CN103416066B - 使用亮度采样的色度块的内部预测方法以及使用其的装置 - Google Patents

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Abstract

所公开的是使用亮度采样的色度块的内部预测方法和使用其的装置。一种图像解码方法，包括以下步骤：当色度块使用LM时，基于LM映射表计算色度块的内部预测模式；和基于计算的色度块的内部预测模式产生用于色度块的预测块。当色度块的内部预测模式信息被解码时，取决于是否使用LM来使用相互不同的表，以便可以无需不必要的比特浪费来执行编码和解码。

Description

使用亮度采样的色度块的内部预测方法以及使用其的装置
技术领域
本发明涉及图像解码方法和设备，尤其是，涉及使用亮度采样的内部色度块预测方法和使用该方法的设备。
背景技术
近来，对于高分辩率和高质量图像，诸如HD(高清晰度)图像和UHD(超高清晰度)图像的需求已经在各种应用领域中增长。由于图像数据具有较高的分辨率和较高的质量，数据量相对于现有的图像数据进一步增长。因此，当图像数据使用介质，诸如现有的有线和无线宽带线路传送，或者被存储在现有的存储介质中时，传送成本和存储成本增加。为了解决随着在图像数据的分辩率和质量方面增长出现的这些问题，可以使用高效率的图像压缩技术。
该图像压缩技术包括各种技术，诸如在根据当前图片的先前的或者后续的图片预测在当前图片中包括的像素值的之间预测（inter prediction）技术，使用在当前图片中的像素信息预测在当前图片中包括的像素值的内部预测（intra prediction）技术，以及分配短代码给具有高出现频率的值，和分配长码给具有低出现频率的值的熵编码技术。图像数据可以使用这样的图像压缩技术被有效地压缩和传送或者存储。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种内部色度块预测方法，其可以增强图像编码和解码效率。
本发明的另一个目的是提供一种执行内部色度块预测方法的设备，其可以增强图像编码和解码效率。
问题的解决方案
按照本发明的一个方面，提供了一种图像解码方法，该方法包括：当LM(亮度估算模式)被用于色度块时，基于LM映射表推导色度块的内部预测模式；和基于推导出的色度块的内部预测模式来产生色度块的预测块。该图像解码方法可以进一步包括：当LM没有被用于色度块时，基于非LM映射表推导色度块的内部预测模式。当平面模式被映射到第零个内部预测模式，DC模式被映射到第1个内部预测模式，并且定向内部预测模式被映射到第2至第34个内部预测模式时，非LM映射表可以是：
该图像解码方法可以进一步包括解码有关LM是否被用于色度块的信息。该图像解码方法可以进一步包括接收通过编码色度块的内部预测模式而获得的码字信息。该码字信息可以是基于码字映射表产生的码字信息，在该码字映射表中取决于LM是否被用于色度块来映射不同的码字信息元素。该码字映射表可以是：
在码字映射表中对应于LM或者DM的intra_chroma_pred_mode 的码字被被执行上下文解码过程，并且在与除了LM或者DM以外的内部预测模式相对应的intra_chroma_pred_mode的码字中，除了在LM或者DM中使用的码字的比特之外的码字的其它比特被执行旁路编码过程。当使用LM执行内部预测时，码字的2个比特被执行上下文解码过程，并且除被执行上下文编码过程的比特之外的码字的其它比特被执行旁路解码过程，并且当没有使用LM执行内部预测时，码字的1个比特被执行上下文解码过程，并且除被执行上下文解码过程的比特之外的码字的比特被执行旁路解码过程。
当平面模式被映射到第零个内部预测模式，DC模式被映射到第1个内部预测模式，定向内部预测模式被映射到第2至第34个内部预测模式，并且LM被映射到第35个内部预测模式时，LM映射表可以是：
LM可以是基于内插的亮度采样值计算色度块的像素的内部预测方法，通过线性内插亮度块的像素来计算所述内插的亮度采样值。
按照本发明的另一个方面，提供了一种图像解码设备，包括：LM使用确定模块，该LM使用确定模块确定有关LM(亮度估算模式)是否被用于色度块的信息；和内部色度块预测模式推导模块，该内部色度块预测模式推导模块基于从LM使用确定模块输出的LM模式使用信息来推导内部色度块预测模式。内部色度块预测模式推导模块可以基于码字映射表产生码字，在该码字映射表中取决于LM是否被用于色度块来映射不同的码字信息元素。该码字映射表可以是：
在码字映射表中对应于LM或者DM的intra_chroma_pred_mode 的码字被执行上下文解码过程，并且在与除了LM或者DM以外的内部预测模式相对应的intra_chroma_pred_mode的码字中，除了在LM或者DM中使用的码字的比特之外的码字的其它比特被执行旁路编码过程。当使用LM执行内部预测时，码字的2个比特被执行上下文解码过程，并且除了被执行上下文编码过程的比特之外的码字的其它比特被执行旁路解码过程，并且当没有使用LM执行内部预测时，码字的1个比特被执行上下文解码过程，并且除了被执行上下文解码过程的比特之外的码字的比特被执行旁路解码过程。
当LM被用于色度块时，内部色度块预测模式推导模块可以基于LM映射表来推导色度块的内部预测模式，并且当LM没有被用于色度块时，可以基于非LM映射表来推导色度块的内部预测模式。
当平面模式被映射到第零个内部预测模式，DC模式被映射到第1个内部预测模式，定向内部预测模式被映射到第2至第34个内部预测模式，并且LM被映射到第35个内部预测模式时，LM映射表可以是：
当平面模式被映射到第零个内部预测模式，DC模式被映射到第1个内部预测模式，并且定向内部预测模式被映射到第2至第34个内部预测模式时，非LM映射表可以是：
