CN107040785B - 图像解码和图像编码的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种图像解码的方法，包括：接收包括与当前切片或当前图像的当前编码单元相关的当前压缩比特的比特流；从当前压缩比特确定与当前编码单元相关的当前编码模式，当前编码模式属于包括一个常规预测模式和一个对应的无残差预测模式的编码模式组，一个常规预测模式和一个对应的无残差预测模式使用相同预测处理；如果当前编码模式等于一个对应的无残差预测模式，省略从当前压缩比特解析预测残差，并在不使用预测残差的情况下使用所述相同预测处理来重构当前编码单元；如果当前编码模式等于一个常规预测模式，则解析来自当前压缩比特的所述预测残差，并根据使用预测残差的相同预测处理来重构当前编码单元；以及提供重构的当前编码单元以作为输出。

Description

图像解码和图像编码的方法
技术领域
本发明涉及用于图像编码系统的熵编码。更具体地，本发明涉及用于对图像进行编码或解码而不发信(without signaling)预测残差的方法和装置。
背景技术
目前已经有各种视频编码标准以减少视频传输所需的比特率或存储所需的容量。例如，MPEG-2、MPEG-4和AVC/H.264已经广泛用于各种应用中。近年来，在诸如VP8、VP9和新兴的高效率视频编码(High Efficiency Video Coding，HEVC)标准的较新的视频压缩格式中，编码效率已经大大提高。
在涉及图像显示的各种设备中，存在需要数据压缩的另一类型的应用程序。特别地，将计算机连接到监视器、将机顶盒连接到电视机、以及将应用处理器连接到显示面板的显示链路是在工业中广泛使用的数字接口格式。显示链接使用数字接口。随着对更高显示分辨率和更高帧率的不断增长的需求，通过显示链路发送的数据量变得非常高。例如，在120Hz帧率下，机顶盒设备和1080p的高清电视(High-Definition TV，HDTV)之间的显示链路将需要大于7Gb/秒(Gbits/sec)。对于超高清(Ultra High Definition，UHD)电视，所需的数据将高达上述的四倍。因此，显示链接通常是压缩格式。例如，视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)和MIPI联盟联合开发了显示流压缩(Display Stream Compression，DSC)标准，以满足显示应用(display applications)中的数据压缩的需要。
由于不同的要求，DSC标准不同于流行的视频编码标准，诸如MPEG-2/4，AVC/H.264和HEVC。例如，用于显示应用中的压缩的颜色空间(color space)可以是YCoCg颜色空间，而不是YUV颜色空间。此外，DSC仅包括帧内(Intra-frame)压缩而没有帧间(Inter-frame)压缩，以最小化处理延迟并避免需要参考图像缓冲器(reference picture buffer)。在典型的应用中，DSC所需的压缩比远小于视频存储或网络传输的压缩比。图1A为示例性DSC编码器的主要功能块的示意图。如图所示。如图1A所示，DSC编码器包括源缓冲器110、预测/量化/重构单元112、可变长度编码(Variable Length Coding，VLC)熵编码单元114、平坦度(flatness)确定单元116、码率控制(rate control)单元118、行缓冲器(line buffer)120以及索引颜色历史(indexed color history，ICH)单元122。如果输入图像数据是RGB颜色格式，则在DSC编码器中使用对应于RGB至YCoCg颜色格式转换器的颜色空间转换器(图1A中未为)。来自平坦度确定单元116的信息可以用于调整码率控制单元118中的量化参数(quantization parameter，QP)。如图1A所示，使用VLC熵编码单元114对平坦度指示(flatness indication)进行熵编码，并将其并入比特流中。根据DSC，像素使用1x3的块大小进行处理，如图1B所示。其中，当前块130由相同像素行中的参考块132来预测。参考块132的位置由对应的块向量134来指示。
随着对显示链路的越来越多的需要，以支持用于颜色分量的更高的显示分辨率和更高的位深度，VESA发起了建立用于高级显示流压缩(Advanced Display StreamCompression，ADSC)的标准的开发努力。此外，ADSC支持原生的4:2:0和4:2:2编码，以消除将像素转换为RGB分量的需要。例如，ADSC允许以YCbCr4:2:0颜色取样图案进行更有效的压缩。此外，ADSC还支持高动态范围(High Dynamic Range，HDR)，以适应较新的电视节目和电影中较高的颜色深度。
