CN110505486B - 一种对高概率运动矢量映射的编码及解码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对高概率运动矢量映射的编码及解码方法，其中编码方法包括映射前MV集合和闲置MV集合，闲置MV量集合是由当前编码块与参考块重叠区域的MV、和/或处于当前未重建区域的MV所构成，对映射前MV按照统计概率从高到低排序，对闲置MV按照比特数消耗大小从小到大排序，将映射前MV按顺序与闲置MV建立一一映射关系。本发明不需要使用标识符，减少了比特数消耗；选用“闲置MV”来充当标识符和index作用，不仅充分利用邻近MV或历史MV的相关性和统计特性，整体上减少了编码MV所消耗的比特数；并且通过排序将消耗比特数最小的闲置MV与概率最高的MV建立映射，可以进一步促进编码效率的提升。

Description

一种对高概率运动矢量映射的编码及解码方法
技术领域：
本发明涉及图像和视频数字处理技术领域，尤其涉及一种对高概率运动矢量映射的编码及解码方法。
背景技术：
新一代主流云计算与信息处理平台中，直接传输云端产生的屏幕图像的像素数据到客户端是数据传输所需带宽最省、安全性高的一种系统架构。任何直接从各类设备的屏幕图像显示单元捕获的视频或图像，或者作为信息载体显示在显示屏上的内容都称为屏幕图像。屏幕无处不在，各种各样日益剧增的应用产生的屏幕内容错综复杂，种类繁多。因此，对屏幕图像进行超高压缩比和极高质量的数据压缩技术，即屏幕图像编码(ScreenContent Coding，SCC)技术，成为当前云计算、云移动计算、桌面云、远程桌面、智能手机和平板电脑的第二显示、屏幕分享等新一代云计算与信息处理应用中解决客户端与云服务器端或客户端与客户端之间数据传输瓶颈问题中亟需的技术。
屏幕图像编码算法的研究主要围绕国际视频标准HEVC(High Efficiency VideoCoding，HEVC)SCC扩展版和VVC(Versatile Video Coding)、我国数字音视频编码技术标准(Audio Video Coding Standard，AVS)工作组制定AVS第二代(简称AVS2)标准的屏幕混合内容视频编码(Screen and Mixed Content Coding，SMCC)扩展版和AVS3标准展开。HEVC-SCC版的标准制定工作于2014年1月份启动并发布了标准提案征集公告，到2016年3月份标准制定完成。VVC和AVS3标准目前处于制定阶段。与前一代国际标准HEVC和我国AVS2标准类似的，VVC和AVS3中定义了3种块分割单元，分别是编码单元(Coding Unit，CU)，预测单元(PredictionUnit，PU)，和变换单元(Transform Unit，TU)，但是PU、TU必须与CU一致。CU是最基本的二维对称结构编码单位，各种编码环节如帧内/帧间预测、变换、量化、以及熵编码都是以CU为单位进行的。最大的CU称为LCU(Largest Coding Unit)，一般设置为128x128。一帧图像可以认为是由互相不重叠的LCU组合而成，由于CU是二维对称结构，对LCU的进一步分割是以递归四叉树方式或三叉树或二叉树进行的。与之相对应地，最小的CU一般设置为4x4。屏幕混合内容视频编码也称屏幕图像编码，SMCC也称SCC。
从视频编码角度来看，屏幕图像的显著特点主要体现在屏幕图像局部或全局范围中具有各种各样的形状和大小不一的重复样图。针对这一特性，目前主流的去除重复样图冗余的屏幕图像编码算法主要包括帧内块复制或匹配(Intra Block Copy，IBC)算法、调色板(Palette，PLT)算法和串匹配(String Matching，SM)。
运动矢量(Motion Vector，MV)是帧内块复制和串匹配算法中关键的编码参数。帧内块复制算法是帧间运动估计和补偿算法在当前帧内的扩展。帧间运动估计和补偿的参考像素是当前帧编解码之前已经完成编解码的重建图像帧，而IBC的参考像素是当前帧内已经完成的帧内重建图像帧。运动矢量用来表示当前帧中当前块与参考块位置关系，其需要被编码和解码。运动矢量也称为Block Vector或Displacement Vector或Offset，运动矢量通常简称为MV，MV一般由MVx和MVy组成，MV的确定方式如下：设当前编码单元在图像中的位置为(currPosx，currPosy)，最佳参考块在图像中的位置为(refPosx，refPosy)，则有：
