CN110062227B - 帧内预测模式的编解码方法、装置、设备和可读存储介质 - Google Patents

帧内预测模式的编解码方法、装置、设备和可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种帧内预测模式的编解码方法、装置、设备和可读存储介质。所述帧内预测模式的编码方法包括：根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；根据当前数据块的MPM候选列表，确定当前数据块的MPM集合；根据当前数据块的MPM集合，获取当前数据块的目标帧内预测模式；若当前数据块的MPM集合中存在目标帧内预测模式，则根据目标帧内预测模式在MPM集合中的顺序，对目标帧内预测模式进行编码，确定目标帧内预测模式的码字。该方法降低了当前数据块的目标帧内预测模式的码字长度，降低了比特开销。

Description

帧内预测模式的编解码方法、装置、设备和可读存储介质
技术领域
本申请涉及视频处理技术领域，特别是涉及一种帧内预测模式的编解码方法、装置、设备和可读存储介质。
背景技术
为了降低视频数据存储或者传输过程中占用的资源，通常需要对视频数据进行编码(即压缩)，编码后的数据称之为视频码流，视频码流通过有线或者无线网络传输至用户端，再进行解码观看。整个视频编码流程包括预测、变换、量化、编码等过程。
视频是由许多静止的图像连续播放形成的，每一幅静止的图像都可看作一帧；由于一帧中相近的像素点其像素值通常也是比较接近的，颜色一般不会突然变化，因此可利用这个空间上的相关性来进行压缩，这个技术就是帧内预测。帧内预测就是在一帧图像内，根据当前像素点周围像素点的像素值(即参考像素)，来预测当前像素点的像素值；帧内预测可以包括直流DC模式、平面Planar模式和多种角度类帧内预测模式，因此，在对视频的各视频数据块进行编码的过程中，还需要对该视频数据块的帧内预测模式进行编码。
在传统的帧内预测模式的编码技术中，首先构建当前块的最可能预测模式MPM列表(如采用两个相邻数据块的帧内预测模式和一些特殊模式来构建MPM列表)，然后基于MPM列表对当前块采用的帧内预测模式进行编码(一般为预测代价最小的帧内预测模式)；当前块的MPM列表中位置靠前的模式会用较少的码字进行编码，而靠后的模式会用较多的码字进行编码，同时位于MPM列表之外的模式会用更多的码字进行编码，所以MPM列表的构建要尽量保证最终当前块采用的帧内预测模式在MPM列表中，且尽量处于前面。
然而，目前的帧内预测模式的编码技术仍然存在比特开销大的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低比特开销的帧内预测模式的编解码方法、装置、设备和可读存储介质。
第一方面，本发明实施例提供一种帧内预测模式的编码方法，所述方法包括：
根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已编码数据块包括：当前帧之前已编码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已编码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
根据所述当前数据块的MPM集合，获取所述当前数据块的目标帧内预测模式；
若所述当前数据块的MPM集合中存在所述目标帧内预测模式，则根据所述目标帧内预测模式在所述MPM集合中的顺序，对所述目标帧内预测模式进行编码，确定所述目标帧内预测模式的码字。
在其中一个实施例中，所述根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表，包括：
根据所述各帧内预测模式的统计次数，对所述已编码数据块所采用的各帧内预测模式由大到小进行排序；
将排序靠前的预设数目的帧内预测模式依序作为所述当前数据块的MPM候选列表中的元素。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合，包括：
根据所述当前数据块的多个相邻数据块所采用的帧内预测模式，构建所述当前块的初始的MPM集合；
根据所述当前数据块的MPM候选列表和初始的MPM集合，确定所述当前数据块的MPM集合。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前数据块的MPM候选列表和所述初始的MPM集合，确定所述当前数据块的MPM集合，包括：
确定所述初始的MPM集合中的待替换元素；
采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合。
在其中一个实施例中，当所述当前数据块的相邻数据块包括：第一相邻数据块和第二相邻数据块、所述MPM集合的基数为M且M大于或等于3时，所述采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合，包括：
确定所述初始的MPM集合中(M-N)位置处的元素；
采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，依序替换掉所述初始的MPM集合中从所述(M-N)位置处的元素开始的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合；
其中，若所述第一相邻数据块采用的第一帧内预测模式与所述第二相邻数据块采用的第二帧内预测模式相同，则所述N为[1,M-1]之间的整数；若所述第一帧内预测模式与所述第二帧内预测模式不相同，则所述N为[1,M-2]之间的整数。
