文档中使用的所有术语，无论它们是技术还是科学的，都拥有与本发明所属领域的技术人员所理解的相同的含义。诸如在通用的词典中定义的那些术语应当被解释为在相关技术中承载相同的背景含义，并且它们不应当被解释为拥有理想或过度正式的含义。
在下文中，参考附图，将更详细地描述本发明的优选实施例。为了整体理解本发明的目的，附图中的相同组件使用相同的参考符号，并且将省略对于相同组件的重复描述。
根据本发明的示例实施例，使用适用于具有HD（高清晰度）或更高的分辨率的高分辨率图像的32×32像素或更多的扩展宏块尺寸来执行编码和解码，包括帧间/帧内预测、变换、量化和熵编码，并且使用下面将描述的递归编译码单元（CU）可以进行编码和解码。
图1是图示根据本发明的示例实施例的递归编译码单元结构的概念图。
参考图1，每一个编译码单元CU具有方形形状并且可以具有2N×2N的可变尺寸（单位：像素）。可以在预编译的基础上执行帧间预测、帧内预测、变换、量化和熵编码。
编译码单元CU可以包括最大编译码单元LCU和最小编译码单元SCU。可以通过是8或更多的2的幂来表示最大编译码单元LCU或最小编译码单元SCU的尺寸。
根据示例实施例，编译码单元CU可以具有递归树结构。图1图示了最大编译码单元LCU（或CU0）的一侧具有是128（N0=64）的2N0的尺寸，而最大级别或级别深度是5。可以通过一系列标志来标识递归结构。例如，在其级别或级别深度是k的编译码单元CUk具有标志值0的情况下，在当前级别或级别深度上执行对编译码单元CUk的编译。
当标志值是1时，编译码单元CUk被分割成具有级别或级别深度k+1以及尺寸Nk+1×Nk+1的四个独立的编译码单元CUk+1。在这种情况下，编译码单元CUk+1可以被递归地处理，直到其级别或级别深度达到可准许的最大级别或级别深度。当编译码单元CUk+1的级别或级别深度与可准许的最大级别或级别深度（如图4所示，其是例如4）相同时，任何进一步的分割是不可准许的。
最大编译码单元LCU的尺寸和最小编译码单元SCU的尺寸可以被包括在序列参数集（SPS）中。序列参数集SPS可以包括最大编译码单元LCU的可准许的最大级别或级别深度。例如，在图2所示的示例中，可准许的最大级别或级别深度是5，并且当最大编译码单元LCU的一个具有128像素的尺寸，则五个编译码单元尺寸可以是可能的，诸如128×128（LCU）、64×64、32×32、16×16和8×8（SCU）。也就是说，给定最大编译码单元LCU的尺寸和可准许的最大级别或级别深度，可以确定编译码单元的可准许的尺寸。
如果完成了等级分割处理，则可以对编译码单元等级单元的叶节点执行帧间预测或帧内预测，而不进一步分割。该叶编译码单元被用作预测单元PU，该预测单元PU是帧间预测或帧内预测的基础单元。
对于帧间预测或帧内预测，对叶编译码单元实行划分。也就是说，对预测单元PU执行划分。这里，预测单元PU是用于帧间预测或帧内预测的基础单元，并且可以是现有的宏块单元或子宏块单元，或具有32×32像素或更多的扩展宏块单元或编译码单元。
将在下文更详细描述根据本发明的实施例的帧内预测方法。
图2-4是图示根据本发明的一个示例实施例的通过使用预测单元的帧内预测编码方法的概念图，并且示出帧内预测方法的概念，通过所述帧内预测方法根据与像素位移相对应的角度来确定预测方向。
图2图示了用于预测单元为16×16像素尺寸的帧内预测中的预测方向的示例。
参考图2，当预测单元（PU）的尺寸是16×16个像素时，预测模式的总数可以是33，并且在垂直预测的情况下，基于当前待编码的块的底部行的位移和位于当前待编码的块的上侧的单元（或块）的参考行的位移给出了预测方向。在这里，参考行的位移被以2n（其中n是-8与8之间的整数）个像素为单位传送到解码设备，并且能够被传送，同时参考行的位移被包括在头部信息中。
如图2中所图示的，例如，当像素位移是+2个像素时，预测方向变成210。在这种情况下，当被预测的像素存在于参考行的两个样本之间时，通过具有1/8像素精度的所述参考像素的线性内插来获得该像素的预测值。