LM可以是基于内插的亮度采样值来计算色度块的像素的内部预测方法，通过线性地内插亮度块的像素来计算所述内插的亮度采样值。
有益效果
如上所述，按照本发明实施例通过采用使用亮度采样的内部色度块预测方法，和使用该方法的设备，通过确定与LM是否被用于执行内部预测有关的内部色度块预测模式信息，以及取决于该确定结果使用不同的映射表，能够执行内部色度块预测。
附图说明
图1是举例说明按照本发明的实施例的图像编码设备的方框图。
图2是举例说明按照本发明的实施例的图像解码设备的方框图。
图3是举例说明在本发明的实施例中的亮度采样和色度采样位置的概念图。
图4是举例说明在本发明的实施例中的在当前块周围和内部的亮度采样值的示意图。
图5是举例说明在本发明的实施例中的定向内部预测模式的图。
图6是举例说明在本发明的实施例中的计算色度块的内部预测模式方法的流程图。
图7是举例说明在本发明的实施例中的解码色度块的内部预测模式的预测模块的部分的示意图。
具体实施方式
本发明可以以各种形式被不同地修改，并且其特定的实施例将在该附图中描述和示出。但是，这些实施例不意欲限制本发明，而是，应该理解本发明包括属于本发明的精神和技术范围的所有改进、等效和替换。在参考附图的描述中，类似的组成部分由类似的参考数字引用。
术语，诸如“第一和“第二”可用于描述各种元件，但是，元件不局限于该术语。术语仅被用来将一个单元与另一个单元区分开来。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一单元可以被称作第二单元，并且第二单元可以类似地被称作第一单元。术语“和/或”包括多个元件的组合或者多个元件的任何一个。
如果提及元件“连接到”或者“耦合到”另一个元件时，应该理解，又一元件可以插入在其间，以及该元件可以连接或者直接耦合到另一元件。相反地，如果提及元件“直接连接到”或者“直接耦合到”另一元件，应该理解，在其间没有插入又一元件。
在以下的描述中使用的术语仅用于描述特定的实施例，但是，不意欲限制本发明。单数的表达包括复数的表达，只要其被清楚地了解是不同的。术语，诸如“包括”和“具有”意欲指示存在在以下的描述中使用的特点、数目、步骤、操作、元件、组件，或者其组合，并且因此，应该理解，不排除存在或者增加一个或多个不同的特点、数目、步骤、操作、元件、组件，或者其组合的可能性。
在下文中，将参考伴随的附图详细描述本发明的示例性实施例。在该附图中类似的构件将由类似的参考数字引用，并且不会重复地描述。
图1是举例说明按照本发明的实施例的图像编码设备的方框图。
参考图1，图像编码设备100包括图片分割模块105、预测模块110、变换模块115、量化模块120、重新排列模块125、熵编码模块130、反量化模块135、反变换模块140、滤波器模块145，和存储器150。
在图1中示出的构件独立地示出以表示在图像编码设备中不同的独特功能。每个构件不由单独的硬件构件或者软件构件构成。即，构件被独立地安排，并且至少两个构件可以合并成单个构件，或者单个构件可以被分成多个构件以执行功能。在不脱离本发明的概念的情况下，构件被合并的实施例和构件被分离的实施例属于本发明的范围。
某些构件在本发明中对于实质的功能不是必需的，并且仅对于改善性能是可选的构件。除了仅用于改善性能的构件之外，本发明可以实施为仅包括对于本发明的实施例必需的构件。除了仅用于改善性能的光构件之外，仅包括必需构件的结构属于本发明的范围。
图片分割模块105可以将输入图像分割为至少一个处理单元。在这里，处理单元可以是预测单元(PU)、变换单元(TU)，或者编译单元(CU)。图片分割模块105可以将图片分割为多个编译单元、预测单元和变换单元的组合，并且可以基于编码图片的预先确定的准则(例如，成本功能)选择编译单元、预测单元和变换单元的组合。
例如，图片可以被分割为多个编译单元。递归树形结构，诸如四叉树结构可用于将图片分割为编译单元。编译单元可以是作为根的最大尺寸的编译单元或图片，其可以被分割为具有对应于分割的编译单元数目的子节点的不同的编译单元。按照预先确定的限制不再分割的编译单元是叶节点。即，当假设编译单元可以仅以矩形形状分割时，单个编译单元可以分割为最多四个不同的编译单元。
在本发明的实施例中，编译单元可用于具有要解码的单元以及要编码的单元的含义。
预测单元可以以在编译单元中具有相同大小的至少一个正方形或者矩形形状分割，或者可以以使得在编译单元中分割的预测单元的一个预测单元的形状不同于另一个预测单元的形状的形状分割。
当用于产生要经历内部预测的预测单元的编译单元不是最小编译单元时，该编译单元可以无需被分割为多个预测单元(N×N)而经历内部预测。
预测模块110包括执行之间预测的之间预测模块，和执行内部预测的内部预测模块。预测模块可以确定将对预测单元执行之间预测或者内部预测中的哪一个，并且可以确定确定的预测方法的特定的信息(例如，内部预测模式、运动矢量和参考图片)。此时，在其上执行预测的处理单元可以不同于对于其确定预测方法和特定的信息的处理单元。例如，可以确定预测方法和预测模式用于每个预测单元，并且可以对于每个变换单元执行该预测。可以将在产生的预测块和初始块之间的残值(例如，残留块)输入给变换模块115。用于预测的预测模式信息、运动矢量信息等通过熵编码模块130与残值一起被编码，并且被发送给解码设备。当使用特定的编码模式时，无需通过预测模块110的使用产生预测块，原始模块可以被编码和发送给解码设备。
之间预测模块可以基于当前图片的先前的图片和后续的图片的至少一个图片的信息预测预测单元。之间预测模块可以包括参考图片内插模块、运动预测模块和运动补偿模块。
