CN105324996B - 三维视频编码的视图间候选推导的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露了使用包括第二视图间候选的候选列表的三维/多视图编码的方法及装置，其中，第二视图间候选位于合并模式，跳过模式或基于AMVP(基于高级运动向量预测)帧间模式的候选列表中。第二视图间候选可根据已被编码或解码的纹理数据被导出，以包含于所述候选列表中。例如，所述第二视图间候选可由与参考视图的对应块相关联的运动信息来确定，其中，对应块是根据右下方相邻块的位置以及所选择的视差向量来定位。右下方相邻块位于当前纹理块的右下角的对面。仅当先前的可用的候选的数量小于预先指定的数量时，第二视图间候选可被插入到候选列表。

Description

三维视频编码的视图间候选推导的方法及其装置
【交叉引用】
本发明主张申请于2013年4月10日，序列号为61/810，383，标题为“AdditionalInter-view Candidate for 3D and Multi-view Video Coding”的美国临时专利申请的优先权。将此美国临时专利申请以参考的方式并入本文中。
【技术领域】
本发明涉及视频编码。特别地，本发明涉及三维/多视图视频编码中用于运动向量/视差向量或运动向量预测/视差向量预测的视图间候选推导。
【背景技术】
三维(Three-dimensional，以下简称为3D)电视技术是近年来的技术发展趋势，其试图给观看者带来轰动的观看体验(viewing experience)。多视图视频是一种用来捕获并呈现3D视频的技术。多视图视频通常是通过由多个相机同时捕获一个场景来创建，其中，多个相机被合适地定位以使每个相机从一个视角(viewpoint)来捕获该场景。具有大量与视图相关联的视频序列的多视图视频表示了巨量的数据(massive amount data)。因此，多视图视频将需要大量的存储空间来存储和/或需要高的带宽来传送。因此，在本领域中，多视图视频编码技术被开发出来以减少所需要的存储空间以及传送带宽。一个直接方法可以简单地应用于现有的视频编码技术，使每个单个视图视频序列独立且忽视不同视图中的任何关联。这样的直接的技术将导致低下的编码性能。为了提高多视图视频编码效率，多视图视频编码总是利用视图间冗余。两个视图之间的视差是由两个相关相机的位置以及角度而导致。
为了减少视图间冗余，视差补偿预测(disparity-compensated prediction，DCP)可以作为运动补偿预测(motion-compensated prediction，MCP)的取代。如图1所示，MCP是指用于不同访问单元(access unit)中的相同视图的已编码图片的图片间预测，而DCP是指用于相同访问单元中其它视图的已编码图片的图片间预测。3D/多视图数据包括纹理(texture)图片(110)以及深度图(120)。MCP被应用于时间方向(temporal direction)(即，图1中的水平方向)的纹理图片或深度图。DCP被用于视图方向(即，图1中的垂直方向)的纹理图片或深度图。用于DCP的向量被称为视差向量(disparity vector，DV)，DV是模拟用于MCP的运动向量(motion vector，MV)。
基于3D视频编码标准的高效视频编码(High Efficiency Video Coding，HEVC)(命名为3D-HEVC)是HEVC的扩展(高效视频编码)，3D-HEVC被开发出来以用于编码/解码3D视频。视图中的一个被称作基础视图或独立视图。基础视图的编码独立于其它的视图以及深度数据。此外，基础视图使用现有的HEVC视频编码器来编码。
于3D-HEVC中，混合的基于块的运动补偿的类DCT(discrete cosine transform-like，DCT-like)转换编码架构仍然被使用。用于压缩的基础单元被称为编码单元(codingunit，CU)，其为2Nx2N的方块，且每个CU可以被递归地(recursively)分为四个更小的CU，直到达到预定义的最小的大小为止。每个CU包括一个或多个预测单元(prediction unit，PU)。PU的大小可以是2Nx2N、2NxN、Nx2N、或NxN。当支持非对称运动分区(asymmetricmotion partition，AMP)时，PU大小还可为2NxnU、2NxnD、nLx2N以及nRx2N。