显示链接的处理经常使用基于块的(block-based)压缩，其中将图片(picture)划分为块，并且将压缩应用于每个块。此外，压缩设置可以应用于小于图片的图像单元(imageunit)。例如，正在开发的高级DSC(ADSC)被应用于每个图片的切片，并且目标比特率被施加在每个切片上。每个切片被划分为多个编码单元(即，块)，并且每个编码单元由N×M个像素的块组成，其中N对应于块宽度，M对应于块高度。根据ADSC，每个块的特性根据“平坦度”来评估，其中每个块的平坦度被分类到如下的五个平坦度类型之中：
·类型：-1表示“复杂块”
·类型：0表示“平坦区域”
·类型：1表示“平坦区域(比类型0较不平坦”)
·类型：2表示“复杂到平坦块”
·类型：3表示“平坦到复杂块”
根据每个块及其相邻块的复杂度信息确定平坦度类型。平坦度类型影响每个块中的码率控制行为。根据现有的ADSC草案标准，平坦度类型的语法在每个编码单元中被通知。
希望进一步提高ADSC的压缩效率。具体来说，本发明提出了块预测模式的性能改进的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种图像解码和图像编码的方法和装置。
依据本发明一实施方式，提供一种图像解码的方法，所述方法将在解码器侧被执行，所述方法包括：接收包括与当前切片或当前图像中的当前编码单元相关的当前压缩比特的比特流，其中所述当前编码单元由N×M个像素组成，并且M和N是正整数；从所述当前压缩比特确定与所述当前编码单元相关的当前编码模式，其中所述当前编码模式属于包括一个常规预测模式和一个对应的无残差预测模式的编码模式组，并且其中所述一个常规预测模式和所述一个对应的无残差预测模式使用相同预测处理；如果所述当前编码模式等于所述一个对应的无残差预测模式，则省略从所述当前压缩比特解析预测残差，并且在不使用所述预测残差的情况下使用所述相同预测处理来重构所述当前编码单元；如果所述当前编码模式等于所述一个常规预测模式，则解析来自所述当前压缩比特的所述预测残差，并根据使用所述预测残差的所述相同预测处理来重构所述当前编码单元；以及提供重构的当前编码单元以作为输出。
依据本发明另一实施方式，提供一种在解码器侧执行图像解码的装置，所述装置包括一个或多个电子电路或处理器，用于执行以下操作：接收包括与当前切片或当前图像中的当前编码单元相关的当前压缩比特的比特流，其中所述当前编码单元由N×M个像素组成，并且M和N是正整数；从所述当前压缩比特确定与所述当前编码单元相关的当前编码模式，其中所述当前编码模式属于包括一个常规预测模式和一个对应的无残差预测模式的编码模式组，并且其中所述一个常规预测模式和所述一个对应的无残差预测模式使用相同预测处理；如果所述当前编码模式等于所述一个对应的无残差预测模式，则省略从所述当前压缩比特解析预测残差，并且在不使用所述预测残差的情况下使用所述相同预测处理来重构所述当前编码单元；如果所述当前编码模式等于所述一个常规预测模式，则解析来自所述当前压缩比特的所述预测残差，并根据使用所述预测残差的所述相同预测处理来重构所述当前编码单元；以及提供重构的当前编码单元以作为输出。
依据本发明另一实施方式，提供一种图像编码的方法，所述方法将在编码器侧被执行，所述方法包括：接收与当前切片或当前图像中的当前编码单元相关的输入像素，其中所述当前编码单元由N×M个像素组成，并且M和N是正整数；根据与目标预测模式相关的目标预测处理来确定所述当前编码单元的当前预测器，其中所述当前预测器是基于包括分别在所述当前切片或所述当前图像中的重构像素的像素数据来确定的，并且所述重构像素在所述当前编码单元之前被预先重构的；使用所述当前预测器将所述目标预测处理应用于所述当前编码单元以产生预测残差；确定所述预测残差的失真条件或成本测量；如果满足所述失真条件或者所述成本测量有利于没有所述预测残差的编码，则将所述当前编码单元编码为没有与所述预测残差相关的压缩数据的所述当前编码单元的当前压缩比特；以及提供包括所述当前编码单元的所述当前压缩比特的比特流以作为输出。
依据本发明另一实施方式，提供一种在编码器侧执行图像编码的装置，所述装置包括一个或多个电子电路或处理器，用于执行以下操作：接收与当前切片或当前图像中的当前编码单元相关的输入像素，其中所述当前编码单元由N×M个像素组成，并且M和N是正整数；根据与目标预测模式相关的目标预测处理来确定所述当前编码单元的当前预测器，其中所述当前预测器是基于包括分别在所述当前切片或所述当前图像中的重构像素的像素数据来确定的，并且所述重构像素在所述当前编码单元之前被预先重构的；使用所述当前预测器将所述目标预测处理应用于所述当前编码单元以产生预测残差；确定所述预测残差的失真条件或成本测量；如果满足所述失真条件或者所述成本测量有利于没有所述预测残差的编码，则将所述当前编码单元编码为没有与所述预测残差相关的压缩数据的所述当前编码单元的当前压缩比特；以及提供包括所述当前编码单元的所述当前压缩比特的比特流以作为输出。
