CN109076214A - 使用仿射运动补偿的视频编码的当前图像参考的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有当前图像参考(CPR)模式使能的用于视频编解码系统的方法和装置。依据本发明的一实施例，如果当前块的一个参考图像索引指向当前图像，则仿射运动补偿被推断为关闭以用于当前块，而不需要发送或解析仿射模式语法，或推定自适应运动矢量分辨率为开启以用于当前块，而不需要发送或解析自适应运动矢量分辨率语法。依据本发明的另一实施例，如果仿射模式用于当前块或如果自适应运动矢量分辨率不用于当前块，则当前块的参考图像索引被发送或被解析以及当前参考图像索引总是指向除当前图像之外的一个参考图像。

Description

使用仿射运动补偿的视频编码的当前图像参考的方法和装置
交叉引用
本发明主张在2016年5月28日提出的申请号为62/342,883的美国临时专利申请的优先权，其内容以引用方式整体并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于视频编解码中的编解码和/或预测处理的块分割。具体而言，本发明涉及一种用于当前图像参考(current picture referencing,CPR)的编解码系统的各种编解码方案。
背景技术
高效率视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)标准是在ITU-T视频编码专家组(Video Coding Experts Group,VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(MovingPicture Experts Group,MPEG)标准化组织的联合视频项目下开发的，尤其是与称为视频编码联合协作小组(Joint Collaborative Team on Video Coding,JCT-VC)的合作而开发。在HEVC中，将一个片段(slice)分割为多个编码树单元(coding tree units,以下简称为CTU)。在主配置文件(profile)中，CTU的最小尺寸和最大尺寸由序列参数集(sequenceparameter set,SPS)中的语法元素指定。允许的CTU大小可以是8x8,16x16,32x32或64x64。对于每个片段，依据循序扫描(raster scan)顺序处理片段内的CTU。
CTU还被分割成多个编码单元(multiple coding units,CU)以适应各种局部特性。被称为编码树(coding tree)的四叉树被用于将CTU分割成多个CU。使CTU大小为MxM，其中M是64,32或16中的一个。CTU可以是单个CU(即，不分割)或可以分成四个相同大小的较小单元(即每个尺寸为M/2xM/2)，其对应于编码树的节点。如果单元是编码树的叶节点，则单元变为CU。否则，可以迭代四叉树分割过程，直到节点的大小达到序列参数集(SequenceParameter Set,SPS)中规定的最小允许CU大小。该表示方式形成由图1中的编码树(也称为分割树结构)120指定的递归结构。图1中示出了CTU分割110，其中实线表示CU边界。使用画面间(时间)或帧内(空间)预测编码图像区域的决定在CU层做出。由于最小CU尺寸可以为8x8，所以在不同的基本预测类型之间切换的最小粒度(granularity)是8×8。
此外，依据HEVC，每个CU可以被分割成一个或多个预测单元(prediction units,PU)。与CU一起，PU作为共享预测信息的基本代表块。在每个PU内部，应用相同的预测处理，并且以PU为基础将相关信息发送到解码器。依据PU分割类型，CU可以分为一个，两个或四个PU。如图2所示，HEVC定义了将CU分解为PU的八种形状，包括分割类型2Nx2N，2NxN，Nx2N，NxN，2NxnU，2NxnD，nLx2N和nRx2N。与CU不同，PU只能依据HEVC分割一次。第二行中显示的分割对应于非对称分割，其中两个分割部分具有不同的大小。
在通过基于PU分割类型的预测处理获得残差块之后，可以依据如图1所示的CU的编码树类似的另一四叉树结构，将CU的预测残差分割成变换单元(TU)。实线表示CU边界，虚线表示TU边界。TU是具有残差或变换系数的基本代表块以用于应用整数变换(integertransform)和量化。对于每个TU，对TU应用具有相同大小的一个整数变换以获得残差系数。这些系数在基于TU的量化之后被传送到解码器。
定义术语编码树块(coding tree block,CTB)，编码块(coding block,CB)，预测块(prediction block,PB)和变换块(transform block,TB)，以指定分别与CTU，CU，PU和TU分别相关联的一个颜色成分的2-D样本数组。因此，CTU由一个亮度CTB，两个色度CTB和相关联的语法元素组成。类似的关系对于CU，PU和TU是有效的。树分割通常同时应用于亮度和色度两者，尽管当达到用于色度的某些最小尺寸时有异常情况。