于3D-HEVC中，基于运动向量竞争(motion vector competition，MVC)的方案也用于从给定的候选集(或候选列表)中选择运动向量预测子(motion vector predictor，MVP)/视差向量预测子(disparity vector predictor，DVP)。有三种帧间预测(inter-prediction)模式，包括：帧间(Inter)、跳过、以及合并。帧间模式对被传送的运动向量(motion vector，MV)执行运动补偿预测，及/或对被传送的视差向量(disparity vector，DV)执行视差补偿预测，而跳过以及合并模式利用推导方法从候选列表中选择MV或DV，以获取运动信息。候选列表包括来自当前图片中空间相邻块的候选，时间对应图片(temporalcollocated picture)被表示于切片标头(slice header)中的时间相邻块，或视图间参考图片中的对应块。这些候选是根据竞争顺序被安排于候选列表中，列表中的一个候选被选择为MV/DV或MVP/DVP。当PU于跳过或合并模式中被编码时，除了所选择的候选的索引外，不传送任何运动信息。在PU被编码于跳过模式的情况下，残差信号也被省略。
对于HTM-4.0(基于测试模型版本4.0的3D-HEVC)的帧间模式，高级运动向量预测(Advanced Motion Vector Prediction,AMVP)方案被用于在AMVP候选集中选择运动向量预测子。对于合并以及跳过模式，合并方案用于在合并候选集中选择MVP。基于码率失真最佳化(rate-distortion optimization，RDO)决定，编码器于给定的MVP/DVP候选集中选择一个最终的MVP/DVP以用于帧间、跳过、或合并模式，并且传送所选择的MVP/DVP的索引到解码器。所选择的MVP/DVP可以根据时间距离或视图距离来线性缩放。
对于深度编码的帧间模式，参考图片索引是显式地传送到解码器。接着，MVP/DVP于候选集中被选择以用于给定的参考图片索引。如图2所示，HTM-4.0中用于帧间模式的MVP/DVP候选集包括两个空间MVP/DVP、一个视图间候选、以及一个时间MVP/DVP。一个空间MVP/DVP候选是从B0、B1以及B2中选择，且其它的空间MVP/DVP候选是从A0以及A1中选择。时间MVP/DVP候选是从右下方块(bottom-right block，TBR)中选择。如果TBR不可用，则使用中心块(center block，TCT)。时间块TBR以及TCT位于时间参考图片中。MVP/DVP候选集的大小固定为2还是3，是取决于视图间候选是否被包含在内。
在3D-HEVC中，如果一个特定块是使用合并模式编码，合并索引被发出以指示合并候选集中的哪一个MVP/DVP候选被用于待合并的块。为了遵循运动信息共用的本质，每个合并的PU重用MV、预测方向、以及所选择的候选的参考图片索引。对于时间合并候选，参考图片索引被设置为零，且MV根据POC距离被缩放。如图2所示，合并候选集包括五个空间合并候选，一个视图间候选，一个视差候选，一个VSP候选，以及一个时间合并候选。合并候选集的大小固定为6。时间候选是基于时间配置块的TBR。如果TBR不可用，则时间配置块的TCT被使用。于3D-HEVC中用于纹理编码的候选集将于下文所示：
视图间候选
-A1
-B1
-B0
-A0
-视差候选
-B2
-VSP候选
-时间候选。
根据上文所示的竞争顺序(即，从从视图间候选到时间候选)逐一地将候选插入候选列表。当合并候选列表中的候选的总数达到6(移除冗余候选)时，将不会再插入额外的候选。
对于合并模式以及跳过模式，如果候选列表可以导致更好的MV/DV或MVP/DVP，于合并模式或跳过模式中，更多的块可以被编码。因此，提高了编码效率。因此，希望开发出一种可以提高编码效率的合并候选列表。
【发明内容】
本发明揭露了使用候选列表的3D/多视图编码的方法及装置，其中，候选列表包括用于合并模式、跳过模式、或基于帧间模式的高级运动向量预测(Advanced Motion VectorPrediction，AMVP)的候选列表中的第二视图间候选。本发明的实施例根据所述已被编码或解码的纹理数据导出第二视图间候选以包括到候选列表，并使用候选列表编码/解码当前纹理块的运动信息。第二视图间候选是由与参考视图中对应块相关的运动信息来确定的，其中，对应块可根据右下方相邻块以及所选择的视差向量的位置来定位。右下方相邻块位于当前纹理块的右下角的对面(across from)。
本发明的一个方面解决了地址所选择的视差向量的推导。在一个实施例中，所选择的视差向量可以是用于导出的第一视图间候选的相同的视差向量。当候选列表包括视差候选，所选择的视差向量可以与视差候选相同。所选择的视差向量还可从已被编码的与当前纹理块相关联的深度块的一个或多个深度样本中导出。所选择的视差向量可以从全局视差向量被导出。当候选列表包括时间候选，第二视图间候选可以根据竞争顺序被插入到候选列表的时间候选之前。