对于已经阅读后续由各附图及内容所显示的较佳实施方式的本领域的技术人员来说，本发明的各目的是明显的。
附图说明
图1A为基于显示流压缩(Display Stream Compression，DSC)标准的示例性系统的主要功能块的示意图。
图1B为根据DSC标准的块预测的示意图。
图2A为根据高级显示流压缩(Advanced Display Stream Compression，ADSC)草案的示例性系统的主要功能块的示意图。
图2B为根据ADSC草案的模式决定处理(mode decision process)的示意图。
图3A为根据ADSC v0.3的块预测模式的允许的可变块大小(即，2x2和1x2)的示例。
图3B为由2x8个像素组成的图像区域的示例，其被划分为四个2x2块。对于每个2x2块，该块可以被编码为一个2x2块或两个1x2分区(partition)。
图4A为根据常规ADSC的位于切片的第一行的2x2块的1x2块预测模式的块预测的示例。
图4B为根据常规ADSC的在切片的非第一行的块的1x2块预测模式的块预测的另一示例。
图5A说明根据常规ADSC的在切片的第一行的2x2块预测模式的块预测的示例。
图5B说明根据常规ADSC的在切片的非第一行的2x2块预测模式的块预测的示例。
图5C为根据草案ADSC标准的块预测模式的比特流语法的示例。
图6A为根据常规ADSC的转换预测处理(Transform prediction process)的示例。
图6B为用于执行帧内预测的当前块周围的重构像素的示例。
图6C为根据草案ADSC标准的转换模式的比特流语法的示例。
图7A为根据常规ADSC的差异脉冲编码调制(DPCM)预测处理的示例。
图7B为用于DPCM预测的当前块周围的重构像素的示例。
图7C为根据草案ADSC标准的DPCM模式的比特流语法的示例。
图8A为根据本发明的实施例的无残差(no-residue)块预测模式的比特流语法的示例。
图8B为基于块预测的无残差预测的重构区域的示例。
图9A为用于转换模式的当前编码单元的预测区域的示例。
图9B为根据本发明的实施例的转换模式的比特流语法的示例。
图10为根据本发明的实施例的DPCM模式的比特流语法的示例。
图11为根据本发明实施例的图像解码器的无残差预测模式的流程图。
图12为根据本发明实施例的图像编码器的无残差预测模式的流程图。
具体实施方式
以下描述为本发明的较佳实施例。以下实施例仅用来举例阐释本发明的技术特征，并非用以限定本发明。本发明的保护范围当视权利要求书所界定为准。
在大多数图像和视频编码系统中，处理源像素以移除或减少冗余，使得处理后的源像素更适合于有效的传输或存储。例如，源像素可以经过预测处理、转换处理或其组合以产生预测残差(prediction residual)或转换系数(transform coefficient)。量化处理还可以进一步应用于预测残差或转换系数以减少所需的数据表示(data representation)。该处理将产生处理后的数据的集合，例如量化残差或量化转换系数。使用熵编码将处理后的数据的集合连同相关解码信息和参数(例如像素块的编码模式)，一起编码到最终比特流中，以利用处理后的数据、编码信息和参数中的统计冗余(statistical redundancy)。将被编码到比特流中的处理后的数据、编码信息和参数通常被称为符号(symbols)。
图2A为根据ADSC草案的示例性编码系统的主要功能块的示意图。ADSC编码器包括源缓冲器210，用于为正被编码的当前块选择最佳模式的模式决定单元212，使用由模式决定单元212选择的最佳模式对当前块应用预测、量化和重构的块编码单元214，VLC熵编码单元216，平坦度确定单元218，码率控制单元220和重构缓冲器222。在重构缓冲器222中缓冲的重构数据将用作为编码当前块和/或后续块的参考数据。在重构缓冲器222中缓冲的重构数据也将被用于模式决定。
根据ADSC，使用各种编码模式来对块进行编码。编码模式包括转换模式，差异脉冲编码调制(Delta Pulse Code Modulation，DPCM)模式、块预测(block prediction，BP)模式、图案(Pattern)模式、中点预测(midpoint prediction，MPP)模式和MPP回退(MPPfallback，MPPF)模式。中点预测模式使用中点值作为每个块中的预测器。例如，中点值可以由像素的动态范围的一半或当前块的相邻重构像素的平均值来确定。
图2B为根据ADSC草案的模式决定处理的示意图。模式的类型包括6种不同的模式(230至235)。对于每种模式，计算码率-失真成本(rate-distortion cost，R-D成本)，并将其提供给对应的处理单元(240)以执行码率失真优化、缓冲器预算和错误校验功能。处理单元240检查每个可用模式的缓冲器预算。可以通过编码器/解码器配置来关闭部分模式，并且可以以诸如图片参数集(picture parameter set，PPS)的高级语法来发信该配置。本发明可以使用如图2A和图2B所示的类似的处理流程。然而，本发明的实施例可以包括模式决定单元212、块编码单元214和熵编码单元216。
