CN105338351A - 基于模板匹配的帧内预测编、解码、阵列扫描方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开的基于模板匹配的帧内预测编、解码、阵列扫描方法及装置，使用至少两种形状的模板，计算待预测块的预测像素值，因为基于模板匹配进行帧内预测基于模板区域与待预测块的纹理相关性，所以，与单一形状的模板相比，不同形状的模板能代表不同的纹理，所以，当一种形状的模板的纹理与待预测块的纹理的相关性不大时，还有其它形状的模板可以选择，因此，能够增加模板的纹理与待预测块的纹理的匹配度，从而从至少两个预测像素值中确定的最优预测像素值，比使用单一形状的模板确定出的预测像素值的精度高。

Description

基于模板匹配的帧内预测编、解码、阵列扫描方法及装置
技术领域
本发明涉及图像压缩领域，尤其涉及一种基于模板匹配的帧内预测编码方法及装置。
背景技术
在图像压缩领域，通过非相邻区域的信息相关性进行帧内预测的方法，被证明可以有效地改善预测质量，基于L型模板匹配的帧内预测编码方法便属于这类方法中的一种。
基于L型模板匹配的帧内预测编码方法的理论假设为：预测块中的图像信息和L型模板中的图像信息具有较强的纹理相关性。然而，当待压缩图像的纹理复杂多变时，预测块中的图像的纹理与L型模板中的图像的纹理往往相关性较差，因此，上述理论假设可能不存在，此时，再使用L型模板进行帧内预测编码，会降低得到的预测块的精度。
由此可见，当待压缩图像的纹理复杂时，如何保证预测块的精度，成为当前面临的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于模板匹配的帧内预测编码方法及装置，目的在于解决当待压缩图像的纹理复杂多变时，如何保证预测块的精度的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例公开了以下技术方案：
本发明实施例的第一方面提供了一种基于模板匹配的帧内预测编码方法，包括：
使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；将所述待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者作为所述待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于编码。
在本发明实施例的第一方面的第一种实施方式中，所述使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值包括：
使用第i种形状的模板ix，确定所述待预测块中的子块sj的预测像素值，所述子块sj为所述待预测块中与所述模板ix形状相同且紧邻所述模板ix的区域，其中，j＝1、2、……M，x＝1、2、……M，所述M为大于或等于2的整数，s1∪s2∪……∪sM＝所述待预测块，所述子块s1、s2、……sM从紧邻已重建区域依次远离所述已重建区域，所述模板ix的尺度不同。
在本发明实施例的第一方面的第二种实施方式中，还包括：
通过计算所述待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号；
由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列；
依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序；
依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
在本发明实施例的第一方面的第三种实施方式中，所述依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序包括：
当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；
当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；
当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
在本发明实施例的第一方面的第四种实施方式中，所述使用第i种形状的模板，计算待预测块的预测像素值包括：
分别使用L型模板、“一”字型模板和“1”字型模板，计算待预测块的预测像素值。
在本发明实施例的第一方面的第五种实施方式中，还包括：
向解码端发送得到所述待预测块的最优预测像素值使用的模板信息，所述模板信息用于所述解码端进行解码。
在本发明实施例的第一方面的第六种实施方式中，所述预设条件包括：
率-失真成本RDcost最小。
本发明实施例的第二方面提供了一种基于模板匹配的帧内预测解码方法，包括：
接收指示最优模板的信息，所述最优模板为编码端得到待预测块的最优预测像素值使用的模板，所述待预测块的最优预测像素值为：所述编码端使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
使用所述最优模板确定待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于解码。
本发明实施例的第三方面提供了一种阵列扫描方法，包括：
通过计算待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号，所述待预测块的最优预测像素值为：使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列；
依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序；
依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
在本发明实施例的第三方面的第一种实现方式中，所述依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序包括：
当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；