在其中一个实施例中，所述待替换元素包括以下帧内预测模式中的至少一种：平面模式、直流模式、垂直模式、水平模式、相邻数据块的相邻帧内预测模式。
第二方面，本发明实施例提供一种帧内预测模式的解码方法，所述方法包括：
根据已解码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已解码数据块包括：当前帧之前已解码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已解码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
获取所述当前块的目标帧内预测模式的码字；
根据所述MPM集合中元素的顺序和取值，对目标帧内预测模式的码字进行解码，确定所述当前块的目标帧内预测模式。
第三方面，本发明实施例提供一种帧内预测模式的编码装置，所述装置包括：
第一构建模块，用于根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已编码数据块包括：当前帧之前已编码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已编码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
第一确定模块，用于根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
第一获取模块，根据所述当前数据块的MPM集合，获取所述当前数据块的目标帧内预测模式；
编码模块，用于若所述当前数据块的MPM集合中存在所述目标帧内预测模式，则根据所述目标帧内预测模式在所述MPM集合中的顺序，对所述目标帧内预测模式进行编码，确定所述目标帧内预测模式的码字。
第四方面，本发明实施例提供一种帧内预测模式的解码装置，所述装置包括：
第二构建模块，用于根据已解码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已解码数据块包括：当前帧之前已解码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已解码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
第二确定模块，用于根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
第二获取模块，用于获取所述当前块的目标帧内预测模式的码字；
解码模块，用于根据所述MPM集合中元素的顺序和取值，对目标帧内预测模式的码字进行解码，确定所述当前块的目标帧内预测模式。
第五方面，本发明实施例提供一种编码设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面提供的帧内预测模式的编码方法。
第六方面，本发明实施例提供一种解码设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现第二方面提供的帧内预测模式的解码方法。
第七方面，本发明实施例提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面提供的帧内预测模式的编码方法，也可以实现第二方面提供的帧内预测模式的解码方法。
上述帧内预测模式的编解码方法、装置、设备和可读存储介质，MPM集合的构建要尽量保证当前数据块采用的目标帧内预测模式落入MPM集合中，且尽量命中排序靠前的元素；本申请考虑到已编码数据块采用的帧内预测模式和当前数据块的目标帧内预测模式间的相关性，根据已编码数据块采用的各帧内预测模式的统计次数来构建MPM候选列表，进而根据MPM候选列表确定所MPM集合，即可以从MPM候选列表中选取排序靠前的帧内预测模式作为MPM集合的元素，因此对本实施例中的MPM集合而言，其元素来源可以是已编码块(甚至可以与当前数据块不属于同一帧)采用的帧内预测模式的统计结果中较优的帧内预测模式，因此MPM集合中相当于增加了较优的帧内预测模式，提高了目标帧内预测模式落入MPM集合的概率，进一步降低了当前数据块的目标帧内预测模式的码字长度，降低了比特开销。
附图说明
图1为一个实施例中帧内预测模式的编码方法的流程示意图；
图2为一个实施例中各种帧内预测模式的示意图；
图3为一个实施例中帧内预测模式的编码方法的流程示意图；
图4为一个实施例中帧内预测模式的编码方法的流程示意图；
图5为一个实施例中当前数据块的相邻数据块的示意图；
图6为一个实施例中帧内预测模式的解码方法的流程示意图；
图7为一个实施例中帧内预测模式的编码装置的结构框图；
图8为一个实施例中帧内预测模式的解码装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的帧内预测模式的编码方法和解码方法，可以分别应用于视频编码器和视频解码器中；其中，视频编码器和视频解码器可以应用于各种电子设备中，包括但不限于计算机设备、摄像机、智能手机、监控设备、视频播放器等；所述视频编码器和视频解码器可以直接由硬件电路或各类芯片实现，或者通过处理器执行计算机程序来实现。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种帧内预测模式的编码方法，以该方法应用于编码端为例进行说明，包括以下步骤：