MVx＝currPosx-refPosx或MVx＝refPosx-currPosx
MVy＝currPosy-refPosy或MVy＝refPosy–currPosy
现有的MV编码方案主要有以下三种：直接编码方案、预测编码方案、自适应预测或直接编码方案。图像的相关性和MV的统计特征表明，当前待编码的MV与其邻近运动矢量或者其历史运动矢量具有较强的相关性。假设当前待编码的MV为(MVx，MVy)，mvcoding表示MV的编码方案，那么现有的三种MV编码方案及其存在的不足说明如下：
1、直接编码方案：该方案是将当前运动矢量的数值本身按照预定方式直接写入码流，可以表示为：mvcoding(MVx，MVy)。这种直接编码方案没有充分利用当前MV与其邻近MV/或历史MV之间的相关性和统计特性，因此存在编码效率不高的问题。
2、预测编码方案：该方案是通过从邻近MV或历史MV候选集内选择其中的一个运动矢量作为预测运动矢量(MVPx，MVPy)，首先编码index用来表示选择哪个候选运动矢量作为当前预测运动矢量，然后再编码当前运动矢量与预测运动矢量的差，可以表示为：
编码index；
mvcoding(MVx-MVPx，MVy-MVPy)。
一般而言，当预测运动矢量的水平分量与垂直分量的绝对值之和，比当前运动矢量的水平分量与垂直分量的绝对值之和要大时，反而需要消耗更多的比特数，因此，这种编码方案同样存在编码效率不高的问题。
3、自适应预测或直接编码方案：该方案首先需要用标识符来表示当前MV所采用的编码方案(采用预测编码方案还是直接编码方案)，如果当前MV采用预测编码方案，则还需要用标识符来标识当前MV是否是邻近或历史MV列表中的运动矢量之一；如果当前MV是邻近或历史MV列表中的运动矢量之一，则编码当前MV对应在邻近或历史MV列表中对应的index；否则将当前MV直接写入码流，可以表示为：
编码预测编码或直接编码方案标识；
如果(MVx，MVy)是邻近运动矢量之一，则
编码邻近运动矢量标识；
编码(MVx，MVy)对应在邻近运动矢量列表index；
如果(MVx，MVy)是历史运动矢量之一，且邻近运动矢量不为空，则
编码邻近和历史运动矢量标识；
编码(MVx，MVy)对应在历史运动矢量列表index；
如果(MVx，MVy)是历史运动矢量之一，且邻近运动矢量为空，则
编码历史运动矢量标识；
编码(MVx，MVy)对应在历史运动矢量列表index；
如果(MVx，MVy)不是邻近或历史运动矢量之一，则
mvcoding(MVx，MVy)。
这种自适应预测或直接编码方案，需要使用到标识符来起到标识作用，而标识符会造成比特数的消耗；并且方案中对于非邻近MV或非历史MV也同样需要增加标识符位，进一步会导致不必要的比特数消耗，从而令该方案的编码效率受到明显的损害。
一般当前编码的运动矢量往往与其邻近运动矢量、或者其历史运动矢量相同的概率比较高，另外，在运动矢量中若一个分量为0，另一个分量取值为最小编码单元的整数倍的运动矢量出现的概率也特别高，针对这些出现概率较高的运动矢量编码更需要重点考虑如何减小比特数的消耗。
在现有的直接编码方案中，由于参考块与当前块在同一帧内，参考块与当前块不能有任何重叠部分且参考块不能是当前未重建区域，所以当前运动矢量的数值(MVx,MVy)取值是受到限制的。例如：对于MVx小于最小编码单位的宽，且MVy小于最小编码单位的高(说明参考块与当前块有重叠)，该区域内的MV在目前的编码方案中是不会使用到的，这些未被使用到的MV可以被称为“闲置MV”(图1给出了“闲置MV”取值区域的示意图)。关于“闲置MV”的取值举例说明如下：如果最小编码单位的宽和高均为4，那么“闲置MV”集合中的一部分数值为(以下为重叠区域的取值)：{(0,-3)，(0,-2)，(0,-1)，(0,0)，(0,1)，(0,2)，(0,3)}，对于处于当前编码右下方(图1)区域为未重建区域，该区域对应的“闲置MV”数值为：{(1,-1)，(1,-2)，(1,-3)，(1,-4)，(2,-1)，(2,-2)，(2,-3)，(2,-4)}。