对于图像压缩，常常使用预测处理来提高编码效率。例如，在草案ADSC编码标准中，使用各种预测模式，诸如块预测模式、转换模式和DPCM模式。预测处理利用源数据的相关或统计来生成可以更有效地压缩的预测残差。在大多数图像和视频编码系统中，图像被划分为块，并且编码处理被应用于各个块。通常，在大多数图像和视频压缩系统中允许可变块大小。在高级显示流压缩(ADSC)中，块预测模式的块大小也可以是可变块大小。例如，在ADSC v0.3中的块预测模式的块大小可以是1x2或2x2，如图3A所示。可以针对每个2x2块自适应地确定块大小。图3B为由2x8个像素组成的图像区域的示例，其被划分为四个2x2块。对于每个2x2块，该块可以被编码为一个2x2块或两个1x2分区，如图3B所示。
对于ADSC块预测模式，将每一图像分割成一个或多个切片，且将每一切片分割成2x8块。每个块可以使用2x2或1x2块预测模式来编码。图4A为根据常规ADSC的位于切片的第一行的2x8块的1x2块预测模式的块预测的示例。分区410a和410b表示正在被处理的当前块的两个1x2分区，并且用斜线填充的像素行440表示在正被处理的块之前的重构像素。块420和430分别对应于当前块的分区410b和410a的两个候选块。块向量412和413表示分别从分区410b指向候选预测器420和从分区410a指向候选预测器430的块向量。
图4B为根据常规ADSC的使用1x2块预测模式的在切片的非第一行中的当前块的块预测的另一示例，其中在同一切片中的上方重构像素行490用于导出预测器。块450a和450b表示正在被处理的两个1x2分区。块460和470分别对应于当前分区450a和450b的两个候选块。块向量456和块向量457分别表示从当前分区450a指向候选块460和从当前分区450b指向候选块470的块向量。再次，根据常规ADSC，在1x2块预测模式中，仅一行重构像素用于块预测。
图5A说明根据常规ADSC的在切片的第一行处的2x2块预测模式的块预测的示例。块510表示正在被处理的2x2块，并且用斜线填充的像素行540表示在块510之前的两个重构像素行。块520和块530对应于当前块的两个候选预测器。块向量512和块向量513分别表示从当前块510指向候选预测器520和候选预测器530的块向量。
图5B说明根据常规ADSC的在切片的非第一行处的2x2块预测模式的块预测的示例。分区550a和550b表示正在被处理的2x2块的两部分。块560对应于用于两个分区锁550a和550b的候选预测器。块向量556a和556b表示从分区550a和分区550b指向候选块560的块向量。
图5C为根据草案ADSC标准的块预测模式的比特流语法。比特流语法包括模式头字段(Mode Header field)570、平坦度语法字段572、块预测向量字段574和残差语法字段576。模式头字段570用于发信为当前编码单元选择的预测模式。如果选择了块预测模式，则模式头字段570将指示这种选择。如图2A所示，针对每个编码单元确定平坦度，并且使用熵编码216对平坦度指示进行熵编码。然后，将编码的平坦度信息包括到平坦度语法字段572中。块预测向量字段574用于发信当前编码单元的块向量，以便定位对应的预测器。如前所述，当使用预测时，总是根据草案ADSC标准来发送预测残差。残差语法字段576用于发信所需的预测残差。
对于转换模式，预测过程类似于在诸如HEVC等更近期的编码标准中使用的帧内预测模式，其中多个帧内预测模式包括不同的预测方向。转换预测和编码处理如图6A所示，其中将源块610(例如，编码单元)和重构块612输入到帧内预测单元620以产生预测残差。预测残差由转换单元630、量化单元640和熵编码单元650处理，以产生当前块的压缩比特。例如，源块可以对应于2x8块。重构块可以包括当前块的上方块、左侧块和左上方块。对于具有2x8块的转换模式，ADSC转换模式使用当前块(660)上方的像素(670)、当前块左侧的像素(672)和当前块的左上方的像素(674)，如图6B所示。当前块(660)上方的像素(670)还包括从当前块的右边缘延伸的三个像素，如图6B所示。根据ADSC草案标准的帧内预测允许将每个2x8块编码为一个2x8块或两个2x4块。
图6C为根据草案ADSC标准的转换模式的比特流语法的示例。比特流语法包括模式头字段680、平坦度语法字段682、帧内预测模式字段684、分区类型字段686和量化残差字段688。由于使用了多个帧内预测模式，所以字段中的帧内预测模式字段684用于指示为当前编码单元所选择的帧内预测模式。由于支持2x8和2x4分区模式，所以分区类型字段686用于标识(identify)所选择的块分区。如图6A所示，帧内预测残差被转换、量化和熵编码为压缩比特。与帧内预测残差相关的编码信息在量化残差字段688中发信。