当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；
当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
本发明实施例的第四方面提供了一种编码器，包括：
确定模块，用于使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
选择模块，用于将所述待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者作为所述待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于编码。
在本发明实施例的第四方面的第一种实现方式中，所述确定模块用于使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值包括：
所述确定模块具体用于，使用第i种形状的模板ix，确定所述待预测块中的子块sj的预测像素值，所述子块sj为所述待预测块中与所述模板ix形状相同且紧邻所述模板ix的区域，其中，j＝1、2、……M，x＝1、2、……M，所述M为大于或等于2的整数，s1∪s2∪……∪sM＝所述待预测块，所述子块s1、s2、……sM从紧邻已重建区域依次远离所述已重建区域，所述模板ix的尺度不同。
在本发明实施例的第四方面的第二种实现方式中，还包括：
扫描模块，用于通过计算所述待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号，由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列，依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序，并依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
在本发明实施例的第四方面的第三种实现方式中，所述扫描模块用于依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序包括：
所述扫描模块具体用于，当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
在本发明实施例的第四方面的第四种实现方式中，所述确定模块使用第i种形状的模板，计算待预测块的预测像素值包括：
所述确定模块具体用于，分别使用L型模板、“一”字型模板和“1”字型模板，计算待预测块的预测像素值。
在本发明实施例的第四方面的第五种实现方式中，还包括：
发送模块，用于向解码端发送得到所述待预测块的最优预测像素值使用的模板信息，所述模板信息用于所述解码端进行解码。
本发明实施例的第五方面提供了一种解码器，包括：
接收模块，用于接收指示最优模板的信息，所述最优模板为编码端得到待预测块的最优预测像素值使用的模板，所述待预测块的最优预测像素值为：所述编码端使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
预测模块，用于使用所述最优模板确定待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于解码。
本发明实施例的第六方面提供了一种阵列扫描装置，包括：
计算模块，用于通过计算待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号，所述待预测块的最优预测像素值为：使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
变换模块，用于由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列；
扫描次序确定模块，用于依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序；
扫描模块，用于依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
在本发明实施例的第六方面的第一种实现方式中，所述扫描次序确定模块，用于依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序包括：
所述扫描次序确定模块具体用于，当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
本发明实施例公开的基于模板匹配的帧内预测编、解码、阵列扫描方法及装置，使用至少两种形状的模板，计算待预测块的预测像素值，因为基于模板匹配进行帧内预测基于模板区域与待预测块的纹理相关性，所以，与单一形状的模板相比，不同形状的模板能代表不同的纹理，所以，当一种形状的模板的纹理与待预测块的纹理的相关性不大时，还有其它形状的模板可以选择，因此，能够增加模板的纹理与待预测块的纹理的匹配度，从而从至少两个预测像素值中确定的最优预测像素值，比使用单一形状的模板确定出的预测像素值的精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为基于模板匹配的帧内预测编码的示意图；
图2为本发明实施例公开的本发明实施例公开的一种基于模板匹配的帧内预测编码方法的流程图；
图3为本发明实施例公开的三种模板与待预测块的位置关系示意图；
图4为本发明实施例公开的使用L型模板确定待预测块的预测像素值的过程的示意图；
图5为本发明实施例公开的对应不同模板的阵列扫描次序的示意图；
图6为本发明实施例公开的确定待预测块的预测像素值的过程的示意图；
图7为本发明实施例公开的通过逐次迭代依次确定出全部待预测块的预测像素值的过程的示意图；
图8为本发明实施例公开的一种基于模板匹配的帧内预测解码方法的流程图；
图9为本发明实施例公开的一种阵列扫描方法的流程图；
图10为本发明实施例公开的一种编码器的结构示意图；
图11为本发明实施例公开的一种解码器的结构示意图；