事实上，这些“闲置MV”本身就存在于现有的MV编码方案中，在目前编码方案中不会被使用到，但是仍然需要占用标识符造成比特数消耗。而这些“闲置MV”通常数值比较小，消耗的比特数也非常小，比如MV(0,0)是一个“闲置MV”，在所有的MV中消耗的比特数最少。如何将这些“闲置MV”充分利用起来，达到降低编码比特数消耗，提高编码效率正式本发明所要研究的技术问题，本案由此而成。
发明内容：
鉴于上述现有MV编码方案中均存在编码效率不高的问题，本发明充分发挥了“闲置MV”的作用，将其与出现概率较高的MV建立映射关系，可以起到标识符的作用，能够降低比特数的消耗，使得编码效率大幅提升。为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一种对高概率运动矢量映射的编码方法，包括：
1)建立映射规则：包括映射前运动矢量集合和闲置运动矢量集合，所述映射前运动矢量集合是由预设数量的邻近运动矢量和/或历史运动矢量构成，并且映射前运动矢量集合中的运动矢量需按照统计概率从高到低排序；所述闲置运动矢量集合是由表示当前编码块与参考块重叠区域的运动矢量、和/或表示参考块处于当前未重建区域的运动矢量所构成，并且闲置运动矢量集合中的闲置运动矢量需按照比特数消耗大小从小到大排序；根据比特数消耗由小到大在闲置运动矢量集合中选取预设数量的闲置运动矢量，该预设数量与映射前运动矢量集合中的运动矢量数量一致，将该预设数量的闲置运动矢量与映射前运动矢量集合中的运动矢量按对应顺序建立一一映射关系；
2)判断当前编码运动矢量是否属于映射前运动矢量集合中的邻近运动矢量或历史运动矢量，如果属于，根据映射规则，则将当前编码运动矢量与闲置运动矢量集合中对应的闲置运动矢量映射，然后执行3)；如果不属于，直接执行3)；
3)对当前编码运动矢量直接编码方案进行编码。
本发明还公开了用上述编码方法编码运动矢量的解码方法，具体采用如下解码方案：
一种已编码运动矢量的解码方法，包括待解码的已编码运动矢量，所述已编码运动矢量按照上述编码方法进行编码，解码方法如下：
1)设置逆映射规则：该逆映射规则与上述编码方法中的映射规则互为逆映射关系；
2)对当前解码运动矢量用直接解码方案进行解码；
3)判断当前解码运动矢量是否属于闲置运动矢量集合中的闲置运动矢量，如果属于，根据逆映射规则，则将当前解码运动矢量与映射前运动矢量集合中对应的邻近运动矢量或历史运动矢量映射，然后执行步骤4)；如果不属于，直接执行步骤4)；
4)获得解码后运动矢量。
本发明还公开了另外一种对高概率运动矢量映射的编码方法，具体采用如下编码方案：
一种对高概率运动矢量映射的编码方法，包括：
1)建立映射规则：至少包括映射前运动矢量集合一、映射前运动矢量集合二、以及闲置运动矢量集合，所述映射前运动矢量集合一是由M个邻近运动矢量和/或N个历史运动矢量构成，所述映射前运动矢量集合二是由K个其中一个分量为0且另一个分量为最小编码单元整数倍的运动矢量构成，映射前运动矢量集合二中的运动矢量非邻近运动矢量或非历史运动矢量；映射前运动矢量集合一中的运动矢量需按照统计概率从高到低排序；闲置运动矢量集合是由当前编码块与参考块重叠区域的运动矢量、和/或处于当前未重建区域的运动矢量所构成，并且闲置运动矢量集合中的闲置运动矢量需按照比特数消耗大小从小到大排序；
映射规则1：根据比特数消耗由小到大顺序在闲置运动矢量集合中选取M+N/M/N个闲置运动矢量，将映射前运动矢量集合一中的运动矢量按顺序与该M+N/M/N个闲置运动矢量建立一一映射关系；
映射规则2：根据比特数消耗由小到大顺序在闲置运动矢量集合中选取M+N/M/N个之后的K个剩余闲置运动矢量，将映射前运动矢量集合二中的运动矢量按对应顺序与K个剩余闲置运动矢量建立一一映射关系；
2)判断当前编码运动矢量是否属于映射前运动矢量集合一或者是否属于映射前运动矢量集合二，如果属于映射前运动矢量集合一，根据映射规则1，则将当前编码运动矢量与闲置运动矢量集合中对应的闲置运动矢量映射，然后执行3)；如果属于映射前运动矢量集合二，根据映射规则2，则将当前编码运动矢量与闲置运动矢量集合中对应的闲置运动矢量映射，然后执行3)；如果均不属于，直接执行3)；
3)对当前编码运动矢量直接编码方案进行编码。
所述最小编码单元整数倍是指4的倍数。