对于DPCM模式，预测和编码处理如图7A所示，其中源块710(例如，编码单元)和重构块712被输入到DPCM处理单元720以产生预测残差。预测残差由量化单元730和熵编码单元740处理以产生当前块的压缩比特。对于图7B中的当前块760，用于DPCM预测的重构像素762是在当前块的上方和当前块左侧的这些重构像素。DPCM配置770如图7B所示，其中当前像素770基于该像素周围的三个像素(即，A，B和C)导出预测器。取决于当前像素相对于当前块的位置，相邻像素(即，A，B或C)可以是区域762中的相邻重构像素或当前块760内的在当前像素之前处理的重构像素。
图7C为根据草案ADSC标准的DPCM模式的比特流语法的示例。比特流语法包括模式头字段780、平坦度语法字段782和量化残差字段784。
如上所示，预测残差总是被编码并包括在残差字段中。预测残差可以被量化和熵编码到压缩图像的比特流中。在转换模式中，在量化和熵编码之前首先转换预测残差。预测残差通常占用压缩图像的总比特率的显著部分。然而，对于一些图像数据，预测可以很好地起作用，使得预测残差相对较小，并且甚至可以等于或接近零。对于常规预测过程，将进一步处理预测残差以产生待并入到比特流中的编码比特(coded bits)，而不管预测残差的条件(例如非常小的预测残差)。在这些情况下，编码效率可能不是最佳的。另外，将消耗有价值的系统计算资源(例如，处理能力和系统带宽)以将预测残差编码到比特流中。如上所述，编码处理可以包括转换、量化、熵编码或它们的组合。因此，处理可能非常密集。
在视频编码领域中，存在一种跳过发信用于帧间预测的残差以实现高度压缩的技术。当前块可以使用来自相邻块的运动信息来预测当前运动信息。如果存在良好匹配，则当前块可以从先前编码的相邻块继承其运动信息。因此，可以通过从列表中识别相邻块来导出当前运动信息。此外，如果预测残差小，则可以跳过预测残差的发信。换句话说，预测残差被视为零。为了提高编码效率，本发明公开了一种不发信预测残差的图像编码的新的预测模式。在解码器侧，当检测到该无残差预测模式时，根据预测处理来使用全部零残差(all-zero residues)来重构信号。虽然零值可以用于残差，但是也可以使用其他预定义的值。因为无残差预测模式的使用将跳过将预测残差编码到比特流中或对编码的预测残差进行解码以重构当前块的处理，所以当编码器不具有足够的计算资源时或者当编码器估计到解码器侧的高处理时也可使用无残差预测模式。
无残差预测模式可应用于图像编码系统中使用的各种预测模式。例如，无残差预测模式可以应用于ADSC的块预测模式。用于块预测的这种无残差预测模式被称为无残差块预测模式。这种新模式可以添加到ADSC的模式决定处理的模式中，如图2B所示。可以计算与新模式(即，无残差块预测模式)相关的码率失真成本(Rate-Distortion cost,RD cost，并将其提供给模式决定处理，以在可用模式中选择最佳模式。如在草案ADSC标准中所公开的，可以使用允许区域中的重构像素来预测当前块。发信一个或多个块预测向量以识别这些预测器的位置。根据当前块和预测器生成预测残差。根据常规块预测模式，预测残差进一步被编码为将要合并到比特流中的比特。在解码器侧，可以根据在比特流中发信的块向量来定位预测器。可以将解码的预测残差添加到预测器以重构当前块。
图8A为根据本发明的实施例的无残差块预测模式的比特流语法的示例。模式头字段870将指示无残差预测模式。例如，如果块预测用于当前编码单元，则模式头字段870将指示无残差块预测模式。在这种情况下，如草案ADSC标准，将在平坦度语法字段572和块预测向量字段574中分别发信平坦度信息和块向量。然而，新比特流语法不包括残差语法字段576，因为根据本发明没有预测残差需被发信。
尽管在草案ADSC标准中规定的块预测被用作无残差块预测的示例，但是本发明不限于特定的块预测处理。例如，本发明的实施例可以使用与草案ADSC标准中规定的不同的其他块大小。本发明的实施例还可以使用与当前编码单元相同的切片或图像中的任何重构像素，而不是如草案ADSC标准中所指定的限制的重构区域预测。本发明的实施例还可以从一个或多个选择的重构区域中导出预测器，用于降低复杂度或改善性能的目的。
包含本发明的实施例的编码系统被公开如下。将被编码的图像被划分成一个或多个切片，并且每个切片被进一步划分成多个编码单元。每个编码单元由N×M个像素组成。以逐个编码单元为基础对每个切片应用编码处理。可以选择对应的预测处理来对当前编码单元进行编码。对应的预测处理可以是类似于草案ADSC标准的常规预测模式的预测处理。例如，类似于ADSC的块预测处理的预测处理可以用于定位当前块的预测器。然而，本发明的实施例不限于使用与ADSC相同的重构区域或相同的编码单元大小。发信一个或多个块向量以定位当前编码单元的所选择的预测器。如果系统决定使用无残差预测模式，则将为当前块指示该无残差预测模式的选择，并且将不为当前块发信残差。