图12为本发明实施例公开的一种阵列扫描装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种基于模板匹配的帧内预测编码方法及装置，基于模板匹配的帧内预测编码的示意图如图1所示，一副待压缩图像被划分为互不重叠的图像块，按照处理顺序依次对每个图像块进行编码。每个图像块被称为一个编码树单元(CodingTreeUnit，CTU)，其默认大小通常为64*64(像素)，CTU可进一步被划分为多个子块，每个子块即使一个可独立确定其编码参数的编码块(CodingUnit，CU)，每个CU可独立地选择其编码参数，例如帧内预测的模板、预测块(PredictionUnit，PU)的划分、以及使用帧内预测的模板和预测块的划分进行的预测操作模式等。
如图1所示，编码过程为：通过帧内预测得到预测块的预测值，通过计算输入图像中的编码块的原始像素值与预测块的预测像素值之间的差值，得到残差量，残差量经过变换和量化操作可以得到变换量化系数，再对变换量化系数进行熵编码操作，并将熵编码操作输出的比特串写入码流，即完成图像压缩编码的过程。为保证解码的同步，可以将变换量化系数进行反量化和反变换，得到重建的残差量，重建的残差量与编码块的预测像素值相叠加得到对应的重建图像信息，重建图像信息可以用被用于后续的帧内预测。
本发明实施例重点关注编码过程中，通过帧内预测得到待预测块的预测值的过程。
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做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。
本发明实施例公开的一种基于模板匹配的帧内预测编码方法，包括：
使用第i种形状的模板，计算待预测块的预测像素值，所述待预测块与所述第i种形状的模板相邻，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数，并将所述待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者为所述待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于编码。
基于模板匹配的帧内预测编码是一种采用模板在已重建区域中进行“击中”搜索的方式，现有的基于模板匹配的帧内预测编码方法中，用于“击中”的模板只有单一的形状，因此，当预测块和模板的纹理相差较大时，得到的预测块的预测值的精度会降低，进一步地，得到的残差量较大，因此，会降低编码的效率。
而本实施例所述的方法，使用至少两种形状的模板，分别计算待预测块的预测像素值，预测像素值中最接近预测块的原始像素值者为最优预测像素值，可见，与现有的方法相比，当待压缩图像的纹理复杂多变时，不同模板所在区域的纹理不同，因此，与单一形状的模板相比，不同形状的模板更容易“击中”预测块的纹理，即，因为采用了不同形状的模板，所以，模板的纹理与待预测块的纹理的匹配的概率会增加，因此，会提高待预测块的预测值的精度，进一步地，残差量会减小，从而提高压缩编码的效率。
显而易见地，模板的形状类型越多，则最优预测像素值越接近原始像素值，在实际应用中，可以权衡精度与计算量，得到满足要求的最优预测像素值。下面以N＝3为例进行详细说明。
本发明实施例公开的又一种基于模板匹配的帧内预测编码方法，如图2所示，包括：
S201：分别使用3种形状的模板，计算待预测块的预测像素值；
本实施例中，可选地，3种形状的模板分别为L型模板、“一”字型模板和“1”字型模板，三种模板与待预测块的位置关系如图3所示，其中，L型模板与待预测块紧邻、由待预测块上侧和左侧的区域构成，“一”字型模板与待预测块紧邻、由待预测块上侧的区域构成，“1”字型模板与待预测块紧邻、由待预测块左侧的区域构成，当所述待预测块的大小为N*N时，所述L型模板的内边长为N，外边长为M，所述“一”字型模板的长边为M，宽边长为M-N，所述“1”字型模板的长边为M，宽边长为M-N，这里，M的值不做限定。需要说明的是，本实施例中的模板形状只是作为举例进行说明，本发明所能使用的模板的形状并不限于以上形状。
以L型模板为例，使用L型模板，确定待预测块的预测像素值的过程如图4所示：
在待预测块X上侧和左侧的已重建的区域定义L型模板，L型模板的像素纹理信息为L0，在已重建区域内搜索与L0匹配度大于预设值的一个或多个候选模板，候选模板与L性模板的形状和尺寸相同，例如L1和L2，依据L1对应的区域P1以及L2对应的区域P2(可选地，L1与P1的相对位置关系、L2与P2的相对位置关系和L0与X的相对位置关系相同，L1、L2与L0的形状和大小相同)，确定X的预测像素值X1，具体地，可以将L1和L2中最接近L0的L1对应的区域P1或L2对应的区域P2的值作为X1，或者，将P1和P2的平均值作为X1。
使用“一”字型模板和“1”字型模板确定待预测块的预测像素值的过程与使用L型模板的过程相似，这里不再赘述。
S202：从3个待预测像素值中选择率-失真成本(RDcost)最小者作为待预测块的最优预测像素值；
S203：计算最优预测像素值与原始像素值的差值，得到残差量；
S204：将残差量经过变换和量化操作得到变换量化系数阵列；
S205：依据扫描次序，对变换量化系数阵列进行扫描，得到一维系数；
本实施例中，扫描次序依据所述残差信号的能量分布确定。具体地，如图5所示，当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，其变换量化系数阵列的能量主要分布在残差量的左上角，所述扫描次序为对角扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，其变换量化系数阵列的能量主要分布在残差量中从上至下的前几行，所述扫描次序为水平扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，其变换量化系数阵列的能量主要分布在残差量中从左至右的前几列，所述扫描次序为竖直扫描。
S206：对扫描得到的一维系数进行熵编码操作，并将熵编码操作输出的比特串写入码流，至此完成编码过程。
为了解码的方便，本实施例所述方法还可以包括：
S207：向解码端发送得到所述待预测块的最优预测像素值使用的模板信息，所述模板信息用于所述解码端进行解码。