或者，在JCTVC-P1005中(D.F.Flynn等人，“HEVC Range Extensions Draft 6”,Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)of ITU-T SG 16WP 3and ISO/IECJTC 1/SC 29/WG 11,16th Meeting:San Jose,US,9–17January 2014,Document:JCTVC-P1005)，二叉树分割结构被提出。如图3所示，在提出的二叉树分割结构中，块可以使用各种二进制分割类型递归地分割成两个较小的块。最有效和最简单的是图3的前两个分割类型中所示的对称水平分割和对称垂直分割。对于给定的大小为MxN的块，发送一个标志以指示给定的块是否被分成两个较小的块。如果是，则发出另一个语法元素以指示使用哪种分割类型。如果使用水平分割，给定的块被分成两个大小为Mx(N/2)的块。如果使用垂直分割，给定的块被分成两个大小为(M/2)xN的块。可以重复二叉树分割过程，直到分割块的大小(宽度或高度)达到允许的最小块大小(宽度或高度)为止。允许的最小块大小可以在例如SPS的进阶语法中定义。由于二叉树具有两种分割类型(即水平和垂直)，所以应该指出最小允许的块宽度和块高度。当分割会导致块高度小于指定的最小值时，非水平分割是隐含的。当分割会导致块宽度小于指定的最小值时，非垂直分割是隐含的。图4示出了块分割410及其对应的二叉树420的示例。在二叉树的每个分割节点(即，非叶节点)中，使用一个标志来指示使用哪种分割类型(水平或垂直)，其中0可以指示水平分割，1可以指示垂直分割。
二叉树结构可以用于将图像区域分割成多个较小的块，例如将片段分割成CTU，将CTU分割成CU，将CU分割成PU，或将CU分成TU等等。二叉树可以用于将CTU分割成CU，其中二叉树的根节点是CTU，二叉树的叶节点是CU。叶节点可以通过预测和变换编码进一步处理。为简化起见，没有从CU到PU或从CU到TU的进一步分割，这意味着CU等于PU以及PU等于TU。因此，换句话说，二叉树的叶节点是用于预测和变换编码的基本单元。
因为可以支持更多的分割形状，二叉树结构比四叉树结构更灵活，这也是编码效率改进的来源。然而，为了选择最佳分割形状，编码复杂度也将增加。为了平衡复杂度和编码效率，已经公开了一种组合四叉树和二叉树结构的方法，也称为四叉树加二叉树(quadtree plus binary tree,QTBT)结构。依据QTBT结构，块首先被四叉树结构分割，并且四叉树分割可以迭代，直到分割块的大小达到最小允许的四叉树叶节点大小。如果叶四叉树块不大于最大允许二叉树根节点大小，则可以通过二叉树结构进一步分割，并且二叉树分割可以迭代，直到分割块的大小(宽度或高度)达到最小允许二叉树叶节点大小(宽度或高度)或二叉树深度达到允许的最大二叉树深度。在QTBT结构中，最小允许的四叉树叶节点大小，最大允许的二叉树根节点大小，最小允许二叉树叶节点宽度和高度以及最大允许二叉树深度可以在进阶语法中指示，例如在SPS中。图5示出了块510的分割及其对应的QTBT520的实例。实线表示四叉树分割，虚线表示二叉树分割。在二叉树的每个分割节点(即，非叶节点)中，一个标志指示使用哪种分割类型(水平或垂直)，0可以指示水平分割，以及1可以指示垂直分割。
上述QTBT结构可以用于将图像区域(例如，片段，CTU或CU)分割成多个更小的块，例如将片段分割成CTU，将CTU分割成CU，将CU分成PU，将CU分成TU等。例如，QTBT可以用于将CTU分割成CU，其中QTBT的根节点是CTU，该CTU通过QTBT结构被分割为多个CU，并且通过预测和变换编码进一步处理这些CU。为简化起见，没有从CU到PU或从CU到TU的进一步分割。这意味着CU等于PU和PU等于TU。因此，换句话说，QTBT结构的叶节点是预测和变换的基本单位。
QTBT结构的示例如下所示。对于大小为128x128的CTU，最小允许的四叉树叶节点大小设置为16x16，最大允许的二叉树根节点大小设置为64x64，最小允许的二叉树叶节点宽度和高度都设置为4，而最大允许二叉树深度设置为4。首先，CTU由四叉树结构分割，并且叶四叉树单元可以具有从16×16(即，最小允许四叉树叶节点大小)到128×128的大小(等于CTU的大小，不分割)。如果叶四叉树单元是128x128，它不能被二叉树进一步分割，因为大小超过最大允许的二叉树根节点大小64x64。否则，可以通过二叉树进一步分割叶四叉树单元。叶四叉树单元也是根二叉树单元，其二叉树深度为0。当二叉树深度达到4(即，如所指示的最大允许二叉树)时，隐含不分割。当对应的二叉树节点的块的宽度等于4时，隐含非水平分割。当对应的二叉树节点的块的高度等于4时，隐含非垂直分割。QTBT的叶节点通过预测(帧内图像或画面间图像)和变换编码进一步处理。
对于I片段，QTBT树结构通常应用亮度/色度分离编码。例如，QTBT树结构分别应用于I片段的亮度分量和色度分量，并且同时应用于P-片段和B片段的亮度分量和色度分量(除了达到色度的某些最小尺寸之外)。换句话说，在I片段中，亮度CTB具有QTBT结构的块分割，并且两个色度CTB具有另一个QTBT结构的块分割。在另一示例中，两个色度CTB也可以具有它们自己的QTBT结构的块分割。
对于基于块的编码，总是需要将图像分割成块(例如，CU，PU和TU)以用于编码目的。如本领域已知的，在应用块分割之前，图像可以被分割成更小的图像区域，例如片段，方格(tiles)，CTU行或CTU。用于编码目的将图像分割为块的处理被称为使用编码单元结构对图像进行分割。HEVC采用的特殊分割而生成CU，PU和TU的方法，是编码单元(CU)结构的一个例子。QTBT树结构是编码单元(CU)结构的另一示例。
当前图像参考