根据上述实施例，图8B显示了基于块预测的无残差预测的重构区域的示例。当前编码单元810由正在被处理的N×M个像素组成。重构像素820的区域由位于当前编码单元的左侧边缘824左侧的k个像素处的垂直线822、位于当前编码单元的顶部边缘上方的P个像素行处的水平线826和位于当前编码单元的底部边缘处的水平线来作为边界。特别地，在图8B所示的示例中，P等于N。换句话说，当前编码单元的顶部边缘上方的重构像素行的数量与编码单元的高度相同。对于当前编码单元上方的区域，其右边界是切片或图像的右边缘。对于在编码单元的相同行中的重构区域，其右边界是编码单元的左边缘。参数k是正整数并且可以根据期望的性能或系统复杂度约束来选择。如本领域中已知的，较大的k(即，较大的搜索区域)可以获得更好的性能。然而，这将导致更高的系统复杂度，因为必须搜索更多的预测候选。参数k可以是预定义的或明确地发信的。虽然在本示例中使用了当前编码单元上方的一个编码单元行，也可以使用上面更多的编码行。此外，在该示例中使用N个重构行(即，一个编码单元行)，也可以使用更多或更少的重构行来实现本发明。如对于块预测已知的，可以根据诸如码率失真优化(rate-distortion optimization，RDO)的标准或简单地根据最小差异，来识别重构区域中的预测器和当前编码单元之间的最佳匹配。当前编码单元的预测器可以通过在比特流中发信的一个或多个块向量来定位。此外，可以对块向量进行预测编码。
在选择当前编码单元的预测器时，可以生成预测残差。如果编码器确定以无残差块预测模式对当前编码单元进行编码，则编码器将在当前编码单元的比特流语法的模式头中指示无残差预测模式决定。如果编码器确定以常规块预测模式对当前编码单元进行编码，则将在比特流中使用诸如图5C中的残差语法576来发信编码的预测残差。是否使用无残差块预测模式可以基于失真条件。如果满足失真条件，则使用无残差块预测模式。否则，可以使用诸如常规块预测模式的其他预测模式。例如，失真条件可以对应于“当前编码单元的量化参数值大于或等于阈值”。如果满足该失真条件，则使用无残差预测模式对当前编码单元进行编码。否则，使用诸如常规预测模式的其它模式之一对当前编码单元进行编码。在另一示例中，失真条件可以对应于“当前编码单元的预测残差的所有值小于或等于阈值”。如果满足该失真条件，则使用无残差预测模式对当前编码单元进行编码。否则，使用诸如常规预测模式的其它模式之一对当前编码单元进行编码。关于是否使用无残差块预测模式的决定还可取决于与预测残差相关的成本测量。例如，码率失真优化可以用于评估预测残差的码率失真成本。如果没有预测残差的编码的成本最低，则成本测量将有利于没有预测残差的编码，并选择无残差块预测模式。
编码器还可能必须执行与常规预测模式相关的其它步骤。例如，必须为当前编码单元确定平坦度信息，并且在当前编码单元的比特流语法中发信所导出的信息。
在本发明的另一实施例中，用于块预测的预测残差被强制为零。在另一个实施例中，如果预测残差全部为零，则使用无残差模式以避免在这种情况下需要发信预测残差。
在另一实施例中，无残差预测模式应用于ADSC的转换模式。如图9A所示，为当前编码单元910的预测区域920的示例。当前编码单元910由正在被处理的N×M个像素组成。重构像素920的区域由位于当前编码单元的左侧边缘924左侧的1个像素处的垂直线922、位于当前编码单元的顶部边缘上方的1个像素行处的水平线926和位于当前编码单元的底部边缘处的水平线来作为边界。对于转换模式，使用帧内预测产生预测残差，其中预测器从重构块导出。再次，可以检查失真条件。如果满足失真条件，则可以使用如模式头中所指示的无残差预测模式。新模式将用于指示无残差转换模式。图9B为根据本发明的实施例的转换模式的比特流语法的示例。模式头字段930将指示无残差转换预测模式。字段682和684可以与常规方法相同。然而，根据本发明的实施例省略了分区类型字段686和量化残差字段688。这种新模式可以被添加到如图2B所示的ADSC的模式决定处理的模式中。可以计算与新模式(即，无残差转换模式)相关的RD成本，并将其提供给模式决定处理，以在可用模式中选择最佳模式。
在本发明的另一实施例中，用于转换模式的预测残差被强制为零。在另一个实施例中，如果转换模式的预测残差全部为零，则可以使用无残差转换模式来避免在这种情况下发信预测残差的需要。