S101，根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已编码数据块包括：当前帧之前已编码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已编码的除当前块的相邻数据块以外的至少一个数据块。
需要说明的是，本实施例的发明构思为：根据已编码数据块的帧内预测模式来构建MPM集合，因此需要对已编码数据块的帧内预测模式进行统计，选择基于统计学意义上的可信度更大的各帧内预测模式的统计次数，构建MPM候选列表，进而基于MPM候选列表构建MPM集合。可知，相比于统计次数较低的帧内预测模式而言，当某帧内预测模式的统计次数较高时，当前数据块所采用的目标帧内预测模式命中所述帧内预测模式的概率相对更高。
示例性地，在HEVC(High Efficiency Video Coding，高效视频编码标准)中，帧内预测模式可以包括平面Planar模式、直流DC模式和33种角度型帧内预测模式；参照图2所示，在H.266(一种新的视频编码标准)中，沿用了Planar和DC模式，将角度型帧内预测模式增加到了65种，帧内预测模式达到了67种，其中，2-66为角度型帧内预测模式，也就代表65个预测方向，模式18和50分别为水平和垂直方向，使得帧内预测模式更加精准，对所有数据块、亮度色度分量都可用。在本实施例中，为了便于说明，以图2所示的0～66种帧内预测模式为例，进行说明，但本实施例可以应用于其他类型的帧内预测模式中。
可选地，所述当前数据块为亮度分量的视频数据块，本实施例可以应用于YUV(亮度分量、Cb色度分量和Cr色度分量)、RGB(红绿蓝格式，可准换位YUV格式)等格式的视频的编码。
可选地，在一种实施方式中，所述S101可以包括：统计所述已编码数据块所采用的各帧内预测模式出现的次数，得到各帧内预测模式的统计次数；按照统计次数的大小各帧内预测模式进行降序排列，得到各帧内预测模式的统计数组，作为当前数据块的MPM候选列表；具体地，出现次数多的模式排在统计数组的最前面，出现次数最少的模式排在统计数组的最后面；如果有模式出现的次数相同，则可以按模式的大小排列，模式小的排前面、模式大的排后面，也可以模式大的排前面、模式小的排后面。
示例性地，统计数组S[67]可以包括从S[0]～S[66]，共67个元素，各元素的值对应0～66中的67种帧内预测模式，各元素的排序表示该元素对应的帧内预测模式的统计次数的排序。
例如，各视频帧存在对应时间戳的编号，若当前数据块所在的当前帧的编号为20，则已编码块可以包括：编号为16～19的4个视频帧内的各数据块，以及当前帧内除了当前数据块的相邻数据块以外的其它所有数据块，统计得到统计数组S[67]；其中，S[0]＝0，S[1]＝3，S[2]＝1，…，S[66]＝4，意味着统计次数排序的前三位依次是：平面模式、角度类帧内预测模式3、DC模式，排序最低的是角度类帧内预测模式4。
可选地，在一种实施方式中，所述S101可以包括：统计所述已编码数据块所采用的各帧内预测模式出现的次数，得到各帧内预测模式的统计次数；计算各帧内预测模式的统计次数与总统计次数的商，作为各帧内预测模式的权值；选取满足预设权值条件的帧内预测模式，作为MPM候选列表中的元素；所述预设条件包括：所述帧内预测模式的权值大于等于预设权值阈值；示例性地，所述预设权值阈值在(0,1)之间，可以为0.2、0.1、0.05。
S102，根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合。
可以理解的是，在本实施例中，编码端可以从MPM候选列表中选取排序靠前的预设数目的帧内预测模式，作为所述当前数据块的MPM集合；也可以结合所述MPM候选列表中的元素和当前数据块的相邻数据块所采用的帧内预测模式，得到所述当前数据块的MPM集合，总之，基于所述MPM候选列表，编码端可以从MPM候选列表中选取排序靠前的帧内预测模式作为MPM集合的元素；当然，所述MPM元素中还可以包括其它元素：相邻数据块采用的帧内预测模式、特殊模式(如平面模式、直流模式)等。
S103，根据所述当前数据块的MPM集合，获取所述当前数据块的目标帧内预测模式。
在一种实施方式中，所述当前数据块的目标帧内预测模式为所述当前数据块的MPM集合中率失真代价(Rdcost)最小的帧内预测模式。
需要说明的是，本申请中的技术方案可以采用单参考线技术，也可以采用多参考线技术，在本申请中，是以单参考线为例进行说明的。
在一种实施方式中，通过选取特定的帧内预测模式与MPM集合中的帧内预测模式进行比较，选取率失真代价最小的帧内模式作为所述当前数据块的目标帧内预测模式；总体流程如下：
(1)初次粗选阶段
从0、1和其它偶数模式(如6、30、48等偶数对应的角度类帧内预测模式)中基于率失真代价选出3个较优模式，同时要保存这3个较优模式对应的率失真代价的值；
(2)二次粗选阶段
对3个较优模式中的角度类帧内预测模式(大于2并且小于66的模式)与其邻近角度类帧内预测模式比较，选择Rdcost代价较小的模式，对3个较优模式进行更新；
(3)细选阶段
将MPM集合中的前一个或前两个MPM模式，插入到(2)中更新后的3个较优模式，合并重复模式得到最终的帧内预测模式候选列表，然后使用Rdcost代价，从最终的帧内预测模式候选列表中选出一个最优的帧内预测模式；
其中，粗选阶段可以使用低复杂度的SATD(Sum of Absolute TransformedDifference，残差的绝对值之和)代价(原始图像与预测图像之间)作为率失真代价，细选阶段可以使用复杂度较高的SSE(Sum of Squared Error，残差的平方和)代价(原始图像与重建图像之间)作为率失真代价；