运动估计/补偿是混合视频编码中的众所周知的关键技术，其探索相邻图像之间的像素相关性。在视频序列中，相邻帧之间对象的移动很小，并且对象的移动可以通过二维平移运动进行建模。因此，对应于帧中的对像或背景的图案(patterns)被移动位置以在后续帧中形成对应对像，或对应于帧中的对像或背景的图案与当前帧内的其他模式相关联。利用移动位置的估计(例如使用块匹配技术)，大部分图案可以再现，而不需要重新编码图案。类似地，还尝试块匹配和复制以允许从同一帧内选择参考块。当将这个概念应用于由相机捕获的视频时，观察到效率不高。部分原因是空间相邻区域中的文本图案(textualpattern)可能类似于当前的编码块，但通常在空间上有一些逐渐的变化。因此，块难以在由相机拍摄的视频的相同图像内找到精确匹配。因此，编码性能的提高是有限的。
然而，同一帧内的像素之间的空间相关性对于屏幕内容是不同的。对于具有文本和图形的典型视频，通常在同一图片中会有重复的图案。因此，已经观察到帧内(图像)块补偿是非常有效的。已经引入了新的预测模式，即帧内块复制(Intra block copy,IBC)模式或被称为当前图像参考(current picture referencing,CPR)，以用于屏幕内容编码而利用该特征。在CPR模式中，从同一帧内的先前重建的块预测预测单元(PU)。此外，使用位移矢量(称为块矢量或BV)来发送从当前块的位置到参考块的位置的相对位移。然后使用变换，量化和熵编码对预测误差进行编码。图6中示出了CPR补偿的示例，其中区域610对应于要编码的图片，片段或图片区域。块620和630对应于要编码的两个块。在该示例中，每个块可以在当前图像中的先前编码区域中找到相应的块(即分别为622和632)。依据该技术，参考样本对应于包括在HEVC中的环路滤波操作(in-loop filter operations)之前的当前解码图像的重建样本，环路滤波操作包括去块滤波器和样本自适应偏移(SAO)滤波器。
在JCTVC-M0350(Madhukar Budagavi等人，“AHG8:Video coding using Intramotion compensation”,Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)of ITU-TSG 16WP 3and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG11,13th Meeting:Incheon,KR,18–26Apr.2013,Document:JCTVC-M0350)中，CPR的早期版本被揭示，其作为HEVC范围扩展(RExt)开发的候选技术而被提交。在JCTVC-M0350中，CPR补偿被限制在一个小的局部区域内，搜索限于1-D块矢量以仅用于2Nx2N的块大小。随后，在HEVC屏幕内容编码(screen content coding,SCC)标准化过程中，开发了一种更先进的CPR方法。
为了有效地发送块矢量(block vector,BV)，以与运动矢量编码类似的方式，使用BV预测子(BV predictor,BVP)预测地发送BV。因此，如图7所示，发送BV差值(BVdifference,BVD)并依据BV＝BVP+BVD重建BV，其中参考块720被选择依照帧内块复制(IntraBC)预测以用于当前块710(即，CU)的。确定用于当前CU的一个BVP。导出运动矢量预测子(motion vector predictor,MVP)的方法在本领域是已知的。类似的推导可以应用于BVP推导。当使用CPR时，只有当前图像的一部分可以用作参考图像。施加一些比特流一致性约束以调节参考当前图像的有效MV值。
首先，以下两个方程之一必须为真：
BV_x+offsetX+nPbSw+xPbs–xCbs<＝0,以及 (1)
BV_y+offsetY+nPbSh+yPbs–yCbs<＝0。 (2)
第二，以下波前平行处理(Wavefront Parallel Processing,WPP)条件必须为真：
(xPbs+BV_x+offsetX+nPbSw-1)/CtbSizeY–xCbs/CtbSizeY<＝
yCbs/CtbSizeY-(yPbs+BV_y+offsetY+nPbSh-1)/CtbSizeY
(3)
在等式(1)至等式(3)中，(BV_x，BV_y)是当前PU的亮度块矢量(即CPR的运动矢量)；nPbSw和nPbSh是当前PU的宽度和高度；(xPbS，yPbs)是相对于当前图像的当前PU的左上像素的位置；(xCbs，yCbs)是相对于当前图像的当前CU的左上角像素的位置；CtbSizeY是CTU的大小。考虑到CPR模式的色度采样插值，OffsetX和offsetY是二维空间中的两个调节的偏移量：
offsetX＝BVC_x&0x7？2:0， (4)
offsetY＝BVC_y&0x7？2:0。 (5)
(BVC_x，BVC_y)是HEVC中1/8像素分辨率(resolution)的色度块矢量。
第三，用于CPR的参考块必须在相同的方格/片段边界内。
仿射运动补偿
仿射模型可以用于描述2D块旋转，以及将方块(矩形)的2D变形成平行四边形。该模型可以描述如下：
x’＝a0+a1*x+a2*y，
y’＝b0+b1*x+b2*y。 (6)
在该模型中，需要确定6个参数。对于感兴趣区域中的每个像素(x，y)，运动矢量被确定为给定像素(A)的位置与参考块(A')中其对应像素的位置之间的差异，即MV＝A'-A＝(a0+(a1-1)*x+a2*y,b0+b1*x+(b2-1)*y)。因此，每个像素的运动矢量是位置相关的。
依据该模型，如果三个不同位置的运动矢量是已知的，则可以解决上述参数。此条件相当于6个参数已知。具有已知运动矢量的每个位置被称为控制点。6参数仿射模型对应于3控制点模型。