在另一示例中，无残差预测模式被应用于ADSC的DPCM模式。如图9A所示的预测区域920可以用于DPCM模式。对于DPCM模式，基于当前块的相邻像素以及当前块中在当前像素之前处理的一个或多个像素来产生预测残差。再次，可以检查失真条件。如果满足失真条件，则可以如模式头中所指示的那样使用无残差预测模式。新模式将用于指示无残差DPCM模式。图10为根据本发明的实施例的DPCM模式的比特流语法的示例。模式头字段1010指示无残差DPCM预测模式。字段782可以与常规方法相同。然而，根据本实施例，省略了量化残差字段784。这种新模式可以添加到如图2B所示的ADSC的模式决定处理的模式中。可以计算与新模式(即，无残差DPCM模式)相关的RD成本，并将其提供给模式决定处理，以在可用模式中选择最佳模式。
在本发明的另一实施例中，用于DPCM预测的预测残差被强制为零。在另一个实施例中，如果DPCM模式的预测残差全部为零，则可以使用无残差DPCM模式来避免在这种情况下发信预测残差的需要。
图11为根据本发明实施例的图像解码器的无残差预测模式的流程图。该流程图可以对应于在本发明所公开的计算机、移动设备、数字信号处理器或可编程设备上执行的软件程序代码。程序代码可以用各种编程语言编写。该流程图还可以对应于基于实施例的硬件，其中例如一个或多个电子电路(例如，ASIC(专用集成电路)和FPGA(现场可编程门阵列))或处理器(例如，DSP(数字信号处理器))。根据此方法，在步骤1110中，接收包括与当前切片或当前图像中的当前编码单元相关的当前压缩比特的比特流，其中当前编码单元由N×M个像素组成，且M和N为正整数。在步骤1120中，从该当前压缩比特确定与当前编码单元相关的当前编码模式，其中当前编码模式属于包括一个常规预测模式和一个对应的无残差预测模式的编码模式组，所述一个常规预测模式和所述一个对应的无残差预测模式使用相同预测处理。如前所述，常规预测模式可以对应于块预测模式、转换模式或DPCM模式。在步骤1130中，如果当前编码模式等于所述一个对应的无残差预测模式，则省略从当前压缩比特中解析预测残差，并且在不使用预测残差的情况下使用所述相同预测处理来重构当前编码单元。在步骤1140中，如果当前编码模式等于所述一个常规预测模式，则从当前压缩比特中解析预测残差，并且根据使用预测残差的所述相同预测处理来重构当前编码单元。然后，在步骤1150中，提供重构的当前编码单元以作为输出。
图12为根据本发明实施例的图像编码器的无残差预测模式的流程图。该流程图可以对应于在本发明所公开的计算机、移动设备、数字信号处理器或可编程设备上执行的软件程序代码。程序代码可以用各种编程语言编写。该流程图还可以对应于基于实施例的硬件，其中例如一个或多个电子电路(例如，ASIC(专用集成电路)和FPGA(现场可编程门阵列))或处理器(例如，DSP(数字信号处理器))。根据该方法，在步骤1210中，接收与当前切片或当前图像中的当前编码单元相关的输入像素，其中当前编码单元由N×M个像素组成，并且M和N是正整数。在步骤1220中，根据与目标预测模式相关的目标预测处理来确定当前编码单元的当前预测器，其中基于包括分别在当前切片或当前图像中的重构像素的像素数据来确定当前预测器，以及重构像素是在当前编码单元之前被预先重建的。如前所述，目标预测模式可以对应于块预测模式、转换模式或DPCM模式。在步骤1230中，使用当前预测器将目标预测处理应用于当前编码单元以产生预测残差。在步骤1240中，确定预测残差的失真条件或成本测量。在步骤1250中，如果满足失真条件或成本测量有利于没有预测残差的编码，则当前编码单元被编码为没有与预测残差相关的压缩数据的当前编码单元的当前压缩比特。在步骤1260中，提供包括当前编码单元的当前压缩比特的比特流以作为输出。
以上所示的流程图旨在说明本发明的图像编码的实施例。本领域的技术人员可以修改每个步骤、重新安排步骤的顺序、拆分步骤或者结合某些步骤来实现本发明，而不脱离本发明的精神。
以上的描述是使本领域的技术人员在本文提供的特定应用和需求下能够实践本发明。本领域的技术人员将容易地观察到，在不脱离本发明的精神和范围内，可以进行多种修改和变动。因此，本发明并非限定在所示和描述的特定的实施例上，而本发明公开是为了符合原则和新颖性的最广泛的范围。在上述详细的描述中，各种具体的细节，用以提供对本发明的透彻的了解。尽管如此，将被本领域的技术人员理解的是，本发明能够被实践。
如上述所述的本发明的实施例，可以使用硬件、软件或其组合来实现。例如，本发明的一实施例可以是集成到视频压缩芯片中的电路或集成到视频压缩软件中的程序代码，以执行所描述的处理。本发明的实施例也可以是将在数字信号处理器上执行的程序代码来执行所描述的处理。本发明还涉及一系列的由计算机处理器、数字信号处理器、微处理器和现场可编程门阵列(FPGA)执行的功能。根据本发明，这些处理器可以被配置为执行特定任务，通过执行定义特定方法的计算机可读软件代码或固件代码来实现。软件代码或固件代码可以用不同的编程语言和不同的格式或样式来开发。软件代码也可以为不同的目标平台所编译。然而，软件代码的不同的代码格式、风格和语言，以及配置代码的其他方式以执行任务，均不脱离本发明之精神和范围。