Rdcost代价计算的方式可以如下所示：
Rdcost＝D+λ*R
其中，D、R表示采用不同帧内预测模式时的率失真损失和比特数，λ为拉格朗日因子。
可选地，在上述(3)细选阶段中，可以将MPM集合中的所有元素(至少为3个，最可能预测模式)全部插入到粗选模式选出来的3个较优模式中，合并重复模式得到最终的帧内预测模式候选列表，然后比较候选列表中各个模式的Rdcost代价值，选出一个最优的帧内预测模式作为目标帧内预测模式，因此可以增加目标帧内预测模式落入MPM集合中的概率，进一步降低比特开销。
S104，若所述当前数据块的MPM集合中存在所述目标帧内预测模式，则根据所述目标帧内预测模式在所述MPM集合中的顺序，对所述目标帧内预测模式进行编码，确定所述目标帧内预测模式的码字。
示例性地，所述当前数据块的MPM集合的基数为3，且MPM[0]＝Planar，MPM[1]＝DC，MPM[2]＝15；当所述目标帧内预测模式为Planar时，所述目标帧内预测模式的码字可以为顺序(索引)[0]对应的二进制码字为0；当所述目标帧内预测模式为DC时，所述目标帧内预测模式的码字可以为顺序[1]对应的二进制码字为10；当所述目标帧内预测模式为15时，所述目标帧内预测模式的码字可以为顺序[2]对应的二进制码字为110；当所述目标帧内预测模式为20时，所述目标帧内预测模式的码字可以为所述角度类帧内预测模式20对应的预设的二进制码字，所述二进制码字多于三位。
总之，MPM集合的构建要尽量保证当前数据块采用的目标帧内预测模式落入MPM集合中，且尽量命中排序靠前的元素；在本实施例中，考虑到已编码数据块采用的帧内预测模式和当前数据块的目标帧内预测模式间的相关性，根据已编码数据块采用的各帧内预测模式的统计次数来构建MPM候选列表，进而根据MPM候选列表确定所MPM集合，即可以从MPM候选列表中选取排序靠前的帧内预测模式作为MPM集合的元素，因此对本实施例中的MPM集合而言，其元素来源可以是已编码块(甚至可以与当前数据块不属于同一帧)采用的帧内预测模式的统计结果中较优的帧内预测模式，因此MPM集合中相当于增加了较优的帧内预测模式，提高了目标帧内预测模式落入MPM集合的概率，进一步降低了当前数据块的目标帧内预测模式的码字长度，降低了比特开销。
在一个实施例中，参照图3所示，本实施例涉及构建MPM候选列表的过程，具体可以包括：
S301，根据所述各帧内预测模式的统计次数，对所述已编码数据块所采用的各帧内预测模式由大到小进行排序。
示例性地，统计得到的各帧内预测模式由大到小排序为：{m0，m1，…，mk-1}，例如k＝67，其中，m0模式在已编码块采用的帧内预测模式中出现次数最高，m1次之，…，mk-1最低，甚至在已编码块中没有一个数据块采用了mk-1以及排序靠后的其它帧内预测模式。
S302，将排序靠前的预设数目的帧内预测模式依序作为所述当前数据块的MPM候选列表中的元素。
因此，相对于排序靠后的帧内预测模式，选取排序靠前的相对更优的帧内预测模式作为MPM候选列表中的元素，MPM候选列表中元素排序与统计次数的排序可以一致；因此，相对S101中的统计数组形式的候选列表而言，本实施例中的MPM候选列表中的元素相对于而言更少，但平均而言，每个元素更优；因此，MPM集合的基数一定的情况下，基于本实施例的MPM候选列表构建的MPM集合更优，可以提高目标帧内预测模式落入MPM集合的概率，进一步降低了当前数据块的目标帧内预测模式的码字长度，降低了比特开销。
在一个实施例中，参照图4所示，本实施例涉及基于MPM候选列表构建MPM集合的过程，具体可以包括：
S401，根据所述当前数据块的多个相邻数据块所采用的帧内预测模式，构建所述当前块的初始的MPM集合。
示例性地，参照图5所示，所述当前数据块(当前块)的多个相邻数据块包括：上邻数据块(A)和左邻数据块(L)，相应地，所述初始的MPM候选列表中的元素可以依次为：L模式(L块所采用的的帧内预测模式)、A模式(A块所采用的的帧内预测模式)，或者为：A模式、L模式；当A＝L(A模式与L模式相同)时，初始的MPM候选列表中的元素可以仅包括：L模式。当然，上述初始的MPM集合中还可以进一步增加平面模式、直流模式等一般情况下较优的帧内预测模式，甚至排序靠前，例如初始的MPM候选列表中的元素可以依次为：平面模式、直流模式、L模式、A模式。总之，本实施例可以采用多种方式构建得到初始的MPM集合。
S402，根据所述当前数据块的MPM候选列表和初始的MPM集合，确定所述当前数据块的MPM集合。
根据MPM候选列表和初始的MPM集合，得到当前数据块的MPM集合的方式可以包括但不限于：(1)将MPM候选列表和初始的MPM集合，进行合并处理，得到所述合并处理后的集合作为MPM集合；MPM集合中可以前段为MPM候选列表中的元素，可以后段为初始的MPM集合中的元素；MPM集合中也可以前段为初始的MPM集合中的元素，可以后段为MPM候选列表中的元素；MPM集合中还可以将MPM候选列表中的元素和初始的MPM集合中的元素混杂排列，本实施例对此并不限制；(2)从MPM候选列表中挑选第一数目的元素，并从初始的MPM集合中挑选第二数目的元素，将所述第一数目的元素和第二数目的元素进行合并处理，合并方式可以如上；(3)从MPM候选列表中挑选预设数目的元素，加入初始的MPM集合中或者替换掉MPM集合中的部分元素；或者从初始的MPM集合中挑选预设数目的元素，加入MPM候选列表中或者替换掉MPM候选列表中的部分元素。可以理解的是，从MPM候选列表中选择作为MPM集合的元素为所述MPM候选列表中排序靠前的元素，同时，所述从MPM候选列表中选择作为MPM集合的元素在MPM集合中的相对顺序可以不变。