参考图片内插模块提供有来自存储器150的参考图片信息，并且产生小于来自参考图片的整数像素的像素信息。在亮度像素的情况下，具有不同的滤波器系数的基于DCT的8抽头内插滤波器可用于以1/4像素为单位产生小于整数像素的像素信息。在色度像素的情况下，具有不同的滤波器系数的基于DCT的4抽头内插滤波器可用于以1/8像素为单位产生小于整数像素的像素信息。
运动预测模块可以基于通过参考图片内插模块内插的参考图片执行运动预测。各种方法，诸如FBMA(基于全搜索的块匹配算法)、TSS(三步搜索)，和NTS(新的三步搜索算法)可用于计算运动矢量。运动矢量基于内插的像素具有以1/2或者1/4像素为单位的运动矢量值。运动预测模块可以使用不同的运动预测方法预测当前的预测单元。各种方法，诸如跳过方法、合并方法，和AMVP(改进的运动矢量预测)方法可以用作运动预测方法。
在下面将描述按照本发明的实施例的在使用AMVP方法执行之间预测时构成预测的运动矢量候选列表的方法。
内部预测模块可以基于在当前块（其是在当前图片中的像素信息）周围的参考像素信息产生预测单元。当在当前预测单元周围的块是已经经历之间预测的块，并且参考像素是已经经历之间预测的像素时，已经经历之间预测的块的参考像素可以以已经经历内部预测的块的参考像素信息替换。即，当参考像素是不可用时，不可用的参考像素信息可以以可用的参考像素的至少一个参考像素替换。
内部预测的预测模式包括取决于预测方向使用参考像素信息的定向预测模式，和方向性信息不用于执行预测的无方向的预测模式。用于预测亮度信息的模式和用于预测色度信息的模式可以彼此不同。通过亮度信息或者预测的亮度信号信息获得的内部预测模式信息可用于预测色度信息。
当预测单元的大小和变换单元的大小在执行内部预测时彼此相等时，预测单元的内部预测可以基于位于预测单元的左侧的像素、位于左上端的像素和位于上端的像素执行。另一方面，当预测单元的大小和变换单元的大小在执行内部预测时彼此不同时，可以基于该变换单元使用参考像素执行内部预测。可以执行仅对于最小编译单元使用N×N分割的内部预测。
在内部预测方法中，MDIS(与模式有关的内部平滑)滤波器取决于预测模式应用于参考像素，然后可以产生预测块。应用于该参考像素的MDIS滤波器的类型可以改变。在内部预测方法中，当前预测单元的内部预测模式可以根据位于当前预测单元周围的预测单元的内部预测模式预测。当使用从邻近预测单元预测的模式信息，和当前预测单元的内部预测模式来预测当前预测单元的预测模式时，如果邻近预测单元彼此相等，则可以使用预先确定的标记信息发送表示当前预测单元和邻近预测单元的预测模式彼此相等的信息。如果当前预测单元和邻近预测单元的预测模式彼此不同，则可以通过执行熵编码来编码当前块的预测模式信息。
可以产生包括残留信息（其是在预测单元和预测单元的原始块之间的差值）的残留块。产生的残留块可以输入给变换模块115。变换模块115可以使用诸如DCT(离散余弦变换)或者DST(离散正弦变换)的变换方法变换包括由预测模块110产生的预测单元的残留信息的残留块和原始块。可以基于用于产生残留块的预测单元的内部预测模式信息确定DCT和DST中的哪一个用于变换残留块。
量化模块120可以量化由变换模块115变换为频率域的值。量化系数可以取决于图片的重要程度或者块来改变。从量化模块120输出的值可以提供给反量化模块135和重新排列模块125。
重新排列模块125可以相对于量化的残值重新排列系数值。
重新排列模块125可以通过系数扫描方法的使用将二维的块类型系数改变为一维的矢量类型系数。例如，重新排列模块125可以使用锯齿形扫描方法将DC系数扫描为高频域系数以将扫描的系数改变为一维的矢量类型系数。取决于变换单元的大小和内部预测模式，可以使用在列方向扫描二维的块类型系数的垂直扫描方法，和在行方向扫描二维的块类型系数的水平扫描方法来代替锯齿形扫描方法。即，可以取决于变换单元的大小和内部预测模式确定使用锯齿形扫描方法、垂直扫描方法和水平扫描方法中的哪一个。
熵编码模块130可以基于由重新排列模块125产生的值执行熵编码。各种编码方法，诸如指数Golomb编码、CAVLC(可变长度编码)，和CABAC(环境自适应的二进制运算编码)可以用于熵编码。
熵编码模块130可以编码各种信息，诸如来自重新排列模块125和预测模块110的编译单元的块类型信息和残留系数信息、预测模式信息、分割单元信息、预测单元信息、传送单元信息、运动矢量信息、参考帧信息、块内插信息，和滤波信息。
熵编码模块130可以熵编码从重新排列模块125输入的编译单元的系数值。
反量化模块135和反变换模块140反向地量化由量化模块120量化的值，并且反向地变换由变换模块115变换的值。由反量化模块135和反变换模块140产生的残留值可以利用预测单元（其由预测模块110的内部预测模块、运动矢量预测模块和运动补偿模块预测）添加以产生重建的模块。
滤波器模块145可以包括去块滤波器（deblocking filter）、偏移校正模块和ALF(自适应环路滤波器)的至少一个。
去块滤波器145可以在重建的图片中除去由于在块之间的边界上产生的块失真。去块滤波器是否应用于当前块可以基于包括在块的若干行或者列中的像素确定。当去块滤波器应用于块时，强的滤波器或者弱的滤波器可以取决于必要的去块滤波器强度而被应用。当执行水平滤波和垂直滤波以应用去块滤波器时，水平滤波和垂直滤波可以并行执行。
偏移校正模块可以以像素为单位从原始图片校正被执行去块的图片的偏移。一种将图片的像素分割为预先确定数目的区域、确定区域经历偏移校正，和将偏移校正应用于确定的区域的方法，或者考虑到每个像素的边缘信息应用偏移校正的方法可用于对特定的图片执行偏移校正。