替代地，在水平预测的情况下，取决于当前待编码的单元（或块）块的最右边的列的位移和位于当前待编码的单元（或块）左边的单元（或块）的参考列的位移来给出预测方向。在这里，参考行的位移被以2n（共中n是-8与8之间的整数）个像素为单位传送到解码设备，并且在参考行的位移被包括在头部信息中时能够被传送。
图3图示了在具有预测单元为32×32像素尺寸的帧内预测的预测方向的示例。
参考图3，当预测单元（PU）的尺寸是32×32像素时预测模式的数目可以是33，并且在垂直预测的情况下，取决于当前待编码的单元（或块）块的底部行的位移和位于当前待编码的单元（或块）的上侧的单元（或块）的参考行的位移来给出预测方向。在这里，参考行的位移被以4n（共中n是-8与8之间的整数）个像素为单位传送到解码设备，并且在参考行的位移被包括在头部信息中时能够被传送。
如图3中所图示的，例如，当像素位移是+4（即，n=1）个像素时预测方向变成310。在这里，当被预测的像素存在于参考行的两个样本之间时，通过具有1/8像素精度的所述参考像素的线性内插来获得该像素的预测值。
替代地，在水平预测的情况下，取决于当前待编码的单元（或块）块的最右边的列的位移和位于当前待编码的单元（或块）左边的单元（或块）的参考列的位移来给出预测方向。在这里，参考行的位移被以4n（共中n是-8与8之间的整数）个像素为单位传送到解码设备，并且在参考行的位移被包括在头部信息中时能够被传送。
图4图示了在具有预测单元为64×64像素尺寸的帧内预测的预测方向的示例。
参考图4，当预测单元（PU）的尺寸是64×64个像素时预测模式的数目可以是总共17，并且，在垂直预测的情况下，取决于当前待编码的单元（或块）块的底部行的位移和位于当前待编码的单元（或块）的上侧的单元（或块）的参考行的位移来给出预测方向。在这里，参考行的位移被以16n（其中n是-4与4之间的整数）个像素为单位传送到解码设备，并且在参考行的位移被包括在头部信息中时能够被传送。
如图4中所图示的，例如，当像素位移是+16（即，n=1）个像素时，预测方向变成410。在这里，当被预测的像素存在于参考行的两个样本之间时，通过具有1/4像素精度的所述参考像素的线性内插来获得该像素的预测值。
替代地，在水平预测的情况下，取决于当前待编码的单元（或块）的最右边的列的位移和位于当前待编码的单元（或块）左边的单元（或块）的参考列的位移来给出预测方向。在这里，参考行的位移被以16n（其中n是-4与4之间的整数）个像素为单位传送到解码设备，并且在参考行的位移被包括在头部信息中时能够被传送。
而且，在根据本发明的一个实施例的帧内预测编码方法中，当预测单元（PU）的尺寸是128×128像素时，通过与图4中相同的方法预测模式的数目可以是总共17，并且在垂直预测的情况下，取决于当前待编码的单元（或块）的底部行的位移和位于当前待编码的单元（或块）的上侧的单元（或块）的参考行的位移来给出预测方向。在这里，参考行的位移被以32n（其中n是-4与4之间的整数）个像素为单位传送到解码设备。在这里，当被预测的像素存在于参考行的两个样本之间时，通过具有1/4像素精度的所述参考像素的线性内插来获得该像素的预测值。
替代地，在水平预测的情况下，取决于当前待编码的单元（或块）的最右边的列的位移和位于当前待编码的单元（或块）左边的单元（或块）的参考列的位移来给出预测方向。在这里，参考行的位移被以32n（其中n是-4与4之间的整数）个像素为单位传送到解码设备。
在根据本发明的一个示例实施例的帧内预测编码方法中，如图2-4中所图示的，当预测单元的尺寸是16×16和32×32个像素时，预测方向被确定为总共33个模式中的一个，并且当预测单元的尺寸是64×64和128×128个像素时，预测方向被确定为总共17个模式中的一个，从而在具有高分辨率（例如，尺寸为64×64个像素或更多）的图像的情况下考虑到高空间冗余的特性通过减少预测方向来增强编码的效率。
尽管已经在图2-4中描述了当预测单元的尺寸是32×32个像素时预测方向的数目总共为33并且当预测单元的尺寸是64×64或128×128个像素时预测方向的数目总共为17，但本发明不限于这些情况，而是随着预测单元的尺寸增加，能够考虑到图像的空间冗余的特性来设置各种数目的预测方向。