本实施例所述的方法，使用三种形状的模板分别确定待预测块的预测像素值，如果待压缩图像的纹理复杂多变，而待预测块与一种形状的模板的纹理相关性不高时，预测像素值容易被模板的纹理信息误导，而本实施例中使用三种不同形状的模板，每一种形状的模板均能代表待预测块邻域的纹理走向，因此，从三种预测像素值中择优，比使用一种单一模板得到的预测像素值的精度要高。
本实施例中所述的方法，可以作为现有的压缩编码形式的补充，充分利用图像中空间的相关性提高帧内预测的预测精度，减小预测值与原始值之间的残差，使得编码器用更少的比特数压缩变换量化系数，从而提高视频图像压缩效率。与最新的视频编码标准HEVC相比，本实施例所述的方法可有效改善压缩效率，实验表明，本实施例所述的方法可以将编码效率平均提高2.8％。
本发明实施例公开的又一种基于模板匹配的帧内预测编码方法，与图2所示的方法相比，区别在于确定待预测块的预测像素值的过程，本实施例中，仍以N＝3、且模板分别为L型模板、“一”字型模板和“1”字型模板为例，本实施例所述确定待预测块的预测像素值的过程如图6所示：
如图6(a)所示，使用L型模板，确定所述待预测块中的子块sj的预测像素值，其中，j＝1、2、……M，所述M为大于或等于2的整数，子块sj为所述待预测块中与L型模板相邻的区域，本实施例中，s1∪s2∪……∪sM＝所述待预测块，则依据上述实施例所述的基于模板匹配的确定预测像素值的过程，从待预测块最靠近已重建区域的外围区域，通过逐次迭代，可以依次确定出全部待预测块的预测像素值。
图6中均以迭代4次，即M＝4为例，其中每一次迭代中使用L型模板确定子块sj的预测像素值的方式与上述实施例中使用L型模板确定待预测块X的过程相似，区别仅在于，本实施例中，确定的是子块的预测像素值，而非整个X的预测像素值，具体过程如图7所示：
在子块sj上侧和左侧的已重建的区域定义L型模板，L型模板的像素纹理信息为L0，在已重建区域内搜索与L0匹配度大于预设值的一个或多个候选模板，候选模板与L性模板的形状和尺寸相同，例如L1和L2，依据L1对应的区域P3以及L2对应的区域P4(可选地，L1与P3的相对位置关系、L2与P4的相对位置关系和L0与sj的相对位置关系相同，P3、P4与sj的形状和大小相同)，确定sj的预测像素值sj1，具体地，可以将L1和L2中最接近L0的L1对应的区域P3的值作为sj1，或者，将P3和P4的平均值作为X1。
可见，每次迭代所使用的L型模板相应发生变化，对应于一个大小为N*N的待预测块，初始的L型模板的外边长度是Ma，内边长度为N，经过一次预测后，L型模板的外边长度更新为Mb，内边长度为N-1，依次类推，直至整个待预测块的预测像素值均被生成为止。
同理，使用“一”字型模板和“1”字型模板进行迭代的示意图分别如图6(b)和6(a)所示。
在使用三种形状的模板确定待预测块的预测像素值后，本实施例所述方法的后续步骤与上述实施例相同，这里不再赘述。
本实施例中所述确定待预测块的预测像素值的方法，通过多次迭代得到预测像素值，每次迭代过程中只确定于模板相邻的子块的预测像素值，因此，得到的预测像素值更为精确，例如图4中，L型模板得到的预测像素值包括整个X区域，而X区域的右下角举例L型模板较远，如果图像的纹理变化剧烈，则X区域的右下角的预测值的准确度会减小，而图5所示的过程则会克服此缺点，因此，更够进一步提升预测像素值的精度，经过实验证明，本实施例所述的方法与现有的方法相比，能够将压缩效率提高3.2％。
本发明实施例还公开了一种基于模板匹配的帧内预测解码方法，如图8所示，包括：
S801：接收指示最优模板的信息；
所述最优模板为编码端得到待预测块的最优预测像素值使用的模板，所述待预测块的最优预测像素值为：所述编码端使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
S802：使用所述最优模板确定待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于解码。
本实施例公开的解码方法，在解码过程中进行帧内预测时，使用编码端指示的最优模板进行，与上述实施例所述的编码方法结合，能够最大程度地提高实现图像压缩的效率。
本发明实施例还公开了一种阵列扫描方法，如图9所示，包括：
S901：通过计算待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号；
所述待预测块的最优预测像素值为：使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
S902：由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列；
S903：依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序；
可选地，本实施例中，当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
S904：依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
本实施例所述的阵列扫描方法，依据残差信号的能量分布确定扫描次序，能够提高扫描的效率。
与上述方法实施例相对应地，本发明实施例还公开了一种编码器，如图10所示，包括：
确定模块1001，用于使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
选择模块1002，用于将所述待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者作为所述待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于编码。
可选地，还可以包括：
扫描模块1003，用于通过计算所述待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号，由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列，依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序，并依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