ALF(自适应环路滤波器)可以基于滤波的重建的图片和原始图片的比较结果执行滤波。包括在图片中的像素可以被分割为预先确定的组，可以确定应用于每个组的滤波器，并且可以对于每个组不同地执行滤波。有关是否将应用ALF的信息可以由编译单元(CU)传送，并且应用于每个模块的ALF的大小和系数可以改变。ALF可以具有各种类型，并且包括在相应的滤波器中系数的数目可以改变。ALF的滤波相关信息(诸如，滤波系数信息、ALF开/关信息，和滤波器类型信息)可以以预先确定的比特流的参数集被包括和传送。
存储器150可以存储从滤波器模块145输出的重建的块或者图片，并且当执行之间预测时，可以将存储的重建块或者图片提供给预测模块110。
图2是按照本发明的实施例举例说明图像解码设备的方框图。
参考图2，图像解码设备200包括熵解码模块210、重新排列模块215、反量化模块220、反变换模块225、预测模块230、滤波器模块235，和存储器240。
当从图像编码设备输入图像比特流时，输入的比特流可以以在图像编码设备中相反的顺序解码。
熵解码模块210可以以图像编码设备的熵编码模块执行的熵编码过程相反顺序执行熵解码。由熵解码模块执行熵解码的残留值可以输入给重新排列模块215。
熵解码模块210可以解码与由编码设备执行的内部预测和之间预测相关联的信息。如上所述，在执行内部预测和之间预测时存在预先确定的限制，熵解码模块可以基于该限制执行熵解码以得到与之间预测和内部预测相关联的当前块的信息。
重新排列模块215可以基于编码模块的重新排列方法对由熵解码模块210熵解码的比特流执行重新排列。重新排列模块可以将以一维矢量的形式表示的系数重建和重新排列为二维块类型系数。重新排列模块215可以提供有与由编码模块执行的系数扫描相关联的信息，并且可以基于由编码模块执行的扫描的扫描顺序使用反向地扫描系数的方法执行重新排列。
反量化模块220可以基于从编码设备提供的量化参数和块的重新排列的系数值执行反量化。
反变换模块225可以取决于DCT和DST（已经由在图像编码设备中的变换模块执行）执行反DCT和反DST。反变换可以基于由图像编码设备确定的传送单元执行。图像编码设备的变换模块可以取决于多个信息元素，诸如预测方法、当前块的大小和预测方向有选择地执行DCT和DST，并且该图像解码设备的反变换模块225可以基于由图像编码设备的变换模块执行的变换信息执行反变换。
反变换可以由编译单元代替已经经历变换的变换单元执行。
预测模块230可以基于从熵解码模块210提供的预测的块产生信息，和从存储器240提供的预先地解码的块或者图片信息产生预测的块。
如上所述，类似于图像编码设备的操作，当预测单元的大小和变换单元的大小在执行内部预测时彼此相等时，对预测单元的内部预测基于位于预测单元的左侧的像素、位于左上端的像素，和位于上端的像素执行。另一方面，当预测单元的大小和变换单元的大小在执行内部预测时彼此不同时，该内部预测可以基于该变换单元使用参考像素执行。可以执行仅对于最小编译单元使用N×N分割的内部预测。
预测模块230包括预测单元确定模块、之间预测模块和内部预测模块。预测单元确定模块可以接收各种信息，诸如从熵解码模块输入的预测单元信息、内部预测方法的预测模式信息，和之间预测方法的运动预测相关信息，可以从当前编译单元确定预测单元，和可以确定将对预测单元执行之间预测和内部预测中的哪一个。之间预测模块可以基于包括在当前图片（包括当前预测单元）的先前图片和后续图片的至少一个图片的信息，使用对于从图像编码设备提供的当前预测单元的之间预测所必需的信息对当前预测单元执行之间预测。
为了执行之间预测，可以基于编译单元确定跳过模式（skip mode）、合并模式和AMVP模式中的哪个是包括在编译单元中的预测单元的运动预测方法。
内部预测模块可以基于在当前图片中的像素信息产生预测块。当预测单元是应用于内部预测的预测单元时，可以基于从图像编码设备提供的预测单元的内部预测模式信息执行内部预测。内部预测模块可以包括MDIS滤波器、参考像素内插模块和DC滤波器。MDIS滤波器对当前块的参考像素执行滤波。取决于当前预测单元的预测模式确定是否应用该滤波器。MDIS滤波器可以使用预测单元的预测模式和从图像编码设备提供的MDIS滤波器信息对当前块的参考像素执行滤波。当当前块的预测模式是不执行MDIS滤波的模式时，可以不必应用MDIS滤波器。
当基于通过内插参考像素获得的像素值，预测单元的预测模式是要应用于内部预测的预测单元时，参考像素内插模块可以通过内插参考像素产生以小于一个整数的像素为单位的参考像素。当当前预测单元的预测模式是无需内插参考像素产生预测块的预测模式时，可以不内插该参考像素。当当前块的预测模式是DC模式时，DC滤波器可以经由滤波产生预测块。
重建的块和/或图片可以被提供给滤波器模块235。滤波器模块235包括去块滤波器、偏移校正模块和ALF。
有关去块滤波器是否应用于相应的块或者图片的信息，和有关当已经应用去块滤波器时强的滤波器和弱的滤波器中的哪个已经被应用的信息可以从图像编码设备提供。图像解码设备的去块滤波器可以提供有来自图像编码设备的去块滤波器相关信息，并且可以对在解码设备中相应块执行去块滤波。类似于图像编码设备，首先执行垂直去块滤波和水平去块滤波，这里可以对重叠部分执行垂直去块滤波和水平去块滤波的至少一个。可以对垂直去块滤波和水平去块滤波重叠的部分执行预先未执行的垂直去块滤波或者水平去块滤波。可以经由该去块滤波执行去块滤波过程的并行处理。
偏移校正模块可以基于偏移校正的类型和在编码时应用于图片的偏移值信息对重建的图片执行偏移校正。
ALF可以基于在经历滤波的重建的图片和原始图片之间的比较结果执行滤波。可以基于从编码设备提供的ALF应用信息和ALF系数信息将ALF应用于编译单元。ALF信息可以在特定的参数集中被包括和提供。
存储器240可以存储用作参考图片或者参考块的重建的图片或者块，并且可以将重建的图片提供给输出模块。