例如，当预测单元的尺寸是32×32个像素时预测方向的数目能够被设置为总共17，而当预测单元的尺寸是64×64或128×128个像素时预测方向的数目能够被设置为总共8或4。
图5是图示根据本发明的另一示例实施例的通过使用预测单元的帧内预测编码方法的概念图。
参考图5，在根据本发明的另一示例实施例的帧内预测方法中，编码设备根据预测单元设置来自多个预定预测方向的特定预测方向510，并且通过存在于预测方向中的参考像素511与相邻待编码的像素520的经编码的像素（即左像素、上像素以及左上像素）530之间的内插来预测当前像素。
在这里，当预测单元的尺寸（单位：像素）是4×4或8×8时基于该预测单元的预测方向的总数能够被设置为总共9，当尺寸是16×16或32×32时总共为33，以及当尺寸是64×64或更多的时总共为5。然而，基于预测单元的预测方向的总数不限于这些情况，而是预测方向能够设置有各种数目。而且，权重能够被应用在位于在预测方向510的参考像素511与相邻像素530之间的内插中。例如，能够根据从待编码的像素520到位于在预测方向510的参考像素511的距离对相邻像素530和参考像素511应用不同的权重。
而且，编码设备将水平取向距离和垂直取向距离信息x、y传送到解码设备以便定义如图5中所图示的预测方向510，所述距离信息x、y能够被用来估计预测方向510的斜率。
图6是图示根据本发明的又一示例实施例的通过使用预测单元的帧内预测编码方法的概念图。
如果预测单元的尺寸当编码具有HD（高清晰度）级或更高的分辨率的高分辨率图像时变得较大，则当常规帧内预测模式被应用于位于该单元的右下端处的像素的值时，平滑图像的重构由于从预测产生的失真而可能是困难的。
为了解决上述问题，单独的平面预测模式（平面模式）可以被定义，并且在平面预测模式的情况下或者当平面预测模式标志被激活时，能够执行线性内插，以便通过使用先前被编码的左边和上部单元（或块）中与垂直和水平方向相对应的像素值611、613和/或与在如图6中所图示的预测单元（或块）处的垂直和水平方向相对应的内部像素值来估计在该预测单元的右下端处像素610的预测像素值。
而且，在平面预测模式的情况下或者当平面预测模式标志被激活时，能够通过使用先前被编码的左边和上部单元（或块）中与垂直和水平方向相对应的像素值和/或与在该预测单元（或块）处垂直和水平方向相对应的内部边界像素值的双线性内插来估计预测单元中内部像素的预测值。
在本发明的另一示例实施例中，上述平面预测模式被确定以用于根据预测单元的尺寸来使用。
如图6中所图示的，设定能够被配置成使得当预测单元的尺寸（单位：像素）是4×4或8×8时不使用平面预测模式，并且当预测单元的尺寸（单位：像素）是16×16或更多的时使用平面预测模式。然而，基于预测单元的尺寸对平面预测模式的使用的确定不限于图6中图示的示例。例如，甚至当预测单元的尺寸是8×8个像素时，平面预测模式也能够被设置为使用，并且能够通过预测单元的空间冗余的特性的分析来确定平面预测模式的使用。
图7是图示根据本发明的一个示例实施例的自适应帧内预测编码方法的流程图。
参考图7，首先，当待编码的图像被输入到编码设备时（步骤710），通过使用图1中图示的方法来确定用于对输入图像的帧内预测的预测单元（步骤720）。
然后，编码设备通过应用来自参考图2-6所描述的帧内预测方法的至少一种方法来执行帧内预测（步骤730）。
在这个步骤，编码设备根据所确定的帧内预测方法和预测单元的尺寸来确定预定预测方向的总数或平面预测模式的使用。
更具体地，当帧内预测模式使用根据如图2和4中所描述的像素位移的角度来确定预测方向的方法时，通过预测单元的尺寸来确定预测方向的总数，并且通过从所述总数的预定预测方向中选择特定预测方向来执行帧内预测。
另外，当参考图5所描述的编码预测方法被使用时，根据预测单元的尺寸来确定预测方向的总数，并且通过参考像素和位于在来自在所述总数的内插内所确定的预测方向的特定预测方向的多个相邻像素来执行帧内预测。