在Li等人的技术文献中(“An affine motion compensation framework forhigh efficiency video coding”,in 2015IEEE International Symposium on Circuitsand Systems(ISCAS),24-27May 2015,Pages:525–528)以及Huang等人(“Control-PointRepresentation and Differential Coding Affine-Motion Compensation”,IEEETransactions on Circuits,System and Video Technology(CSVT),Vol.23,No.10,pages1651-1660,Oct.2013)，呈现了仿射运动补偿的一些示例性实施例。在Li等人的技术文献中，当当前块以合并模式或AMVP模式编码时，发送仿射标志以用于2Nx2N块分割。如果该标志为真，则当前块的运动矢量的推导遵循仿射模型。如果这个标志是假，则当前块的运动矢量的推导遵循传统的平移模型。当使用仿射AMVP模式时，发送三个控制点(3个运动矢量)。在每个控制点位置，MV被预测地编码。之后，对这些控制点的MVD进行编码和传输。在Huang等人的技术文献中，研究了不同的控制点位置和控制点中的MV的预测编码。
表1中示出了仿射运动补偿实现的语法表。如表1所示，如合并模式的注释(1-1)至注释(1-3)所示，如果至少一个合并候选是仿射编码并且分割模式是2Nx2N(即，PartMode＝＝PART_2Nx2N)，语法元素use_affine_flag被发送。如用于B片段的注释(1-4)至注释(1-6)所示)，如果当前块大小大于8x8(即，(log2CbSize>3)以及分割模式是2Nx2N(即PartMode＝＝PART_2Nx2N))，则会发出语法元素use_affine_flag。如注释(1-7)至注释(1-9)，如果use_affine_flag表示正在使用仿射模型(即，使用值为1的use_affine_flag)，则将其他两个控制点的信息发送给参考列表L0，以及如注释(1-10)至注释(1-12)，其他两个控制点的信息被发送以用于参考列表L1。
表1
在本发明中，处理了具有QTBT结构或亮度/色度分离编码的CPR编码的各个方面的问题。
发明内容
本发明公开了分别由视频编码系统和视频解码系统使用的视频编码和解码的方法和装置。依据本发明的一实施例，与当前图像中的当前块相关联的输入数据被接收，其中仿射运动补偿或自适应运动矢量(MV)分辨率被使能以用于对当前图像进行编码或解码。发送或解析当前块的一个或多个参考图像索引。如果当前块的一个参考图像索引指向当前图像，则仿射运动补偿被推定为关闭以用于当前块，而不需要发送或解析仿射模式语法，或者自适应运动矢量分辨率推定为开启以用于当前块，而不需要发送或解析自适应运动矢量分辨率。
对于上述方法，依据一实施例，当仿射运动补偿被使能以编码或解码当前图像时，如果当前块的参考图像索引指向除当前图像之外的一个参考图像，则仿射模式语法被发送或被解析以确定仿射运动补偿是否被应用于当前块。在另一个实施例中，当自适应运动矢量分辨率被使能以对当前图像进行编码或解码时，如果当前块的参考图像索引指向除当前图像之外的一个参考图像，则自适应运动矢量分辨率被发送或解析以确定自适应运动矢量分辨率是否应用于当前块。如果目标参考图像列表的目标参考图像索引指向除当前图像之外的一个参考图像，并且与目标参考图像列表相关联的运动矢量差值(motion vectordifference,MVD)值不等于零，则自适应运动矢量分辨率语法被发送或被解析，其中目标参考图像列表对应于列表0或列表1。如果参考图像索引指向当前图像，或者与一个参考图像列表相关联的运动矢量差值等于零以用于一个或两个参考图像列表，自适应运动矢量分辨率被推断为假。在仿射模式语法或自适应运动矢量分辨率模式语法被发送或被解析之前，当前块的参考图像索引被发送或被解析。
依据另一实施例，与当前图像中的当前块相关联的输入数据被接收，其中当前图像参考(current picture referencing,CPR)模式被使能，并且其中仿射运动补偿或自适应运动矢量分辨率被使能以用于编码或解码当前图像。当仿射运动补偿被使能以用于当前图像时仿射模式是否用于当前块被确定，或者当自适应运动矢量分辨率被使能以用于当前图像时自适应运动矢量分辨率用于当前块被确定。如果仿射模式用于当前块，或者如果自适应运动矢量分辨率不用于当前块，则当前块的参考图像索引被发送或被解析，其中参考图像索引总是指向除了当前图像之外的一个参考图像。
依据上述实施例，如果仿射模式用于当前块或者如果自适应运动矢量分辨率不用于当前块，则对应于当前图像的参考图像索引的码字可以从码字表中去除。或者，如果仿射模式用于当前块或者如果自适应运动矢量分辨率不用于当前块，则可以使用一致的视频比特流以使得参考图像索引指向除当前图像之外的一个参考图像。该确定仿射模式是否用于当前块的步骤可以包括在发送或解析用于当前块的参考图像索引之前，发送或解析仿射模式语法。在仿射模式语法或自适应运动矢量分辨率模式语法被发送或被解析之前，用于当前块的参考图像索引被发送或被解析。
如果仿射模式不用于当前块，则用于当前块的参考图像索引可被发送或被解析，并且其中与当前图像对应的参考图像索引的码字可以被包括在码字表中。此外，如果对当前块使用自适应运动矢量分辨率，则用于当前块的参考图像索引被发送或被解析，以及其中对应于当前图像的参考图像索引的码字被包括于码字表中。