如上所述，在本发明的实施例中，编译单元用作表示编译单元的术语，但是可以用作解码和编码的单元。
在本发明的实施例中稍后描述的图像编码方法和图像解码方法可以由如上参考图1和2所述的图像编码设备和图像解码设备的构件执行。构件可以包括软件处理单元，其可以经由算法以及硬件构件执行。
图3是按照本发明的实施例举例说明亮度采样和色度采样位置的概念图。
参考图3，亮度采样300和色度采样320的采样速率和采样位置可以彼此不同。
亮度采样300和色度采样320可以以各种格式构成图片。例如，当YUV4:2:0采样用于图片的亮度采样300和色度采样320时，色度采样320Cb和Cr可以设置在亮度采样300之间。因此，亮度采样300和色度采样320在位置上不相配，并且在色度采样320的水平和垂直方向中的数据量是亮度采样的一半。
按照本发明的实施例，亮度采样可用于计算色度采样的预测值。
表达式1表示色度采样的预测值。
表达式1
Pc′(x,y)=α×O.5×[PL(2x，2y)+PL(2x，2y+1)]+β
Pc′表示在块中色度采样的预测值，并且
表示重建的块的亮度采样。参数α和β可以根据在当前块周围预先重建的采样中推导。
色度采样的采样速率可以是亮度采样的采样速率的一半，并且可以在垂直方向具有0.5像素的相位差。重建的亮度采样可以在垂直方向下采样（down-sample）和在水平方向子采样（sub-sample），以便匹配色度采样的相位和大小。
因此，在按照本发明的实施例的色度采样预测方法中，有可能考虑到该相位差通过将的值用作重建的亮度块的采样值来计算反映在色度采样和亮度采样之间相位差的色度采样的预测值。
表达式2是表示计算参数α和β的方法的数学公式。
表达式2
在表达式2中，R(·,·)可以定义为计算输入变量的关系值的函数。例如，其是相关函数或者自协方差函数，其是计算在两个变量和之间的关系值的函数。M(·)表示计算平均值的函数。即，α和β可以是作为变量使用线性内插的采样值计算的值。使用作为变量线性内插的采样值计算α和β的方法属于本发明的范围。
表示考虑到如表达式3所示的相位差计算的重建的亮度采样的线性内插的值。
表达式3
图4是举例说明按照本发明实施例的在当前块的周围和内部设置的亮度采样值的图。
参考图4，第一采样400表示用于计算参数α和β的子采样的亮度采样。第二采样410表示通过线性内插用于计算参数α和β的子采样的亮度采样获得的采样。
第三采样420表示用于计算色度采样的子采样的亮度采样。第四采样430表示执行线性内插和用于计算色度采样的子采样的亮度采样。
即，在按照本发明的实施例的使用亮度采样的色度采样预测方法中，可以考虑到在亮度采样和色度采样之间的距离差通过执行线性内插来计算亮度采样值，并且线性内插的亮度采样（不是亮度采样本身）可用于预测色度采样。通过使用该线性内插方法，有可能进一步准确地以图像格式（其中色度信号和亮度信号在位置方面不同）预测色度信号。可以基于在亮度采样和色度采样之间的采样速率和相位差通过执行线性内插计算亮度采样值。该实施例也属于本发明的范围。
在使用LM的实施例中，可以使用以下的方法。
以下的表达式表示使用LM计算色度块的内部预测值。
表达式4
k3=Max(0,BitDepthC+Log2(nS)-14)
pY'[x,-1]=(PLM[2x-1、-1]+2*PLM[2x，-1]+PLM[2x+1，-1]+2)>>2,其中x=0..nS-1
pY'「-1，y]=(PLM[-1,2y]+PLM[-1，2y+1])>>1，其中y=0..nS-1
pY'[x,y]=(recSamplesL[2x,2y]+recSamplesL[2x,2y+1])>>1,其中x,y=0..nS-1
在表达式4中，可以使用如上所述的线性内插计算新的第一变量。
可以使用经由表达式4计算的第一变量来计算用于计算α和β的第二变量，如表达式5所示。
表达式5
k2＝Log2((2*nS)>>k3)
可以使用表达式6基于第二变量(其经由表达式5计算)计算α和β的值。
表达式6
a1＝(LC<<k2)-L*C
a2＝(LL<<k2)-L*L
k1＝Max(0，Log2(abs(a2))-5)-Max(0，Log2(abs(a1))-14)+2
a1s＝a1>>Max(0，Log2(abs(a1))-14)
a2s＝abs(a2>>Max(0，Log2(abs(a2))-5))
a3＝a2s<1?0：Clip3(-215，215-1，a1s*lmDiv+(1<<(k1-1))>>k1)
α＝a3>>Max(0，Log2(abs(a3))-6)
k＝13-Max(0，Log2(abs(a))-6)
β＝(L-((a*C)>>k1)+(1<<(k2-1)))>>k2
可以使用表达式7基于α和β(其经由表达式6计算)计算使用LM的色度块采样。
表达式7
predSamples[x，y]=CliplC(((pY′[x，y]*α)＞＞k)+β)，其中x，y=O..nS-1
在表达式4至7中，类似于以上提及的方法，可以基于在色度采样和亮度采样之间的关系执行线性内插，可以使用在计算的变量之间的关系计算α和β，并且可以基于计算的值使用在色度块中的LM执行内部预测。
这个方法提出图像格式是YUV4:2:0。当图像格式是除YUV4:2:0以外的图像格式(例如，4:4:4或者4:0:0)时，以上描述的线性内插表达式可以取决于在色度采样和亮度采样之间的位置关系改变。这个实施例也属于本发明的范围。
表1表示按照本发明的实施例的内部预测模式和映射到内部预测模式的内部预测模式索引。
表1
内部预测模式 相关联的名称
0 Intra_Planar
1 Intra_DC
另外(2...34) Intra_Angular