可选地，所述S402可以包括：确定所述初始的MPM集合中的待替换元素；采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合。
可选地，编码端可以选择MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的全部待替换元素，也可以是部分待替换元素。
例如，所述待替换元素包括以下帧内预测模式中的至少一种：平面模式、直流模式、垂直模式(V)、水平模式(H)、相邻数据块的相邻帧内预测模式，还可以包括：V±4，H±4等特殊模式。若相邻数据块的帧内预测模式为m，则所述相邻数据块的相邻帧内预测模式可以为m±1，也可以为m±2等，特别说明：模式66相邻的+/-1模式是3和65，模式2相邻的+/-1模式是3和65，模式65相邻的+/-1模式是2和64，+/-2依此类推。
传统技术中，在构建MPM集合时，往往会向MPM集合中添加特殊模式，但特殊模式的选取不一定准确，因为没有可信的评价方式；而MPM候选列表中排序靠前的元素其评价方式可信，是较优的帧内预测模式。
可见，以MPM集合中元素数目不变为例，采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的待替换元素，相当于是采用较优的元素替换掉难以评价的元素，进一步提高了目标帧内预测模式落入MPM集合的概率。当然，所述待替换元素的数目与所述排序靠前的元素的数目可以相同，也可以不同，即初始的MPM集合与MPM集合的基数可以相同，也可以不同，本实施例对此并不限制。
具体地，当所述当前数据块的相邻数据块包括：第一相邻数据块和第二相邻数据块、所述MPM集合的基数为M且M大于或等于3时，所述采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合，可以包括：
确定所述初始的MPM集合中(M-N)位置处的元素；
采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，依序替换掉所述初始的MPM集合中从所述(M-N)位置处的元素开始的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合；
其中，若所述第一相邻数据块采用的第一帧内预测模式与所述第二相邻数据块采用的第二帧内预测模式相同，则所述N为[1,M-1]之间的整数；若所述第一帧内预测模式与所述第二帧内预测模式不相同，则所述N为[1,M-2]之间的整数。
也就是说，在选择MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的待替换元素时，需要尽可能保留初始的MPM集合中排序靠前的元素，即使排序靠前的元素中存在待替换元素；替换过程可以从初始的MPM集合中的特定位置(M-N)位置开始，向后开始替换初始的MPM集合中的待替换元素，直到填满MPM集合为止。可以理解的是，MPM集合中排序靠前的从位置0到位置[M-N-1]的元素为初始的MPM候选集合中排序靠前的元素，MPM集合中从位置[M-N]的元素开始的至少一个元素为MPM候选列表中排序靠前的元素，相当于结合了初始的MPM集合中较优的候选模式和MPM候选列表中较优的候选模式，进一步提高了目标帧内预测模式落入MPM集合的概率。
下面从另一个角度进行说明：
示例性地，如图5所示，初始的MPM集合中可以包括相邻块采用的帧内预测模式和特殊模式，基数可以为M，其中帧内预测模式可以为L模式和/或A模式；将MPM集合中最可能预测模式的数目M(即MPM集合的基数，与初始的MPM集合的基数相同)扩大到大于或等于3，基于已编码数据块的帧内预测模式的统计，得到一个统计数组，然后利用这个统计数组中的模式依次替换初始的MPM集合中的部分或是全部特殊模式，如果替换的模式数目设置为N，当L和A模式相同时，N的取值范围为[1，M-1]且N<M；当L和A模式不相同时，N的取值范围为[1，M-2]且N<M-1；MPM集合从M-N的位置向后替换，直到填满M个模式为止。
在模式替换过程中，统计数组可以从第一个模式开始，分别与MPM[0]～MPM[M-N-1]进行比较，如果该模式和MPM[0]～MPM[M-N-1]都不相同，就将统计数组中的第一个模式赋给MPM[M-N]；否则，跳过统计数组中的第一个模式，继续判断统计数组中的第二个模式，如果该模式和MPM[0]～MPM[M-N-1]都不相同，就将统计数组中的第二个模式赋给MPM[M-N]；依此类推，直到填满MPM集合中M个模式为止。
如图5所示，下面根据当前数据块的相邻数据块L和A对应的模式和关系来分别说明，其中L和A也是对应块的模式。
例1：取M＝6，统计数组S[67]，且用这个统计数组中的元素替换掉所有的特殊模式；
如果L和A模式相同，且L＝S[2]：
MPM[6]＝{L，S[0]，S[1]，S[3]，S[4]，S[5]}；
如果L和A模式不相同，且L＝S[1]，A＝S[6]：
MPM[6]＝{L，A，S[0]，S[2]，S[3]，S[4]}；
例2：取M＝3，统计数组S[67]，且用这个统计数组中的元素替换掉N＝1个特殊模式；
如果L和A模式相同，且L！＝Planar，L＝S[2]，S[0]！＝Planar：
MPM[3]＝{L，Planar，S[0]}；
如果L和A模式不相同，且L＝S[0]，A＝S[6]：
MPM[3]＝{L，A，S[1]}；
例3：取M＝6，统计数组S[67]，且用这个统计数组中的元素替换掉N＝2个特殊模式，