依据另一种方法，接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中当前图像参考(CPR)模式和仿射运动补偿被使能以用于编码或解码当前图像。当前块的仿射模式和参考图像索引被确定。如果仿射模式被用于当前块，则依据当前块的参考图像索引是否指向当前图像，用于当年块的多个运动矢量被发送或被解析以用于参考图像列表。
依据上述方法，如果仿射模式用于当前块，并且当前块的参考图像索引指向当前图像，则仅一个运动矢量被发送或被解析以用于参考图像列表的当前块。每个运动矢量可以由一个运动矢量预测子和一个运动矢量差值，或一个运动矢量预测子索引和一个运动矢量差值来表示。如果对于当前块使用仿射模式，并且当前块的参考图像索引指向除当前图像之外的一个参考图像，则多于一个运动矢量可被发送或被解析以用于参考图像列表的当前块。
附图说明
图1示出了使用四叉树结构将编码树单元分割成编码单元的块分割的示例。
图2示出了依据高效率视频编码的非对称运动分割(asymmetric motionpartition,AMP)，其中AMP定义用于将CU分割为PU的八种形状。
图3示出了由二叉树分割结构使用的各种二进制分割类型的示例，其中块可以使用分割类型被递归地分割成两个较小的块。
图4示出了块分割及其对应的二叉树的示例，其中在二叉树的每个分割节点(即，非叶节点)中，使用一个标志来指示哪个分割类型(水平或垂直)被使用，其中0可以指示水平分割，1可以指示垂直分割。
图5示出了块分割及其对应的四叉树加二叉树结构(quad-tree plus binarytree structure,QTBT)的示例，其中实线表示四叉树分割，虚线表示二叉树分割。
图6示出了CPR补偿的示例，其中区域610对应于要编码的图片，片段或图片区域。块620和630对应于要编码的两个块。
图7示出了预测块矢量(block vector,BV)编码的示例，其中对应于当前BV和BV预测子之间的差值的块矢量差值(BV difference,BVD)被发送。
图8示出了用于帧内块复制(IntraBC)模式(即当前图像参考，CPD模式)的约束参考像素区域的示例。
图9示出了与CPR模式相关联的用于波前平行处理(wavefront parallelprocessing,WPP)的梯形参考数据区域的示例。
图10示出了来自相同帧中的其它颜色平面的并置的颜色平面候选导出的示例，其中(Y1，U1，V1)和(Y2，U2，V2)是两个连续帧的颜色平面。
图11示出了依据本发明的实施例的具有仿射运动补偿或自适应运动矢量(MV)分辨率模式被使能的示例性编解码系统的流程图，其中如果当前块的一个参考图像索引指向当前图像，则仿射运动补偿被推断为关闭以用于当前块，而不需要发送或解析仿射运动语法，或者自适应运动矢量分辨率被推断为开始以用于当前块，而不需要发送或解析自适应运动矢量分辨率语法。
图12示出了依据据本发明的实施例的具有当前图像参考(CPR)模式被使能的示例性编解码系统的流程图，其中如果仿射模式用于当前块，或者如果自适应运动矢量分辨率不用于当前块，则当前块的参考图像索引被发送或被解析，以及参考图像索引总是指向除当前图像之外的一个参考图像。
图13示出了依据本发明的实施例的具有当前图像参考(CPR)模式被使能的示例性编解码系统的流程图，其中如果仿射模式被使用以用于当前块，则依据用于当前块的参考图像索引是否指向当前图像，用于参考图像的当前块的多个运动矢量被发送或被解析。
具体实施方式
以下描述是实现本发明的最佳实施方式。这一描述是为了说明本发明的一般原理，而不应被认为是限制性的。本发明的范围最好通过权利要求来确定。
在基于原始四叉树加二叉树(quad-tree plus binary tree,QTBT)结构和亮度/色度分离编码的视频编码中，针对所有帧内帧(例如，I片段)分别对亮度和色度进行编码。然而，在HEVC-SCC中，CPR被设计以用于三个颜色分量。CPR的运动矢量用于所有三个分量。依据本发明的一个方面，当亮度和色度分别被编码时，CPR设计被修改。在本公开中，提出了具有亮度/色度分离CU结构的CPR编码的各种方法如下。在下文中，公开了亮度/色度分离编码的利用CPR模式的各个方面。
具有仿射运动补偿的CPR
当仿射运动补偿用于块时，使用多于一个的运动示例用于当前PU。因此，多于一个的MVD需要被发送于仿射AMVP模式。依据本发明的一个实施例，当使用CPR模式时，仿射运动补偿模式被禁能。换句话说，当CPR模式用于块时，使用从除了仿射运动补偿模式之外的编码组中选择的编码模式对该块进行编码。为了实现这一点，在仿射模式语法之前，用于编码/解码当前预测单元(PU)的参考图像索引以针对列表0或列表1的解码顺序首先被发送/解析。使用列表0作为示例，如果用于当前PU的列表0中的参考图像索引指向当前图像本身，则仅一个MV信息(例如，MVP/MVP索引和MVD)在列表0中被编码/解码。同时，在编码器/解码器侧不需要发送/解析仿射模式语法(例如仿射模式标志)，以及仿射模式标志被推断为假(仿射模式被禁用)，其中仿射模式语法表示使用仿射AMVP模式是否用于当前PU。如果参考图像索引指向除当前图像本身之外的参考图像，则仿射模式语法需要被编码或解码。如果使用仿射模式，则可能需要对多于一个MV的信息进行编码或解码。类似的方法也适用于List 1的参考图像。
可以在一个参考图像列表中使用CPR，而在另一参考图像列表中，使用仿射模式。