针对上述给出的另外一种编码方法，本发明还给出用上述编码方法编码运动矢量的解码方法，具体采用如下解码方案：
一种已编码高概率运动矢量的解码方法，包括待解码的已编码运动矢量，所述已编码运动矢量按照上述第二种编码方法进行编码，解码步骤如下；
步骤1：设置逆映射规则一和逆映射规则二，逆映射规则一与编码方法中的映射规则1互为逆映射关系，逆映射规则二与编码方法中的映射规则2互为逆映射关系；
步骤2：对当前待解码的已编码运动矢量用直接解码方案进行解码；
步骤3：判断当前待解码运动矢量是否为闲置运动矢量集合中的运动矢量：如果属于且当前待解码运动矢量排序在M+N/M/N之前，根据逆映射规则一，则将当前待解码运动矢量与映射前运动矢量集合一中对应的邻近或历史运动矢量映射，然后执行步骤4；如果属于且当前待解码运动矢量排序在M+N/M/N之后，根据逆映射规则二，则将当前待解码运动矢量与映射前运动矢量集合二中对应的一个分量为0且另一个分量取值为最小编码单元整数倍的运动矢量映射，然后执行步骤4；如果不属于闲置运动矢量集合中的运动矢量，则直接执行步骤4；
步骤4：获得解码后运动矢量。
所述M≤4和/或N≤32，并且K≤32。
所述逆映射规则一为：
闲置MV(0,0)映射为邻近MV列表中index＝0的MV；且闲置MV(0,1)映射为邻近MV列表中index＝1的MV；且闲置MV(0,-1)映射为历史MV列表中index＝0的MV；且闲置MV(1,0)映射为历史MV列表中中index＝1的MV；且闲置MV(-1,0)映射为历史MV列表中index＝2的MV；且闲置MV(0,2)映射为历史MV列表中index＝3的MV；且闲置MV(0,-2)映射为历史MV列表中index＝4的MV；且闲置MV(2,0)映射为历史MV列表中index＝5的MV；且闲置MV(-2,0)映射为历史MV列表中index＝6的MV；且闲置MV(0,3)映射为历史MV列表中index＝7的MV；且闲置MV(0,-3)映射为历史MV列表中index＝8的MV；且闲置MV(3,0)映射为历史MV列表中index＝9的MV；且闲置MV(-3,0)映射为历史MV列表中index＝10的MV；且闲置MV(1,1)映射为历史MV列表中index＝11的MV。
本发明提供的几种编码方法既适用于有损数据压缩的编码，又适用于无损数据压缩的编码；既适用于图像数据的编码，又适用于任何二维或多维数据的编码；尤其适用于各种高概率运动矢量的编码方案使用。本发明提供的编码方法不需要使用标识符，减少了标识符造成的比特数消耗，而是选用原本存在而未被启用的“闲置运动矢量”来充当标识符和index作用，这样不仅能够充分利用邻近MV或历史MV的相关性和统计特性，也整体上减少了编码运动矢量所消耗的比特数，使得编码效率显著提高。更重要的是，本发明在建立映射关系时，先对运动矢量进行概率统计排序(采用现有概率统计方法进行即可)，将消耗比特数最小的闲置MV与概率最高的MV建立映射，可以进一步促进编码效率的提升。
以下通过附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。
附图说明：
图1为本发明中提及的“闲置运动矢量”的取值范围示意图。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明的技术方案以及相关背景技术，以下将给出本技术领域的一些专业术语解释说明，本发明所提供方案中涉及到的术语参照给出的解释进行理解。
术语说明：
“图像编码”(/“图像解码”)：是指将一帧图像划分为编码块(/解码块)，一个块一个块地进行编码(/解码)。
“当前编码块”(/“当前解码块”)：当前正在进行编码(/解码)的编码块(/解码块)被称为“当前编码块”(/“当前解码块”)。
“邻近编码块”(/“邻近解码块”)：在与当前编码块(/解码块)相邻或邻近空间位置上的编码块(/解码块)被称为|邻近编码块(/“邻近解码块”)。
“历史编码块”(/“历史解码块”)：在当前编码块(/解码块)之前进行编码(/解码)的编码块(/解码块)被称为“历史编码块”(/“历史解码块”)。
“邻近MV”：是当前编码块的邻近编码块的MV，或是当前解码块的邻近解码块的MV。
“历史MV”：是当前编码块的历史编码块的MV，或是当前解码块的历史解码块的MV，“历史MV”也被称为“最近MV”。