35 Intra_FromLuma(仅用于色度)
参考表1，亮度块可以使用第零至第34内部预测模式进行内部预测。第零内部预测模式是平面模式，第一个内部预测模式是作为非定向的内部预测模式的DC模式，并且第二至第34内部预测模式是定向内部预测模式。可以基于取决于索引而不同的预测角执行内部预测。
图5是举例说明按照本发明的实施例的定向内部预测方法的示意图。
参考图5，定向内部预测模式在从第二内部预测模式直至第34个内部预测模式的顺时针方向具有不同的内部预测方向。
在图5中示出的所有定向内部预测模式可用于对亮度块执行内部预测。但是，不是使用所有的定向内部预测模式，而是仅某些定向内部预测模式可用于对色度块执行内部预测。
对色度块的内部预测可以使用倾斜的（oblique）内部预测模式(第34内部预测模式)、垂直内部预测模式(第26内部预测模式)、水平内部预测模式(第10内部预测模式)，和DC内部预测模式。此外，基于重建的亮度块预测色度块的LM(亮度估算模式)（其是不同于亮度块的内部预测模式的内部预测模式），和DM(亮度定向模式)（其是与亮度块的内部预测模式相同的内部预测模式）可用于内部预测色度块。
表2是举例说明当LM、垂直内部预测模式(VER)、水平内部预测模式(HOR)、DC内部预测模式和DM用于内部预测色度块时，在内部预测模式和内部预测模式索引之间的映射关系的表。
表2
参考表2，当intra_chroma_pred_type是0时，可以使用LM(亮度估算模式)，当intra_chroma_pred_type是1时，可以使用垂直内部预测模式(VER)，当intra_chroma_pred_type是2时，可以使用水平内部预测模式(HOR)，当intra_chroma_pred_type是3时，可以使用DC内部预测模式，和当intra_chroma_pred_type是4时，可以使用DM(亮度定向模式)执行对色度块的内部预测。
当亮度块和色度块使用相同的内部预测模式时，色度块的内部预测模式可以由DM表示，并且因此其对于将内部预测模式索引映射到色度块的以上提及的五个内部预测模式中的一个内部预测模式来说不是必需的。例如，当亮度块的内部预测模式是垂直内部预测模式(VER)，并且色度块的内部预测模式是垂直内部预测模式(VER)时，色度块的内部预测模式可以由intra_chroma_pred_type4的DM表示，并且因此其对于将内部预测模式映射到intra_chroma_pred_type1来说不是必需的。以相同的方式，当亮度块的内部预测模式是垂直内部预测模式(VER)时，色度块的内部预测模式、水平内部预测模式(HOR)、和DC内部预测模式(DC)可以由四个intra_chroma_pred_types表示。
当亮度块的内部预测模式是除垂直内部预测模式以外的定向内部预测模式时，水平内部预测模式、和DC模式、亮度块的DM模式和内部预测模式不重叠，并且因此，与亮度块的DM模式和内部预测模式重叠的情形不同，可以使用五个intra_chroma_pred_types执行对色度块的内部预测。
用于对色度块执行内部预测的内部预测模式和在内部预测模式和内部预测模式索引之间的映射关系可以任意地改变。是否将用于色度块的LM可以在编码和解码步骤中确定，并且表2可以取决于是否使用LM而改变。
例如，如在表3和4中描述的，倾斜的内部预测模式(第34内部预测模式)和平面模式可以另外用作色度块的内部预测模式。
表3示出当无需使用LM对色度块执行内部预测时，在色度块的内部预测模式和内部预测模式索引之间的映射关系。
表3
参考表3，intra_chroma_pred_mode0被映射到平面模式上，intra_chroma_pred_mode1被映射到垂直内部预测模式(第26内部预测模式)，intra_chroma_pred_mode2被映射到水平内部预测模式(第10内部预测模式)，intra_chroma_pred_mode3被映射到DC模式(第一内部预测模式)，并且intra_chroma_pred_mode4被映射到DM。
当亮度块的内部预测模式是平面模式、垂直模式、水平模式或者DC模式时，色度块的内部预测模式可以由DM表示。因此，倾斜的内部预测模式(第34内部预测模式)，而不是由DM表示的内部预测模式可以用作对内部预测色度块的额外的内部预测模式。
表4示出当使用LM模式对色度块执行内部预测时，在亮度块的内部预测模式和色度块的内部预测模式之间的关系。
表4
参考表4，当intra_chroma_pred_mode是0时，色度块的内部预测模式可以映射到平面模式，当intra_chroma_pred_mode是1时，可以映射到垂直内部预测模式，当intra_chroma_pred_mode是2时，可以映射到水平内部预测模式，当intra_chroma_pred_mode是3时，可以映射到DC模式，当intra_chroma_pred_mode是4时，可以映射到LM，以及当intra_chroma_pred_mode是5时，可以映射到DM。
类似于表4，亮度块的内部预测模式是平面模式、垂直模式、水平模式和DC模式，色度块的内部预测模式可以由DM表示。因此，可以使用倾斜的内部预测模式(第34内部预测模式)，而不是在intra_chroma_pred_modes（其可以由DM表示）之中的内部预测模式。
在如上所述映射的色度块的内部预测模式中，色度块的内部预测模式信息可以通过使用在表6中示出的码字映射方法传送。
类似表3（其中在不包括LM的情况下，亮度块的内部预测模式被映射到色度块的内部预测模式）的表被定义为非LM映射表。类似表4（其中亮度块的内部预测模式被映射到色度块的内部预测模式以包括LM）的表被定义为LM映射表。