本发明可以以其它具体形式实施而不背离其精神或本质特征。所描述的实施例在所有方面都仅是说明性的而不是限制性。本发明的范围因此由所附权利要求为准而不是由前面的描述所界定。因此，各种修改、改编以及所描述的实施例的各种特征的组合可以在不脱离本发明的范围如权利要求书中阐述的情况下实施。

Claims (13)

1.一种图像解码的方法，所述方法将在解码器侧被执行，其特征在于，所述方法包括：
接收包括与当前切片或当前图像中的当前编码单元相关的当前压缩比特的比特流，其中所述当前编码单元由N×M个像素组成，并且M和N是正整数；
从所述当前压缩比特确定与所述当前编码单元相关的当前编码模式，其中所述当前编码模式属于包括一个常规预测模式和一个对应的无残差预测模式的编码模式组，并且其中所述一个常规预测模式和所述一个对应的无残差预测模式使用相同预测处理，其中所述常规预测模式是用于帧内预测的块预测模式；
如果所述当前编码模式等于所述一个对应的无残差预测模式，则省略从所述当前压缩比特解析预测残差，从所述当前压缩比特的块预测向量字段导出块预测向量，并且在不使用所述预测残差的情况下使用所述相同预测处理来重构所述当前编码单元；
如果所述当前编码模式等于所述一个常规预测模式，则解析来自所述当前压缩比特的所述预测残差，并根据使用所述预测残差的所述相同预测处理来重构所述当前编码单元；以及
提供重构的当前编码单元以作为输出。
2.根据权利要求1所述的图像解码的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述相同预测处理来确定所述当前编码单元的当前预测器，其中所述当前预测器是基于包括分别在所述当前切片或所述当前图像中的重构像素的像素数据来确定的，并且所述重构像素是在所述当前编码单元之前被预先重构的。
3.根据权利要求2所述的图像解码的方法，其特征在于，如果所述当前编码模式等于所述一个对应的无残差预测模式，则所述重构的当前编码单元等于所述当前预测器。
4.根据权利要求2所述的图像解码的方法，其特征在于，所述重构像素位于重构区域内，所述重构区域由位于所述当前编码单元上方的N个像素行处的水平线和位于所述当前编码单元的左侧边缘的左侧k个像素处的垂直线来作为边界，并且k是正整数。
5.根据权利要求4所述的图像解码的方法，其特征在于，从所述当前压缩比特导出一个或多个块预测向量，并且所述一个或多个块预测向量从所述当前编码单元指向所述重构区域中的所述当前预测器。
6.一种图像编码的方法，所述方法将在编码器侧被执行，其特征在于，所述方法包括：
接收与当前切片或当前图像中的当前编码单元相关的输入像素，其中所述当前编码单元由N×M个像素组成，并且M和N是正整数；
根据与目标预测模式相关的目标预测处理来确定所述当前编码单元的当前预测器，其中所述当前预测器是基于包括分别在所述当前切片或所述当前图像中的重构像素的像素数据来确定的，并且所述重构像素在所述当前编码单元之前被预先重构的，其中所述目标预测模式是用于帧内预测的块预测模式；
使用所述当前预测器将所述目标预测处理应用于所述当前编码单元以产生预测残差；
确定所述预测残差的失真条件或成本测量；
如果满足所述失真条件或者所述成本测量有利于没有所述预测残差的编码，则将所述当前编码单元编码为没有与所述预测残差相关的压缩数据的所述当前编码单元的当前压缩比特，其中所述当前压缩比特包括用于发信块预测向量的块预测向量字段；以及
提供包括所述当前编码单元的所述当前压缩比特的比特流以作为输出。
7.根据权利要求6所述的图像编码的方法，其特征在于，如果所有的所述预测残差都为零，则满足所述失真条件。
8.根据权利要求6所述的图像编码的方法，其特征在于，当满足所述失真条件或所述成本测量有利于没有所述预测残差的编码时，所述将所述当前编码单元编码为没有与所述预测残差相关的压缩数据的所述当前编码单元的当前压缩比特被称为目标无残差预测模式，以及在所述当前编码单元的所述当前压缩比特中发信所述目标无残差预测模式的模式信息。
9.根据权利要求6所述的图像编码的方法，其中所述失真条件对应于所述当前编码单元的所述预测残差的所有值是否小于或等于阈值。
10.根据权利要求6所述的图像编码的方法，其中所述失真条件对应于所述当前编码单元的量化参数值是否大于或等于阈值。
11.根据权利要求6所述的图像编码的方法，其中所述重构像素位于重构区域内，所述重构区域由位于所述当前编码单元上方的N个像素行处的水平线和位于所述当前编码单元的左侧边缘的左侧k个像素处的垂直线来作为边界，并且k是正整数。
12.根据权利要求11所述的图像编码的方法，其中在所述重构区域中的从所述当前编码单元指向所述当前预测器的一个或多个块预测向量，在所述当前编码单元的所述当前压缩比特中被发信。
13.根据权利要求6所述的图像编码的方法，其特征在于，所述成本测量对应于与所述预测残差相关的码率失真优化。
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