另外，当参考图6所描述的平面预测模式被使用时，根据预测单元的尺寸来确定是否使用平面预测模式。例如，当待编码的预测单元的尺寸是16×16个像素或更多的时，编码设备通过使用平面预测模式来执行帧内预测。
如果不存在位于当前预测单元的左侧或上侧的参考单元，则当前预测单元的帧内预测模式能够具有-1的值。
如果尚未通过帧内预测编码位于当前预测单元的左侧或上侧的参考单元，则当前预测单元的帧内预测模式可以是DC模式。在DC模式中，在帧内预测时位于当前预测单元的左侧或上侧的参考像素的像素值的平均数被计算，并且平均值被用作预测像素值。
然后，编码设备通过获得当前预测单元与被预测的预测单元之间的差来生成残余，对所获得的残差进行变换和量化（步骤740），并且通过熵编码经量化的DCT系数和头部信息来生成比特流（步骤750）。
在这个步骤处，头部信息当使用图2-4中图示的帧内预测时能够包括预测单元的尺寸、预测模式以及预测方向（或像素位移），并且头部信息当使用图5中图示的帧内预测时，能够包括预测单元的尺寸、x和y信息。另外，当使用图6中图示的平面预测模式时，头部信息能够包括预测单元的尺寸和标志信息。
图8是图示根据本发明的一个示例实施例的自适应帧内预测解码方法的流程图。
参考图8，解码设备首先从编码设备接收比特流（步骤810）。
然后，解码设备对接收到的比特流执行熵解码（步骤820）。通过熵解码，经解码的数据包括量化残差，所述量化残差表示当前预测单元与被预测的预测单元之间的差。通过熵解码来解码的头部信息能够包括关于预测单元的尺寸、预测模式、预测方向（或像素位移）的信息、x、y信息或表示线性预测模式取决于帧内预测方法的激活的标志信息。
在这个步骤处，当通过使用递归编译码单元（CU）来执行编码和解码时，关于预测单元（PU）的尺寸的信息能够包括最大编译码单元（LCU）的尺寸、最小编译码单元（SCU）的尺寸、最大可允许的层级或级深度以及标志信息。
解码设备对经熵解码的残差执行逆量化和逆变换（步骤830）。能够以预测单元的尺寸为单位（例如，32x32或64x64个像素）来执行逆变换的过程。
基于上述头部信息来获取关于预测单元（PU）的尺寸的信息，并且根据所获取的关于预测单元的尺寸和在编码中使用的帧内预测方法的信息来执行帧内预测，从而生成预测单元（步骤840）。
例如，当对如参考图2-4所描述的那样编码的比特流执行解码时，在基于从通过熵解码重构的头部信息中提取的参考像素的位移而预定的所述总数的预测方向内选择特定预测方向，然后通过使用所选预测方向来执行帧内预测，从而生成预测单元。
另外，当对如参考图5所描述的那样编码的比特流执行解码时，从通过熵解码重构的头部信息中提取参考像素所位于的预测方向，然后通过使用位于所提取的预测方向处的参考像素和相邻像素来执行帧内预测，从而生成预测单元。
另外，当对如参考图6所描述的那样编码的比特流执行解码时，根据通过熵解码重构的头部信息来确定是否应用平面预测模式，并且当确定已应用平面预测模式时，通过使用平面预测模式来执行帧内预测，从而生成预测单元。
然后，解码设备通过将被逆量化和逆变换的残差和通过帧内预测预测的预测单元相加来重构图像（步骤850）。
根据本发明的另一示例实施例，如果不存在位于当前预测单元的左侧或上侧的参考单元，则不使用预测模式。
而且，如果位于当前预测单元的左侧或上侧的参考单元存在并且如果位于当前预测单元的左侧或上侧的参考单元尚未通过帧内预测编码，则预测模式可以是DC模式。
而且，当当前预测单元的帧内模式与位于当前预测单元左边的第一参考单元的帧内模式或位于当前预测单元上侧的第二参考单元的帧内模式中的一个相同，则所述相同的帧内模式可以是预测模式。
而且，如果预测模式是DC模式并且如果参考像素不存在于位于当前预测单元左边的多个第一参考像素和位于当前预测单元上侧的多个第二参考像素中的至少一个中，则位于当前预测单元的预测像素可以不通过使用被预测像素的相邻参考像素来执行滤波。
而且，如果预测模式是DC模式并且如果当前预测单元属于色差信号，则位于当前预测单元的预测像素可以不通过使用被预测像素的相邻参考像素来执行滤波。