参考表3和4，由于DM被设置为倾斜的内部预测模式(第34内部预测模式)，内部预测模式是不必要的。但是，除第34内部预测模式以外的内部预测模式，诸如可以使用第18内部预测模式和第二内部预测模式，代替第34内部预测模式。这个实施例也属于本发明的范围。
有关将使用什么内部预测模式作为替代的内部预测模式的信息可以由如在以下的表中描述的schedo代码表示。
表5
For(int i=2;i<6;i++)
{
If(chroma_mode[i]==Iuma_mode)
{
chroma_mode[i]=SUBSTITUTE_MODE
Break;
}
}
参考表5，当亮度块的内部预测模式和色度块的内部预测模式彼此相等时，代替与亮度块的内部预测模式相同的色度块的内部预测模式的内部预测模式可以由语法元素信息，诸如substitute_mode(代替_模式)表示以对色度块执行内部预测。
为了示意如在以上提及的实施例中描述的色度块的内部预测模式，码字可以被映射到内部预测模式以示意如在以下的表中描述的内部预测模式。
表6是按照本发明的实施例的码字被映射到色度块的内部预测模式的表。
表6
模式编号 模式名称 码字
0 亮度定向模式 0
1 亮度估算模式 10
2 垂直模式 110
3 水平模式 1110
4 DC模式 1111
参考表6，存在模式编号、映射到模式编号的内部预测模式名称，与其对应的码字。DM被映射到码字“0”，LM被映射到码字“10”，垂直模式被映射到码字“110”，水平模式被映射到码字“1110”，并且DC模式被映射到码字“1111”。如在表6中描述的，不考虑亮度块的内部预测模式，固定的码字可以被映射到色度块的内部预测模式，或者可以使用不将码字映射到未使用的内部预测模式，而是取决于亮度块的内部预测模式来将码字映射到所使用的内部预测模式的方法。
表6-1
参考表6-1，通过不将码字映射到未使用的内部预测模式，而是取决于亮度块的内部预测模式，将码字映射到所使用的内部预测模式，用于表示色度块的内部预测模式的码字可以取决于亮度块的内部预测模式而被灵活地映射。
作为映射内部预测模式和码字的另一个方法，当色度块的内部预测模式被映射到如在表3和4中描述的码字时，可以使用如在表7中描述的固定码字映射方法。
表7
mode_idx IHE ILC
DM 0 O
LM 10 X
模式0 1100 100
模式1 1101 101
模式2 1110 110
模式3 1111 111
参考表7，为了预测色度块的内部预测模式，可以如上所述区别执行内部预测以包括LM的情形，和无需使用LM执行内部预测的情形，并且内部预测模式和对应于内部预测模式的码字可以按照该情形中的一个被映射。
当执行对色度块的内部预测模式以包括LM时，对色度块的内部预测可以使用DM、LM和四个内部预测模式(模式0、模式1、模式2和模式3)执行。当无需使用LM对色度块执行内部预测时，可以使用DM和四个内部预测模式(模式0、模式1、模式2和模式3)执行内部预测。
可以无需使用任何上下文（context）通过使用旁路（bypass）该值本身的旁路方法来编码和解码在表7中描述的码字。在旁路方法中，可以旁路所有码字的比特，但是表示DM的比特和表示LM的比特可以使用上下文编码。即，当使用LM模式时，使用上下文对最初的两个比特进行编码。当不使用LM模式时，仅第一比特可以被上下文编码。该码字编码方法是随机的，并且可以使用各种方法。例如，当不必快速执行计算时，可以对码字所有比特分配上下文以对该比特进行编码。可以使用内部预测模式的各种二元化方法。
表8是表示当模式0是平面模式，模式1是垂直内部预测模式，模式2是水平内部预测模式，并且模式3是DC内部预测模式时，基于在表7示出的在色度块的内部预测模式和码字之间的映射关系，在内部预测模式和码字之间的映射关系的表。
表8
参考表8，chroma_pred_from_luma_enabled_flag=1表示使用LM对色度块执行内部预测。码字可以被固定地映射到相应的内部预测模式，诸如当intra_chroma_pred_mode是5时，DM，当intra_chroma_pred_mode是4时，LM，当intra_chroma_pred_mode是0时，平面模式，当intra_chroma_pred_mode是1时，VER，当intra_chroma_pred_mode是2时，HOR，和当intra_chroma_pred_mode是3时，DC。
chroma_pred_from_luma_enabled_flag=0表示无需使用LM模式对色度块执行内部预测。码字可以被固定地映射到相应的内部预测模式，诸如当intra_chroma_pred_mode是4时，DM，当intra_chroma_pred_mode是0时，平面模式，当intra_chroma_pred_mode是1时，VER，当intra_chroma_pred_mode是2时，HOR，以及当intra_chroma_pred_mode是3时，DC。
图6是举例说明按照本发明的实施例的计算色度块的内部预测模式方法的流程图。
参考图6，有关是否使用LM的标记信息被解码(步骤S600)。
当对色度块执行内部预测时，LM可以选择使用，并且可以基于表示是否使用LM的标记信息确定LM是否用于对色度块执行内部预测。如上所述，表示相同的内部预测模式信息的码字可以取决于是否使用LM而改变。
接收包括色度块的内部预测模式的码字(步骤S610)。
可以接收基于在如在表6和7中描述的内部预测模式和码字之间的映射关系编码的码字信息。
基于接收到的码字信息解码色度块的内部预测模式信息(步骤S620)。
如上所述，在码字和内部预测模式之间存在各种映射表。可以基于表示在码字和内部预测模式之间的映射关系的查找表来解码色度块的内部预测模式信息。