如果L和A模式相同，且L不等于Planar、DC或V模式，且L＝S[1]，S[0]＝DC，S[3]＝Planar，S[2]和S[4]不等于V：
MPM[6]＝{L，Planar，DC，V，S[2]，S[4]}；
如果L和A模式不相同，且L＝S[1]，A＝S[2]，S[3]＝Planar，S[0]和S[4]不等于DC：
MPM[6]＝{L，A，Planar，DC，S[0]，S[4]}。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种帧内预测模式的解码方法，以该方法应用于解码端为例进行说明，包括以下步骤：
S601，根据已解码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已解码数据块包括：当前帧之前已解码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已解码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
S602，根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
S603，获取所述当前块的目标帧内预测模式的码字；
S604，根据所述MPM集合中元素的顺序和取值，对目标帧内预测模式的码字进行解码，确定所述当前块的目标帧内预测模式。
可以理解的是，解码端可以对上述编码端编码后的码流进行解码；以当前数据块的解码为例，首先可以对当前数据块的目标帧内预测模式的码字进行解码，获得上述目标帧内预测模式；当存在多条参考线时，需要同时解码得到目标帧内预测模式对应的参考线，进而根据参考线和目标帧内预测模式，可以确定当前数据块中各像素的参考像素，因此可以获得各像素的预测像素值，结合各像素的残差像素值等数据，可以解码得到当前数据块。在对目标帧内预测模式的码字进行解码时，同样需要建立MPM集合，在编码方法中当前数据块的多个相邻数据块是已编码数据块，相应地，在解码方法中当前数据块的多个相邻数据块是已解码数据块；因此编码方法和解码方法是相互对应统一的，可以针对编码端的编码得到的码字进行相应的解码，得到正确的目标帧内预测模式。
关于上述帧内预测模式的解码方法的其它说明可以参照上述的帧内预测模式的编码方法，这里不再赘述。
应该理解的是，虽然图1,3,4,6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1,3,4,6中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种帧内预测模式的编码装置，包括：第一构建模块10、第一确定模块11、第一获取模块12和编码模块13，其中：
第一构建模块10，用于根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已编码数据块包括：当前帧之前已编码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已编码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
第一确定模块11，用于根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
第一获取模块12，根据所述当前数据块的MPM集合，获取所述当前数据块的目标帧内预测模式；
编码模块13，用于若所述当前数据块的MPM集合中存在所述目标帧内预测模式，则根据所述目标帧内预测模式在所述MPM集合中的顺序，对所述目标帧内预测模式进行编码，确定所述目标帧内预测模式的码字。
可选地，所述第一构建模块10可以包括：
统计排序单元，用于根据所述各帧内预测模式的统计次数，对所述已编码数据块所采用的各帧内预测模式由大到小进行排序；
构建单元，用于将排序靠前的预设数目的帧内预测模式依序作为所述当前数据块的MPM候选列表中的元素。
可选地，所述第一确定模块11可以包括：
初始构建单元，用于根据所述当前数据块的多个相邻数据块所采用的帧内预测模式，构建所述当前块的初始的MPM集合；
集合确定单元，用于根据所述当前数据块的MPM候选列表和初始的MPM集合，确定所述当前数据块的MPM集合。
可选地，所述集合确定单元具体用于确定所述初始的MPM集合中的待替换元素；采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合。
可选地，当所述当前数据块的相邻数据块包括：第一相邻数据块和第二相邻数据块、所述MPM集合的基数为M且M大于或等于3时，所述集合确定单元还用于确定所述初始的MPM集合中(M-N)位置处的元素；采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，依序替换掉所述初始的MPM集合中从所述(M-N)位置处的元素开始的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合；其中，若所述第一相邻数据块采用的第一帧内预测模式与所述第二相邻数据块采用的第二帧内预测模式相同，则所述N为[1,M-1]之间的整数；若所述第一帧内预测模式与所述第二帧内预测模式不相同，则所述N为[1,M-2]之间的整数。
可选地，所述待替换元素包括以下帧内预测模式中的至少一种：平面模式、直流模式、垂直模式、水平模式、相邻数据块的相邻帧内预测模式。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种帧内预测模式的解码装置，包括：第二构建模块14、第二确定模块15、第二获取模块16和解码模块17，其中：