在另一个实施例中，在参考图像索引被编码或被解码之前，仿射模式语法被编码或被解码。对于当前块，如果应用仿射模式(即仿射模式标志等于真)，则编码或解码的参考图像索引不能指向当前图像本身。在一个示例中，从码字表(codeword table)中移除与当前图片对应的参考图片索引码字。如果仿射模式不用于当前块，则当前块的参考图像索引被发送或被解析，其中如果参考图像列表包括当前图像，则与当前图像对应的参考图像索引的码字被包括于码字表中。在另一示例中，如果对当前块应用仿射模式，则比特流一致性要求已编码或已解析的参考图像索引不等于指向当前图像自身的参考图像索引。
在另一个实施例中，与多个已编码或已解码MV相关联的信息(例如MVP/MVP索引和MVD)取决于仿射模式和CPR模式的条件。如果应用仿射模式并且CPR模式不适用于块(例如，指向除当前图像之外的参考图像的参考图像索引)，则与多于一个MV相关联的信息在当前参考图像列表中被编码或解码。如果仿射模式被应用并且CPR模式被应用(例如，参考图像索引指向当前图像)，则在当前参考画面列表中对仅与一个MV相关联的信息进行编码或解码。如果不应用仿射模式，则仅与一个MV相关联的信息被编码或被解码于当前参考图像列表中。
具有自适应运动矢量分辨率的CPR
如果CPR模式用于对当前PU进行编码，并且假设CPR模式中的自适应运动矢量分辨率(整数运动矢量分辨率)为真，则不需要发送整数MV语法以用于CPR编码的PU。列表0(或列表1)中的参考图像索引以解码顺序解码。如果参考图像是当前图像本身，则允许已解碼的MVD具有非零值。在这种情况下，不需要发送整数MV语法(例如iMV_flag)。仅当非零MVD值用于除当前图像本身以外的参考图像时，整数MV语法需要被发送。是否发送iMV_flag的一些示例描述于表2中，其中示出了示范性的参考图像选择和用于发送iMV_flag决策的组合的MVD值。表2中的列表0和列表1可以交换。
表2
当应用CPR时，运动矢量以整数运动矢量分辨率编码，其中自适应运动矢量分辨率被推断为使能。为了实现这一点，在自适应运动矢量分辨率语法被通知或解析之前，依照列表0或列表1的解码顺序，编码/解码当前预测单元(PU)的参考图像索引首先被发送或被解析。使用列表0作为示例，如果当前PU的列表0中的参考图像索引指向当前图像本身，则不需要分别发送或解析自适应运动矢量分辨率语法(例如，自适应运动矢量标志)于编码器侧或解码器侧，以及自适应运动矢量分辨率标志被推断为真(即，自适应运动矢量分辨率被使能)。如果参考图像索引指向除了当前图像本身之外的参考图像，则自适应运动矢量分辨率需要被编码或被解码。类似的方法也适用于列表1(List 1)参考图像。
在另一个实施例中，在对参考图像索引进行编码或解码之前对自适应运动矢量分辨率语法进行编码或解码。对于当前块，如果未应用自适应运动矢量分辨率(即，自适应运动矢量分辨率标志为假)，则已编码或解码的参考图像索引不能指向当前图像本身。在一个示例中，从码字表中删除与当前图像对应的参考图片索像码字。如果对当前块使用自适应运动矢量分辨率，则用于当前块的参考图像索引被发送或被解析，其中如果参考图像列表包括当前图像，则对应于当前图像的参考图像索引的码字被包括于码字表中。在另一示例中，如果对当前块不应用自适应运动矢量分辨率，则比特流一致性要求已发送或已解析的参考图像索引不等于指向当前图像的参考图像索引。
以上公开的发明可以以各种形式并入各种视频编码或解码系统中。例如，可以使用基于硬件的方法来实现本发明，例如专用集成电路(integrated circuits,IC)，现场可程序逻辑门阵列(field programmable logic array,FPGA)，数字信号处理器(digitalsignal processor,DSP)，中央处理单元(CPU)等。本发明也可以使用软件代码或固件代码来实作，该软件代码或固件代码在计算器、笔记本电脑、或例如智能电话的移动设备上执行。此外，软件代码或固件代码可以在例如具有专用处理器(例如视频编码引擎或协同处理器)的CPU的混合型平台上执行。开始结束
图11示出了依据本发明的实施例的具有仿射运动补偿或自适应运动矢量(MV)分辨率模式被使能的示例性编解码系统的流程图。流程图中所示的步骤以及本公开中的其他后续流程图可以被实作为在编码器侧和/或解码器侧的一个或多个处理器(例如，一个或多个CPU)上执行的程序代码。流程图中所示的步骤也可以基于硬件来实作，例如被布置为执行流程图中的步骤的一个或多个电子设备或处理器。依据该方法，在步骤1110中，与当前图像相关的输入数据被接收，其中仿射运动补偿或自适应运动矢量(MV)分辨率被使能以用于编码当前图像。在编码器侧，输入数据可对应于要编码的视频数据。在解码器侧，输入数据可对应于要解码的已压缩视频数据。在步骤1120中，用于当前块的一个或多个参考图像索引被发送或被解析。应当理解，当前块的一个或多个参考图像索引在编码器侧被发送或者在解码器侧被解析。在步骤1130中，如果当前块的一个参考图像索引指向当前图像，则将仿射运动补偿推定为关闭(Off)以用于当前块，而不需要发送或解析仿射模式语法，或者将自适应运动矢量分辨率推定为开启(On)以用于当前块，而不需要发送或解析自适应运动矢量分辨率语法。
图12示出了依据本发明的实施例的具有当前图像参考(CPR)模式被使能的示例性编解码系统的流程图。依据该方法，在步骤1210中，与当前图像相关联的输入数据被接收，其中当前图像参考(CPR)模式被使能，并且其中仿射运动补偿或自适应运动矢量(MV)分辨率被使能以用于编码或解码当前图像。在步骤1220中，当仿射运动补偿被使能以用于当前图像时仿射模式是否被用于当前块被确定，或者当自适应运动矢量分辨率被使能以用于当前图像时自适应运动矢量分辨率是否用于当前块被确定。在步骤1230中，如果仿射模式被使用以用于当前块或者如果自适应运动向量分辨率不被用于当前块，则用于当前块的参考图像索引被发送或被解析，其中参考图像索引总是指向除当前图像以外的一个参考图像。应当理解，当前块的参考图像索引在编码器侧被发送或在解码器侧被解析。