而且，如果在当前预测单元处的多个参考像素中的至少一个被指示为对于帧内预测为不存在的，并且如果位于第一参考像素上侧处的参考像素和位于第一参考像素下侧处的参考像素都存在，第一参考像素被指示为对于帧内预测为不存在的，则第一参考像素的预测像素值能够被替换为位于第一参考像素上侧的参考像素的值和位于第一参考像素下侧处的参考像素的值的平均值。
尽管已经参考示例对本发明进行了描述，但应该了解的是，在如权利要求中所描述的本发明的构思和范围内本领域的技术人员将能够修改和改变本发明。

Claims (27)

1.一种视频编码方法，包括以下步骤：
接收待编码的预测单元；
基于所述预测单元的尺寸来确定用于帧内预测的预测模式的总数；
从所确定总数的预测模式中选择预测模式，并且通过使用所选择的预测模式来执行所述帧内预测；以及
对残差执行变换和量化，使得在所述变换和所述量化的结果上执行熵编码，所述残差是预测单元与通过所述帧内预测而预测的预测单元之间的差。
2.根据权利要求1所述的视频编码方法，其中，所述预测模式的总数基于所述预测单元的尺寸来预先确定。
3.根据权利要求1所述的视频编码方法，其中，当所述预测单元具有64×64像素的尺寸时，所述预测模式的总数是4。
4.一种视频编码方法，包括以下步骤：
接收待编码的预测单元；
基于所述预测单元的尺寸来确定用于帧内预测的预测模式的总数；
对于当前待编码的像素，在所确定总数的预测模式内选择预测模式，并且通过使用位于所选择的预定预测模式中的参考像素和与所述当前待编码的像素相邻的像素来执行帧内预测；以及
对残差执行变换和量化，以使得在所述变换和量化的结果上执行熵编码，所述残差是当前预测单元与通过所述帧内预测而预测的预测单元之间的差。
5.一种视频编码方法，包括以下步骤：
接收待编码的预测单元；
当帧内预测模式是平面预测模式时，通过应用所述平面预测模式来执行帧内预测；以及
对残差执行变换和量化，以使得在所述变换和量化的结果上执行熵编码，所述残差是当前预测单元与通过所述帧内预测所预测的预测单元之间的差。
6.根据权利要求5所述的视频编码方法，其中，通过应用所述平面模式来执行帧内预测的所述步骤被执行，使得通过使用参考单元中的像素的值经线性内插来获得所述当前预测单元最右下的第一像素的预测值，所述参考单元中的所述像素垂直和水平地对应于所述当前预测单元的最右下的所述第一像素，在所述当前预测单元之前所述参考单元预先被编码并且所述参考单元位于所述当前预测单元的左上侧。
7.根据权利要求5所述的视频编码方法，其中，通过应用所述平面预测模式来执行帧内预测的所述步骤被执行，使得通过使用参考单元中的像素的值和内部边界像素的值中的至少一个经双线性内插来获得所述预测单元的内部像素的预测值，所述参考单元中的像素垂直和水平地对应于所述预测单元的内部像素，所述参考单元在所述当前预测单元之前预先被编码并且所述参考单元位于所述当前预测单元的左上侧，并且所述内部边界像素垂直和水平地对应于所述预测单元的内部像素，所述内部边界像素位于所述当前预测单元中。
8.根据权利要求5所述的视频编码方法，其中，当所述预测单元具有4×4或8×8像素的尺寸时，不应用所述平面预测模式，并且当所述预测单元具有16×16像素或更大的尺寸时，应用所述平面预测模式。
9.一种视频解码方法，包括以下步骤：
通过熵解码接收到的比特流来重构头部信息和量化残差；
对所述量化残差执行逆量化和逆变换来重构残差；
从多个预定预测模式中选择预测模式并且通过使用所选择的预测模式来执行帧内预测以生成预测单元；以及
通过把所述预测单元和所述残差相加来重构图像。
10.根据权利要求9所述的视频解码方法，其中，预定预测模式的总数根据所述预测单元的尺寸来确定。
11.根据权利要求9所述的视频解码方法，其中，当所述预测单元的尺寸是64×64像素时，预定预测模式的总数是4。
12.根据权利要求9所述的视频解码方法，其中，当参考单元不存在于当前预测单元的左侧或上侧时，不使用所述预测模式。
13.根据权利要求12所述的视频解码方法，其中，参考单元存在于当前预测单元的左侧或上侧，如果在所述当前预测单元的左侧或上侧的所述参考单元不用帧内预测来编码，则所述预测模式是DC模式。