以及，发送模块1004，用于向解码端发送得到所述待预测块的最优预测像素值使用的模板信息，所述模板信息用于所述解码端进行解码。
可选地，确定模块1001用于使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值的具体实施方式为：
所述确定模块使用第i种形状的模板ix，确定所述待预测块中的子块sj的预测像素值，所述子块sj为所述待预测块中与所述模板ix形状相同且紧邻所述模板ix的区域，其中，j＝1、2、……M，x＝1、2、……M，所述M为大于或等于2的整数，s1∪s2∪……∪sM＝所述待预测块，所述子块s1、s2、……sM从紧邻已重建区域依次远离所述已重建区域，所述模板ix的尺度不同。
确定模块1001用于使用第i种形状的模板，计算待预测块的预测像素值的具体实施方式为：
所述确定模块具体用于，分别使用L型模板、“一”字型模板和“1”字型模板，计算待预测块的预测像素值。
所述扫描模块1003用于依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序的具体实现方式为：
所述扫描模块具体用于，当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
本实施例所述的编码器，在进行帧内预测时，使用至少两种形状的模板得出预测值，再从两个预测值中择优选择最优预测值，因此，与现有的编码器相比，能够提高帧内预测的精度，从而提高编码效率。
需要说明的是，本实施例所述的编码器，着重从编码过程中的基于模板的帧内预测的过程入手，实际应用中，本实施例中的编码器除了以上核心模块外，还包括如图1所示的变换/量化、熵编码等其它模块。
本发明实施例还公开了一种解码器，如图11所示，包括：
接收模块1101，用于接收指示最优模板的信息，所述最优模板为编码端得到待预测块的最优预测像素值使用的模板，所述待预测块的最优预测像素值为：所述编码端使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
预测模块1102，用于使用所述最优模板确定待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于解码。
本实施例所述的解码器，与上述编码器配合使用，能够使得图像压缩的效率最大化。
本发明实施例还公开了一种阵列扫描装置，如图12所示，包括：
计算模块1201，用于通过计算待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号；
所述待预测块的最优预测像素值为：使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
变换模块1202，用于由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列；
扫描次序确定模块1203，用于依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序；
扫描模块1204，用于依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
可选地，所述扫描次序确定模块1203，用于依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序的具体实现方式为：
所述扫描次序确定模块具体用于，当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
本实施例所述的阵列扫描装置，依据残差量的能量分布确定扫描次序，能够提高扫描效率，从而提高熵编码的性能。
本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (19)

1.一种基于模板匹配的帧内预测编码方法，其特征在于，包括：
使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；将所述待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者作为所述待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值包括：
使用第i种形状的模板ix，确定所述待预测块中的子块sj的预测像素值，所述子块sj为所述待预测块中与所述模板ix形状相同且紧邻所述模板ix的区域，其中，j＝1、2、……M，x＝1、2、……M，所述M为大于或等于2的整数，s1∪s2∪……∪sM＝所述待预测块，所述子块s1、s2、……sM从紧邻已重建区域依次远离所述已重建区域，所述模板ix的尺度不同。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
通过计算所述待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号；
由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列；
依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序；
依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序包括：
当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；
当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；
当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
5.根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，所述使用第i种形状的模板，计算待预测块的预测像素值包括：
分别使用L型模板、“一”字型模板和“1”字型模板，计算待预测块的预测像素值。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