第二视图间候选可以有条件地被插入到候选列表。例如，只有当先前的可用的候选的数量小于预先指定的数量时，第二视图间候选被插入到候选列表。可变地，只有当第一视图间候选不可用时，第二视图间候选被插入到候选列表。为了简化候选列表的形成，仅在用于冗余校验时，第二视图间候选可以与第一视图间候选相比较。在一个实施例中，根据竞争顺序，第一视图间候选总是位于候选列表的第一位置。如果第一视图间候选不可用，其将被第二视图间候选所取代。如果第二视图间候选也不可用，则将使用一个默认值。当第二视图间候选被插入到候选列表，候选列表中的候选的总数量会增加1。
在一个实施例中，当第二视图间候选从候选列表中被选择，视图间残差预测不被应用于当前纹理块。在另一实施例中，当第二视图间候选从候选列表中被选择，视图间残差预测被应用于当前纹理块。在又一实施例中，当第二视图间候选从候选列表中被选择，根据系统配置或旗标，视图间残差预测被选择性地应用于当前纹理块。第二视图间候选可以根据视差向量被导出，且视差向量可用于导出第二视差向量以用于当前纹理块的后续块。
【附图说明】
图1为使用运动补偿预测以及视差补偿预测的3D/多视图编码的示意图。
图2为根据HEVC标准用于导出合并/跳过/帧间模式的候选列表的空间以及时间相邻块配置的示意图。
图3为结合本发明实施例的合并候选列表的示意图，其中，两个视图间候选都包括在合并候选列表中。
图4为结合本发明实施例的于3D或多视图编码系统中用于导出合并模式、跳过模式、或基于AMVP的帧间模式的候选列表的示范性流程图。
【具体实施方式】
在本发明中，一个附加的视图间候选被并入到合并候选列表中以提高用于3D/多视图编码系统的编码效率。如图3所示，示例性的附加的视图间候选(320)从参考视图的对应块被导出，其中，对应块根据由通过所选择的视差向量来位移的右下方相邻块(块H的位置)的位置来定位。右下方相邻块位于当前纹理块的右下角的对面(across from)。所选择的视差向量可以与用于第一视图间候选(310)推导的视差向量相同，或与合并候选列表中的视差候选相同。
所选择的视差向量还可是用于第一视图间候选推导的视差向量加上偏移值，或视差候选加上偏移值。偏移值可以被增加到水平方向、垂直方向、或水平以及垂直方向。
所选择的视差向量还可从相邻空间块或时间块的视差向量来确定。此外，所选择的视差向量还可从相关联的深度块导出。所选择的视差向量还可从全局视差向量(globaldisparity vector)导出。
附加的视图间候选还可从参考视图的对应块导出，参考视图的对应块是由通过所选择的视差向量来位移的另一位置(例如，块A0，A1，B0，B1，或B2)来定位。
附加的视图间候选可以被插入到合并候选列表中的任何可能的位置。例如，合并候选列表可以遵循如下的竞争顺序(即，第一个对应于最高优先级顺序)：
用于纹理编码的合并候选列表(大小＝6)
视图间候选1
-A1
-B1
-B0
-视差候选(当N’<＝4)
-A0
-B2(仅当N’<＝4)
-VSP候选(仅当N’<＝4)
-视图间候选2(当N’<＝4)
-时间候选(当N’<＝5)，
其中，N’是整数，表示插入当前候选的时刻的最大可用候选数量。
于以上示例中，合并候选列表的大小为6，且，附加的视图间候选(即，第二视图间候选)被插入到时间候选(以竞争顺序)之前。于一个实施例中，根据本发明，附加的视图间候选可以仅于某些给定的条件下被插入。于以上示例中，仅当先前的可用的候选的数量为4或者更低时，附加的视图间候选被插入。换句话说，仅当先前的可用的候数量小于预先指定的数量时，附加的视图间候选可被插入到候选列表。
在修剪过程(pruning process)中，附加的视图间候选可以与所有先前的候选比较以移除冗余。为了简化，附加的视图间候选仅与第一视图间候选比较，且如果附加的视图间候选与第一视图间候选相同，附加的视图间候选不会被插入到合并候选列表中。
在另一实施例中，仅当第一视图间候选不可用时，附加的视图间候选可被插入到合并候选列表。
在本发明的又一实施例中，视图间候选总是对应于具有固定候选索引的候选。例如，在候选索引等于0的情况下，视图间候选将总是位于帧间、合并、或跳过模式的候选列表的第一位置。当视图间候选对应的候选索引等于0，且第一视图间候选不可用时，视图间候选将由附加的视图间候选(即，第二视图间候选)所取代。如果附加的视图间候选也不可用，则视图间候选由默认候选(例如：零MVP)所取代。
以上所提到的附加的视图间候选还可被插入到AMVP候选列表。
根据本发明，当附加的视图间候选被包含在合并候选列表或AMVP候选列表中，候选列表的大小可增加1。例如，在HTM-6.0中，用于编码从属视图的合并候选列表的大小是6，且当附加的视图间候选被包含于候选列表中时，候选列表的大小被增加到7。
根据本发明，如果3D/多视图编码系统具有复杂性限定(complexity constraint)或倾向于降低复杂性，当附加的视图间候选是从候选列表中被选择以作为MV/DV或MVP/DVP时，附加的视图间候选不会被应用于视图间残差预测。
另一方面，根据本发明，如果3D/多视图编码系统倾向于提高编码增益，当附加的视图间候选是从候选列表中被选择以作为MV/DV或MVP/DVP时，附加的视图间候选被应用于视图间残差预测。