图13示出了依据本发明的实施例的具有当前图像参考(CPR)模式被使能的示例性编解码系统的流程图。依据本实施例，在步骤1310中，与当前图像相关联的输入数据被接收，其中当前图像参考(CPR)模式和仿射运动补偿被使能以用于编码或解码当前图像。在步骤1320中仿射模式和参考图像索引被确定以用于当前块。如本领域已知的，编码器可以基于例如速率失真优化(rate-distortion optimization,RDO)的某些性能标准来确定是否使用仿射模式以用于当前块。在解码器侧，仿射模式是否被使用于块可自已编码的信息而被确定，例如在视频比特流中的语法元素。在步骤1330中，如果仿射模式用于当前块，则依据用于当前块的参考图像索引是否指向当前图像，用于参考图像列表的当前块的多个运动矢量被发送或被解析。
所示的流程图旨在说明依据本发明的示范性视频编解码的示例。在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以修改每个步骤，重新排列步骤，拆分步骤或组合步骤来实施本发明。在本公开中，已经使用具体的语法和语义来说明实现本发明的实施例的示例。本领域技术人员可以用相同的语法和语义来代替该些语法和语义来实践本发明，而不脱离本发明的精神。
呈现上述描述以使得本领域技术人员能够在特定应用及其要求的上下文中实施本发明。对所描述的实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他实施例。因此，本发明并不限于所示出和描述的特定实施例，而是符合与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。在上述详细描述中，示出了各种具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以实施本发明。
如上所述的本发明的实施例可以以各种硬件，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整合到视频压缩芯片中的一个或多个电路电路，或整合到视频压缩软件中的程序代码以执行本文所述的处理。本发明的实施例也可以是要在数字信号处理器(DSP)上执行的程序代码，以执行本文所述处理。本发明还可以涉及由计算器处理器，数字信号处理器，微处理器或现场可程序逻辑门阵列(FPGA)执行的许多功能。可以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来将这些处理器配置成执行依据本发明的特定任务。软件代码或固件代码可以以不同的编程语言和不同的格式或风格而被开发。也可以为不同的目标平台编译软件代码。然而，执行与本饭一致任务的不同的代码格式，软件代码的样式和语言以及配置代码的其他方式将不会脱离本发明的精神和范围。
在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其他具体形式实施。所描述的例子仅在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由权利要求而不是前面的描述来指示。属于权利要求的等同物的含义和范围的所有变化将被包括在其范围内。

Claims (20)

1.一种视频编解码方法，其特征在于，分别由视频编码系统和视频解码系统使用，该方法包括：
接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中仿射运动补偿或自适应运动矢量分辨率被使能以用于编码或解码该当前图像；
发送或解析用于当前块的一个或多个参考图像索引；以及
如果该当前块的一个参考图像索引指向该当前图像，则推定用于该当前块的仿射运动补偿为关闭，而不需要发送或解析仿射模式语法，或者推定该当前块的自适应运动矢量分辨率为开启，而不需要发送或解析自适应运动矢量分辨率语法。
2.如权利要求1所述的视频编解码方法，其特征在于，当仿射运动补偿被使能以用于编码或解码该当前图像时，并且如果用于该当前块的该参考图像索引指向除该当前图像之外的一个参考图像，则该仿射模式语法被发送或解析以确定是否将该仿射运动补偿应用于该当前块。
3.如权利要求1所述的视频编解码方法，其特征在于，当自适应运动矢量分辨率被使能以用于编码或解码该当前图像时，并且如果用于该当前块的该参考图像索引指向除该当前图像之外的一个参考图像，则该自适应运动矢量分辨率语法被发送或被解析以确定自适应运动矢量分辨率是否应用于该当前块。
4.如权利要求1所述的视频编解码方法，其特征在于，如果用于目标参考图像列表的目标参考图像索引指向除该当前图像以外的一个参考图像，并且与该目标参考图像列表相关联的运动矢量差值不等于零，则该自适应运动矢量分辨率语法被发送或被解析，并且其中该目标参考图像列表对应于列表0或列表1。
5.如权利要求1所述的视频编解码方法，其特征在于，如果参考图像索引指向该当前图像，或者用于一个或两个参考图像列表的与参考图像列表相关联的运动矢量差值等于零，则该自适应运动矢量分辨率语法被推断为假。
6.如权利要求1所述的视频编解码方法，其特征在于，在该仿射模式语法或自适应运动矢量分辨率模式语法被发送或被解析之前，用于该当前块的该参考图像索引被发送或被解析。