14.根据权利要求9所述的视频解码方法，其中，当当前预测单元的帧内模式与位于当前预测单元左侧的第一参考单元的帧内模式、或位于所述当前预测单元的上侧的第二参考单元的帧内模式中的一个相同时，该相同的帧内模式被用作所述预测模式。
15.根据权利要求9所述的视频解码方法，其中，如果所述预测模式是DC模式并且如果不存在位于当前预测单元左侧的多个第一参考像素和位于所述当前预测单元的上侧的多个第二参考像素中的至少一个参考像素，则位于所述当前预测单元中的预测像素不通过使用该预测像素的相邻参考像素来执行滤波。
16.根据权利要求9所述的视频解码方法，其中，如果所述预测模式是DC模式并且如果当前预测单元属于色差信号，则位于所述当前预测单元中的预测像素不通过使用该预测像素的相邻参考像素来执行滤波。
17.根据权利要求9所述的视频解码方法，其中，如果在当前预测单元的参考单元中的多个参考像素中的至少一个被指示为对于帧内预测不存在，并且如果位于第一参考像素的上侧的参考像素和位于该第一参考像素的下侧的参考像素都存在，所述第一参考像素被指示为对于帧内预测不存在，则所述第一参考像素的预测像素值被替换为位于所述第一参考像素的上侧的参考像素的值和位于所述第一参考像素的下侧的参考像素的值的平均值。
18.一种视频解码方法，包括以下步骤：
通过对接收到的比特流执行熵解码来重构头部信息和量化残差；
对所述量化残差执行逆量化和逆变换来重构残差；
从所述头部信息中提取参考像素的预测模式，并且通过使用所提取的预测模式的参考像素和相邻像素来执行帧内预测以生成预测单元；以及
通过把所述预测单元和所述残差相加来重构图像。
19.一种视频解码方法，包括以下步骤：
通过对接收到的比特流执行熵解码来重构头部信息和量化残差；
通过对所述量化残差执行逆量化和逆变换来重构残差；
根据所述头部信息来确定是否应用平面预测模式，并且当所述平面预测模式被应用时，通过使用所述平面预测模式来执行帧内预测以生成预测单元；以及
通过把所述预测单元和所述残差相加来重构图像。
20.根据权利要求19所述的视频解码方法，其中，当所述预测单元具有4×4或8×8像素的尺寸时，不应用所述平面预测模式，并且当所述预测单元具有16×16像素或更大的尺寸时，应用所述平面预测模式。
21.根据权利要求19所述的视频解码方法，其中，预定预测模式的总数根据所述预测单元的尺寸来确定。
22.根据权利要求19所述的视频解码方法，其中，当参考单元不存在于当前预测单元的左侧或上侧时，不使用所述预测模式。
23.根据权利要求19所述的视频解码方法，其中，参考单元存在于当前预测单元的左侧或上侧，如果在所述当前预测单元的左侧或上侧的所述参考单元不用帧内预测来编码时，所述预测模式是DC模式。
24.根据权利要求19所述的视频解码方法，其中，当当前预测单元的帧内模式与位于当前预测单元左侧的第一参考单元的帧内模式、或位于所述当前预测单元的上侧的第二参考单元的帧内模式中的一个相同时，该相同的帧内模式被用作为所述预测模式。
25.根据权利要求19所述的视频解码方法，其中，如果所述预测模式是DC模式并且如果不存在位于当前预测单元左侧的多个第一参考像素和位于所述当前预测单元的上侧的多个第二参考像素中的至少一个参考像素，则位于所述当前预测单元中的预测像素不通过使用该预测像素的相邻参考像素来执行滤波。
26.根据权利要求19所述的视频解码方法，其中，如果所述预测模式是DC模式并且如果当前预测单元属于色差信号，则位于所述当前预测单元的预测像素不通过使用该预测像素的相邻参考像素来执行滤波。
27.根据权利要求19所述的视频解码方法，其中，如果在当前预测单元的参考单元中多个参考像素中的至少一个被指示为对于帧内预测不存在，并且如果位于第一参考像素上侧的参考像素和位于所述第一参考像素下侧的参考像素都存在，所述第一参考像素被指示为对于帧内预测不存在，则所述第一参考像素的预测像素值被替换为位于所述第一参考像素上侧的参考像素的值和位于所述第一参考像素下侧的参考像素的值的平均值。
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