向解码端发送得到所述待预测块的最优预测像素值使用的模板信息，所述模板信息用于所述解码端进行解码。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：
率-失真成本RDcost最小。
8.一种基于模板匹配的帧内预测解码方法，其特征在于，包括：
接收指示最优模板的信息，所述最优模板为编码端得到待预测块的最优预测像素值使用的模板，所述待预测块的最优预测像素值为：所述编码端使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
使用所述最优模板确定待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于解码。
9.一种阵列扫描方法，其特征在于，包括：
通过计算待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号，所述待预测块的最优预测像素值为：使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列；
依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序；
依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序包括：
当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；
当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；
当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
11.一种编码器，其特征在于，包括：
确定模块，用于使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
选择模块，用于将所述待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者作为所述待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于编码。
12.根据权利要求11所述的编码器，其特征在于，所述确定模块用于使用第i种形状的模板，确定待预测块的预测像素值包括：
所述确定模块具体用于，使用第i种形状的模板ix，确定所述待预测块中的子块sj的预测像素值，所述子块sj为所述待预测块中与所述模板ix形状相同且紧邻所述模板ix的区域，其中，j＝1、2、……M，x＝1、2、……M，所述M为大于或等于2的整数，s1∪s2∪……∪sM＝所述待预测块，所述子块s1、s2、……sM从紧邻已重建区域依次远离所述已重建区域，所述模板ix的尺度不同。
13.根据权利要求11或12所述的编码器，其特征在于，还包括：
扫描模块，用于通过计算所述待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号，由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列，依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序，并依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
14.根据权利要求13所述的编码器，其特征在于，所述扫描模块用于依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序包括：
所述扫描模块具体用于，当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
15.根据权利要求11或12所述的编码器，其特征在于，所述确定模块使用第i种形状的模板，计算待预测块的预测像素值包括：
所述确定模块具体用于，分别使用L型模板、“一”字型模板和“1”字型模板，计算待预测块的预测像素值。
16.根据权利要求11或12所述的编码器，其特征在于，还包括：
发送模块，用于向解码端发送得到所述待预测块的最优预测像素值使用的模板信息，所述模板信息用于所述解码端进行解码。
17.一种解码器，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收指示最优模板的信息，所述最优模板为编码端得到待预测块的最优预测像素值使用的模板，所述待预测块的最优预测像素值为：所述编码端使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
预测模块，用于使用所述最优模板确定待预测块的最优预测像素值，所述待预测块的最优预测像素值用于解码。
18.一种阵列扫描装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于通过计算待预测块的最优预测像素值与所述待预测块的原始像素值之间的差值，得到残差信号，所述待预测块的最优预测像素值为：使用第i种形状的模板确定的待预测块的N个预测像素值中满足预设条件者，所述待预测块紧邻所述第i种形状的模板，第i个预测像素值由第i种形状的模板确定，其中，i＝1、2、……N，且N为大于或等于2的整数；
变换模块，用于由所述残差信号得到二维变换量化系数阵列；
扫描次序确定模块，用于依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序；
扫描模块，用于依据所述扫描次序，对所述二维变换量化系数阵列进行扫描。
19.根据权利要求18所述的阵列扫描装置，其特征在于，所述扫描次序确定模块，用于依据所述残差信号的能量分布确定扫描次序包括：
所述扫描次序确定模块具体用于，当得到所述最优预测值的模板为所述L型模板时，确定所述扫描次序为对角扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“一”字型模板时，确定所述扫描次序为水平扫描；当得到所述最优预测值的模板为所述“1”字型模板时，确定所述扫描次序为竖直扫描。
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