第二构建模块14，用于根据已解码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已解码数据块包括：当前帧之前已解码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已解码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
第二确定模块15，用于根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
第二获取模块16，用于获取所述当前块的目标帧内预测模式的码字；
解码模块17，用于根据所述MPM集合中元素的顺序和取值，对目标帧内预测模式的码字进行解码，确定所述当前块的目标帧内预测模式。
上述帧内预测模式的解码装置的结构可以参照上述帧内预测模式的编码装置的结构说明，这里不再赘述。
关于帧内预测模式的编码装置的具体限定可以参见上文中对于帧内预测模式的编码方法的限定，关于帧内预测模式的解码装置的具体限定可以参见上文中对于帧内预测模式的解码方法的限定，在此不再赘述。上述帧内预测模式的编码装置和解码装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种编码设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已编码数据块包括：当前帧之前已编码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已编码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
根据所述当前数据块的MPM集合，获取所述当前数据块的目标帧内预测模式；
若所述当前数据块的MPM集合中存在所述目标帧内预测模式，则根据所述目标帧内预测模式在所述MPM集合中的顺序，对所述目标帧内预测模式进行编码，确定所述目标帧内预测模式的码字。
在一个实施例中，提供了一种解码设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
根据已解码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已解码数据块包括：当前帧之前已解码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已解码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
获取所述当前块的目标帧内预测模式的码字；
根据所述MPM集合中元素的顺序和取值，对目标帧内预测模式的码字进行解码，确定所述当前块的目标帧内预测模式。
在一个实施例中，提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时一方面可以实现以下步骤：
根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已编码数据块包括：当前帧之前已编码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已编码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
根据所述当前数据块的MPM集合，获取所述当前数据块的目标帧内预测模式；
若所述当前数据块的MPM集合中存在所述目标帧内预测模式，则根据所述目标帧内预测模式在所述MPM集合中的顺序，对所述目标帧内预测模式进行编码，确定所述目标帧内预测模式的码字。
另一方面也可以实现以下步骤：
根据已解码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建所述当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表；所述已解码数据块包括：当前帧之前已解码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已解码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
获取所述当前块的目标帧内预测模式的码字；
根据所述MPM集合中元素的顺序和取值，对目标帧内预测模式的码字进行解码，确定所述当前块的目标帧内预测模式。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种帧内预测模式的编码方法，其特征在于，所述方法包括：
根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表，其中，根据所述各帧内预测模式的统计次数，对所述已编码数据块所采用的各帧内预测模式由大到小进行排序，并将排序靠前的预设数目的帧内预测模式依序作为所述当前数据块的MPM候选列表中的元素；且所述已编码数据块包括：当前帧之前已编码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已编码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
根据所述当前数据块的MPM集合，获取所述当前数据块的目标帧内预测模式；