7.一种视频编解码装置，其特征在于，分别由视频编码系统和视频解码系统使用，该装置包括一个或多个电子电路或一个或多个处理器，被配置为：
接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中仿射运动补偿或自适应运动矢量分辨率被使能以用于编码或解码该当前图像；
发送或解析用于当前块的一个或多个参考图像索引；以及
如果当前块的一个参考图像索引指向该当前图像，则推定用于该当前块的仿射运动补偿为关闭，而不需要发送或解析仿射模式语法，或者推定该当前块的自适应运动矢量分辨率为开启，而不需要发送或解析自适应运动矢量分辨率语法。
8.一种视频编解码方法，其特征在于，分别由视频编码系统和视频解码系统使用，该方法包括：
接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中当前图像参考模式被使能，并且其中仿射运动补偿或自适应运动矢量分辨率被使能以用于编码或解码该当前图像；
当仿射运动补偿被使能以用于该当前图像时，确定仿射模式是否用于该当前块，或者当自适应运动矢量分辨率被使能以用于该当前图像时，确定自适应运动矢量分辨率是否用于该当前块；以及
如果仿射模式用于当前块，或者如果自适应运动矢量分辨率不用于该当前块，则发送或解析参考图像索引以用于该当前块，其中该参考图像索引总是指向除该当前图像之外的一个参考图像。
9.如权利要求8所述的视频编解码方法，其特征在于，如果仿射模式用于该当前块或者如果自适应运动矢量分辨率不用于该当前块，则与该当前图像相对应的该参考图像索引的码字从码字表中删除。
10.如权利要求8所述的视频编解码方法，其特征在于，如果仿射模式用于该当前块或者如果自适应运动矢量分辨率不用于该当前块，则一致的视频比特流使该参考图像索引指向除该当前图像之外的一个参考图像。
11.如权利要求8所述的视频编解码方法，其特征在于，确定仿射模式或自适应运动矢量分辨率是否用于该当前块的步骤包括：在发送或解析用于该当前块的该参考图像索引之前，发送或解析仿射模式语法或自适应运动矢量分辨率模式语法。
12.如权利要求8所述的视频编解码方法，其特征在于，在仿射模式语法或者自适应运动矢量分辨率模式语法被发送或被解析之后，用于该当前块的该参考图像索引被发送或被解析。
13.如权利要求8所述的视频编解码方法，其特征在于，如果仿射模式不用于该当前块，则用于该当前块的参考图像索引被发送或被解析，并且其中对应于该当前图像的该参考图像索引的码字包括于码字表中。
14.如权利要求8所述的视频编解码方法，其特征在于，如果该自适应运动矢量分辨率用于该当前块，则用于该当前块的参考图像索引被发送或被解析，并且其中对应于该当前图像的该参考图像索引的码字包括于码字表中。
15.一种视频编解码装置，其特征在于，分别由视频编码系统和视频解码系统使用，该装置包括一个或多个电子电路或一个或多个处理器，被配置为：
接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中当前图像参考模式被使能，并且仿射运动补偿或自适应运动矢量分辨率被使能以用于编码或解码该当前图像；
当该仿射运动补偿被使能以用于该当前图像时，确定仿射模式是否用于该当前块，或者当该自适应运动矢量分辨率被使能以用于该当前图像时，确定该自适应运动矢量分辨率是否用于该当前块；以及
如果该仿射模式用于该当前块，或者如果自适应运动矢量分辨率不用于该当前块，则发送或解析参考图像索引以用于该当前块，其中该参考图像索引总是指向不等于该当前图像的一个参考图像。
16.一种视频编解码装置，其特征在于，分别由视频编码系统和视频解码系统使用，该装置包括一个或多个电子电路或一个或多个处理器，被配置为：
接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中当前图像参考模式和仿射运动补偿被使能以用于编码或解码该当前图像；
确定仿射模式和参考图像索引以用于该当前块；以及
如果该仿射模式用于该当前块，则依据用于该当前块的该参考图像索引是否指向该当前图像，发送或解析多个运动矢量以用于参考图像列表的该当前块。
17.如权利要求16所述的视频编解码装置，其特征在于，如果该仿射模式用于该当前块并且用于该当前块的该参考图像索引指向该当前图像，则仅一个运动矢量被发送或被解析以用于该参考图像列表的该当前块。
18.如权利要求16所述的视频编解码装置，其特征在于，每个运动矢量由一个运动矢量预测子和一个运动矢量差值，或一个运动矢量预子索引和一个运动矢量差值来表示。
19.如权利要求16所述的视频编解码装置，其特征在于，如果该仿射模式用于该当前块并且用于该当前块的该参考图像索引指向除该当前图像之外的一个参考图像，则多于一个的运动矢量被发送或被解析以用于该参考图像列表的该当前块。
20.一种视频编解码装置，其特征在于，分别由视频编码系统和视频解码系统使用，该装置包括一个或多个电子电路或一个或多个处理器，被配置为：
接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中当前图像参考模式和仿射运动补偿被使能以用于编码或解码该当前图像；
确定仿射模式和参考图像索引以用于该当前块；以及
如果该仿射模式用于该当前块，则依据用于该当前块的该参考图像索引是否指向该当前图像，发送或解析多个运动矢量以用于参考图像列表的该当前块。
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