可变地，根据本发明，当附加的视图间候选是从候选列表中被选择以作为MV/DV或MVP/DVP时，附加的视图间候选被选择性地应用于视图间残差预测。此选择是根据系统配置(例如：倾向于低的复杂性还是高性能)来做出的。此选择还可由旗标来指示。
用于导出附加的视图间候选的所选择的DV还可被用于接下来CU/PU的DV推导。
结合具有附加的视图间候选的本发明实施例的3D/多视图视频编码系统的性能与现有的基于HTM-6.0系统的性能的比较如表1所示。性能比较是基于如第一列所列出的多组不同的测试数据做出的。BD率(BD-rate)差值被显示以用于视图1(视频1)以及视图2(视频2)的纹理图片。BD率的负值意味着本发明具有更好的性能。如表1所示，结合本发明的实施例的用于视频1以及视频2的BD率分别减少了0.2％以及0.1％。第二组性能是仅用于纹理视频(视频峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio，PSNR)/视频比特率)的BD率差值，用于纹理PSNR的BD率差值与用于纹理视频(视频PSNR/总比特率)的总比特率(纹理比特率以及深度比特率)相比(versus)，且6个合成视图的平均PSNR与总比特率(合成PSNR/总比特率)相比。如表1所示，此组的平均性能与现有的HTM-6.0相比，也表现出了细微的改进(0.1％)。处理时间(编码时间、解码时间、以及渲染时间(rendering time))也被比较。如表1所示，编码时间、解码时间、以及渲染时间基本是相同的。
表1
图4为根据本发明实施例的结合具有第二视图间候选的候选列表的3D/多视图编码系统的示范性流程图。于步骤410中，系统接收与从属视图中当前纹理块的运动信息相关联的输入数据。对于编码，与当前纹理块的运动信息相关联的输入数据对应于待编码的运动信息。对于解码，与当前纹理块的运动信息相关联的输入数据对应于待解码的已编码运动信息。当前纹理块的运动信息可从存储器(例如，计算机存储器，缓冲器(RAM或DRAM)或其它媒体)或处理器中取回。于步骤420中，根据已被编码或解码的纹理数据来确定第一视图间候选，其中，第一视图间候选被插入到合并候选列表中。于步骤430中，根据所述已被编码或解码的纹理数据确定第二视图间候选，以包括于候选列表中。接着，于步骤440中，使用候选列表编码或解码当前纹理块的运动信息。
以上的流程图旨在说明使用具有第二视图间候选的候选列表的3D/多视图编码的示例。本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神实质的情况下修改每个步骤，重新排列步骤，分割步骤，或合并步骤来实践本发明。
以上描述可使本领域的普通技术人员如特定应用及其要求的上下文提供的来实践本发明。对本领域技术人员来说，对所描述的实施例的各种修改是显而易见的，且本文定义的一般原理可被应用于其它实施例。因此，本发明并非意在限定于以上所示及所描述的特定实施例，而是要符合与此公开揭露的原理和新颖特征相一致的最宽范围。在以上详细描述中，各种具体细节被示出以便提供本发明的彻底理解。然而，本领域技术人员应知晓本发明是可被实践的。
如上所述，本发明的实施例可以由各种硬件，软件代码，或两者的组合来实现。例如，本发明的实施例可以是被集成到视频压缩芯片电路，或被集成于视频压缩软件的程序代码以执行本文所描述的处理过程。本发明的实施例还可以是执行于数字信号处理器上的程序代码，以执行本文所描述的处理过程。本发明还可包含由计算机处理器，数字信号处理器，微处理器，或现场可编程门阵列执行的多个功能。根据本发明，通过执行定义本发明所体现的特定方法的机器可读软件代码或固件代码，这些处理器可被配置为执行特定任务。软件代码或固件代码可被开发为不同的编程语言以及不同的格式或风格。软件代码还可被编译以用于不同的目标平台。然而，根据本发明的不同的软件代码的代码格式、风格及语言，以及用于配置代码以执行任务的其他方式，均不会背离本发明的精神以及范围。
在不脱离其精神或本质特征的情况下，本发明可以其它特定形式来体现。所描述的示例在所考虑的所有的方面都只是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围是由其所附的权利要求来指示的，而不是由上文的描述来指示的。在权利要求的等效范围及含义内的所有改变均包含于本发明范围之内。

Claims (18)

1.一种三维视频编码的视图间候选推导的方法，所述方法包括：
接收与从属视图中当前纹理块的运动信息相关联的输入数据；
根据已被编码或解码的纹理数据确定第一视图间候选，其中，所述第一视图间候选被插入所述候选列表；
根据所述已被编码或解码的纹理数据确定第二视图间候选，以包含于所述候选列表中；以及
利用所述候选列表来编码或解码所述当前纹理块的所述运动信息；