例如，当使用LM对色度块执行内部预测时，编码设备可以编码表示色度块以包括作为标记信息的LM的内部预测模式被编码的信息。并且解码设备可以基于标记信息解码色度块的内部预测模式信息。
接收到的码字信息可以基于查找表被解码为内部预测模式信息。
例如，在表7中，当色度块的内部预测模式信息表示LM时，可以使用作为码字信息的“10”执行编码，并且编码的码字信息“10”可以由解码设备作为色度块的码字信息被接收。
解码设备可以基于表7确定当前正在解码的色度块的内部预测模式是LM，并且可以基于其解码色度块。
图7是举例说明按照本发明的实施例的解码色度块的内部预测模式的预测模块一部分的概念图。
参考图7，预测模块包括LM模式使用确定模块700和内部色度块预测模式推导模块720。
LM模式使用确定模块700可以基于编码设备的LM使用标记信息确定LM是否用作当前块的色度块的内部预测模式。
内部色度块预测模式推导模块720可以基于在色度块的码字和内部预测模式之间的映射关系推导有关通过什么内部预测模式去编码和解码当前色度块的内部预测模式信息。
例如，通过使用chroma_pred_flag_luma_enabled_pred_mode（其是如在表7中描述的标记信息），其可以确定LM是否用于当前色度块的内部预测模式。当LM被使用并且“110”被作为码字信息接收时，其表示第二内部预测模式用作当前色度块的内部预测模式(intra_chroma_pred_mode)。考虑到亮度块的内部预测模式信息，有可能基于intra_chroma_pred_mode的信息使用表7推导当前色度块的内部预测模式信息。
通过使用以上提及的包括LM的内部预测模式，有可能取决于图片的本质通过使用标记信息表示LM的使用，并且执行该内部预测。可以取决于是否使用LM通过使用不同的码字映射表推导intra_chroma_pred_mode的值。可以取决于推导出的intra_chroma_pred_mode的值，基于是否使用LM，使用LM映射表或者非LM映射表推导色度块的内部预测模式。通过采用这种方法，有可能减少不必要地浪费的比特数，并且仅传送必要的内部预测模式信息。
如上所述的图像编码方法和图像解码方法可以通过如上参考图1和2所述的图像编码设备和图像解码设备的构件实施。
虽然已经参考实施例描述了本发明，但本领域技术人员将能够理解，不脱离在所附的权利要求书中描述的本发明的精神和范围的情况下，可以以各种形式修改和改变本发明。

Claims (10)

1.一种图像解码方法，包括：
确定亮度块的内部预测模式；
接收有关色度块的内部色度预测模式的索引信息；
基于所述亮度块的内部预测模式和所述索引信息推导出所述内部色度预测模式；
基于推导出的色度块的内部色度预测模式来产生色度块的色度预测采样，
其中，通过相对于所述索引信息解码可变长度二进制码字而获得所述索引信息的值，以及
其中，通过使用上下文来解码所述码字的最初的一个比特或两个比特，以及基于旁路解码来解码所述码字的剩余比特。
2.根据权利要求1所述的图像解码方法，进一步包括：
检查LM(亮度估算模式)被用于色度块，其中所述LM是基于通过线性内插亮度块的像素来计算所述内插的亮度采样值计算色度块的像素的内部预测方法，
当LM没有被用于色度块时，基于亮度块的内部预测模式、索引信息和非LM映射表推导内部色度预测模式。
3.根据权利要求2所述的图像解码方法，其中当平面模式被映射到第零个内部预测模式，DC模式被映射到第1个内部预测模式，并且定向内部预测模式被映射到第2至第34个内部预测模式时，非LM映射表是：
4.根据权利要求2所述的图像解码方法，进一步包括：解码有关LM是否被用于色度块的信息。
5.根据权利要求1所述的图像解码方法，其中，所述索引信息是基于码字映射表获得的，在所述码字映射表中取决于LM是否被用于色度块来映射不同的码字信息元素。
6.根据权利要求5所述的图像解码方法，其中所述码字映射表是：
7.根据权利要求6所述的图像解码方法，其中在所述码字映射表中对应于LM或者DM的intra_chroma_pred_mode的码字被执行上下文解码过程，并且在与除了LM或者DM以外的内部预测模式相对应的intra_chroma_pred_mode的码字中，除了在LM或者DM中使用的码字的比特之外的码字的其它比特被执行旁路编码过程。
8.根据权利要求6所述的图像解码方法，其中当使用LM执行内部预测时，码字的2个比特被执行上下文解码过程，并且除了被执行上下文编码过程的比特之外的码字的其它比特被执行旁路解码过程，并且当没有使用LM执行内部预测时，码字的1个比特被执行上下文解码过程，并且除了被执行上下文解码过程的比特之外的码字的比特被执行旁路解码过程。
9.根据权利要求1所述的图像解码方法，其中，当有关内部色度预测模式的索引信息表示值0以及亮度块的内部预测模式时是第0个内部预测模式时，所述内部色度预测模式被推导为第34个内部预测模式，
其中，第0个内部预测模式表示内部平面模式，以及第34个内部预测模式表示右上对角线方向内部预测模式。
10.一种图像解码装置，包括：
预测器，所述预测器配置为确定亮度块的内部预测模式；以及
熵解码器，所述熵解码器配置为接收有关色度块的内部色度预测模式的索引信息；
其中，所述预测器基于所述亮度块的内部预测模式和所述索引信息推导出所述内部色度预测模式，以及基于推导出的色度块的内部色度预测模式来产生色度块的色度预测采样，
其中，通过相对于所述索引信息解码可变长度二进制码字而获得所述索引信息的值，以及
其中，通过使用上下文来解码所述码字的最初的一个比特或两个比特，以及基于旁路解码来解码所述码字的剩余比特。
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