若所述当前数据块的MPM集合中存在所述目标帧内预测模式，则根据所述目标帧内预测模式在所述MPM集合中的顺序，对所述目标帧内预测模式进行编码，确定所述目标帧内预测模式的码字。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合，包括：
根据所述当前数据块的多个相邻数据块所采用的帧内预测模式，构建所述当前数据块的初始的MPM集合；
根据所述当前数据块的MPM候选列表和初始的MPM集合，确定所述当前数据块的MPM集合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前数据块的MPM候选列表和所述初始的MPM集合，确定所述当前数据块的MPM集合，包括：
确定所述初始的MPM集合中的待替换元素；
采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述当前数据块的相邻数据块包括：第一相邻数据块和第二相邻数据块、所述MPM集合的基数为M且M大于或等于3时，所述采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，替换掉所述初始的MPM集合中的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合，包括：
确定所述初始的MPM集合中(M-N)位置处的元素；
采用所述MPM候选列表中排序靠前的元素，依序替换掉所述初始的MPM集合中从所述(M-N)位置处的元素开始的待替换元素，得到所述当前数据块的MPM集合；
其中，若所述第一相邻数据块采用的第一帧内预测模式与所述第二相邻数据块采用的第二帧内预测模式相同，则所述N为[1,M-1]之间的整数；若所述第一帧内预测模式与所述第二帧内预测模式不相同，则所述N为[1,M-2]之间的整数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待替换元素包括以下帧内预测模式中的至少一种：平面模式、直流模式、垂直模式、水平模式、相邻数据块的相邻帧内预测模式。
6.一种帧内预测模式的解码方法，其特征在于，所述方法包括：
根据已解码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表，其中，根据所述各帧内预测模式的统计次数，对所述已解码数据块所采用的各帧内预测模式由大到小进行排序，并将排序靠前的预设数目的帧内预测模式依序作为所述当前数据块的MPM候选列表中的元素；且所述已解码数据块包括：当前帧之前已解码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已解码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
获取所述当前数据块的目标帧内预测模式的码字；
根据所述MPM集合中元素的顺序和取值，对目标帧内预测模式的码字进行解码，确定所述当前数据块的目标帧内预测模式。
7.一种帧内预测模式的编码装置，其特征在于，所述装置包括：
第一构建模块，用于根据已编码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表，其中，根据所述各帧内预测模式的统计次数，对所述已编码数据块所采用的各帧内预测模式由大到小进行排序，并将排序靠前的预设数目的帧内预测模式依序作为所述当前数据块的MPM候选列表中的元素；且所述已编码数据块包括：当前帧之前已编码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已编码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
第一确定模块，用于根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
第一获取模块，根据所述当前数据块的MPM集合，获取所述当前数据块的目标帧内预测模式；
编码模块，用于若所述当前数据块的MPM集合中存在所述目标帧内预测模式，则根据所述目标帧内预测模式在所述MPM集合中的顺序，对所述目标帧内预测模式进行编码，确定所述目标帧内预测模式的码字。
8.一种帧内预测模式的解码装置，其特征在于，所述装置包括：
第二构建模块，用于根据已解码数据块所采用的各帧内预测模式的统计次数，构建当前数据块的最可能预测模式MPM候选列表，其中，根据所述各帧内预测模式的统计次数，对所述已解码数据块所采用的各帧内预测模式由大到小进行排序，并将排序靠前的预设数目的帧内预测模式依序作为所述当前数据块的MPM候选列表中的元素；且所述已解码数据块包括：当前帧之前已解码的至少一帧视频帧内的各数据块，和/或，所述当前帧内已解码的除当前数据块的相邻数据块以外的至少一个数据块；
第二确定模块，用于根据所述当前数据块的MPM候选列表，确定所述当前数据块的MPM集合；
第二获取模块，用于获取所述当前数据块的目标帧内预测模式的码字；
解码模块，用于根据所述MPM集合中元素的顺序和取值，对目标帧内预测模式的码字进行解码，确定所述当前数据块的目标帧内预测模式。
9.一种编码设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
10.一种解码设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6所述方法的步骤。
11.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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