其中，所述第二视图间候选是由与参考视图中对应块相关联的所述运动信息确定，所述对应块的位置是由选择的视差向量来位移当前纹理块的相邻块的位置来定位。
2.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，其中，所述对应块是根据右下方相邻块的第一位置以及选择的视差向量被定位，且其中，所述右下方相邻块位于所述当前纹理块的右下角的对面。
3.如权利要求2所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，所述选择的视差向量与用于导出所述第一视图间候选的视差向量相同。
4.如权利要求2所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，所述选择的视差向量是根据第二视差向量以及偏移值被导出，其中，所述第二视差向量被用于导出所述第一视图间候选。
5.如权利要求2所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，所述候选列表包括视差候选，且其中，所述选择的视差向量与所述视差候选是相同的。
6.如权利要求2所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，所述选择的视差向量是从与所述当前纹理块相关联的已编码的深度块的一个或多个深度样本中导出。
7.如权利要求2所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，所述选择的视差向量是由全局视差向量导出。
8.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，所述候选列表包括时间候选，且所述第二视图间候选根据竞争顺序被插入到所述候选列表的所述时间候选之前。
9.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，仅当多个先前的可用的候选数量小于预先指定的数量时，所述第二视图间候选被插入所述候选列表。
10.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，仅当所述第一视图间候选不可用时，所述第二视图间候选被插入所述候选列表。
11.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，所述第二视图间候选仅与所述第一视图间候选做比较以用于冗余校验。
12.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，根据竞争顺序，所述第一视图间候选总是位于所述候选列表的第一位置，其中，如果所述第一视图间候选不可用，所述第一视图间候选由所述第二视图间候选所取代，且如果所述第二视图间候选也不可用，所述第一视图间候选由默认候选所取代。
13.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，当所述第二视图间候选被插入所述候选列表时，所述候选列表中的候选的总数量增加1。
14.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，当所述第二视图间候选是从所述候选列表中选择时，视图间残差预测不应用于所述当前纹理块。
15.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，当所述第二视图间候选是从所述候选列表中选择时，视图间残差预测根据所述第二视图间候选被应用于所述当前纹理块。
16.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，当所述第二视图间候选是从所述候选列表中选择时，视图间残差预测根据系统配置或旗标选择性地被应用于所述当前纹理块。
17.如权利要求1所述的三维视频编码的视图间候选推导的方法，其特征在于，所述第二视图间候选是根据视差向量被导出，且所述视差向量被用于导出所述当前纹理块的后续块的第二视差向量。
18.一种三维视频编码的视图间候选推导的装置，所述装置包括一个或多个电子电路，其特征在于，所述一个或多个电子电路被配置为：
接收与从属视图的当前纹理块的运动信息相关联的输入数据；
根据已被编码或解码的纹理数据确定第一视图间候选，其中，所述第一视图间候选被插入所述候选列表；
根据所述已被编码或解码的纹理数据确定第二视图间候选，以包含于所述候选列表中；以及
使用所述候选列表编码或解码所述当前纹理块的所述运动信息；
其中，所述第二视图间候选是由与参考视图中对应块相关联的所述运动信息确定，所述对应块的位置是由选择的视差向量来位移当前纹理块的相邻块的位置来定位。
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