本发明涉及一种对概率运动矢量映射的编码方法以及对应的解码方法，以下为了名称简化，将“运动矢量”用“MV”代替。
第一种对高概率运动矢量映射的编码方法如下：
1)建立映射规则：包括映射前运动矢量集合和闲置运动矢量集合，映射前运动矢量集合是由预设数量的邻近运动矢量和/或历史运动矢量构成，并且映射前运动矢量集合中的运动矢量需按照统计概率从高到低排序(直接采用现有概率统计方法即可，本发明不对概率统计方法进行改进)；闲置运动矢量集合是由表示当前编码块与参考块重叠区域的运动矢量、和/或表示参考块处于当前未重建区域的运动矢量所构成，并且闲置运动矢量集合中的闲置运动矢量需按照比特数消耗大小从小到大排序；根据比特数消耗由小到大在闲置运动矢量集合中选取预设数量的闲置运动矢量，该预设数量与映射前运动矢量集合中的运动矢量数量一致，将该预设数量的闲置运动矢量与映射前运动矢量集合中的运动矢量按对应顺序建立一一映射关系；
2)判断当前编码运动矢量是否属于映射前运动矢量集合中的邻近运动矢量或历史运动矢量，如果属于，根据映射规则，则将当前编码运动矢量与闲置运动矢量集合中对应的闲置运动矢量映射，然后执行3)；如果不属于，直接执行3)；
3)对当前编码运动矢量直接编码方案进行编码。
根据编码MV的需要不同，上述映射前运动矢量集合中对应的MV构成也存在不同。映射前运动矢量集合可以由若干邻近MV构成，也可以由若干历史MV构成，还可以由若干邻近MV和历史MV共同构成，下面将分别给出这三种情况的具体实施例。
实施例1：设邻近MV的数量为常数M个，对M个邻近MV按照统计概率从大到小排序后形成映射前运动矢量集合，即{MV1,MV2,……MVM}；根据本发明给出的闲置MV的取值方式可以获得闲置MV，然后对这些闲置MV按照消耗比特数的大小由小到大排序，就构成整个闲置运动矢量集合，闲置运动矢量集合中的闲置MV数量可以为M个，也可以大于M，如果大于M，只需选取M个闲置MV(自顺序1取到顺序M)，即：{MV′1,MV′2,……MV′M}，将M个邻近MV与M个闲置MV按顺序建立一一映射关系；判断当前编码MV是否为映射前运动矢量集合中第i个邻近MV(1≤i≤M)，如果是，则将当前编码MV按照上述映射规则与闲置运动矢量集合中第i个闲置MV映射，然后对当前编码的MV用直接编码方案进行编码；如果不是邻近MV，则直接对当前编码的MV用直接编码方案进行编码。
实施例2：设历史MV的数量为常数N个，对N个历史MV按照统计概率从大到小排序后形成映射前运动矢量集合，即{MV1,MV2,……MVN}；根据本发明给出的闲置MV的取值方式可以获得闲置MV，然后对这些闲置MV按照消耗比特数的大小由小到大排序，就构成整个闲置运动矢量集合，闲置运动矢量集合中的闲置MV数量可以为N个，也可以大于N，如果大于N，只需选取N个闲置MV(自顺序1取到顺序N)，即：{MV′1,MV′2,……MV′N}，将N个历史MV与N个闲置MV按顺序建立一一映射关系；判断当前编码MV是否为映射前运动矢量集合中第i个历史MV(1≤i≤N)，如果是，则将当前编码MV按照映射规则与闲置运动矢量集合中第i个闲置MV映射，然后对当前编码的MV用直接编码方案进行编码；如果不是历史MV，则直接对当前编码的MV用直接编码方案进行编码。
实施例3：设邻近MV的数量为常数M个、历史MV的数量为常数N个，由此形成的MV集合表示为{(MVx,MVy)i，其中1≤i≤M+N}：{邻近MV1，邻近MV2，……，邻近MVM，历史MV1，历史MV2，……，历史MVN}，然后对上述运动矢量集合中的所有MV按照统计概率从大到小排序，就形成了映射前运动矢量集合。根据本发明给出的闲置MV的取值方式可以获得闲置MV，然后对这些闲置MV按照消耗比特数的大小由小到大排序，就构成整个闲置运动矢量集合，闲置运动矢量集合中的闲置MV数量可以为M+N个，也可以大于M+N，如果大于M+N，只需选取M+N个闲置MV(自顺序1取到顺序M+N)，即MVmapping集合{(MVmappingx,MVmappingy)i，其中1≤i≤M+N}：{闲置MV 1，闲置MV2，……闲置MVM，闲置MVM+1，闲置MVM+2，……闲置MVM+N}，将映射前运动矢量集合中的M+N个MV与M+N个闲置MV按顺序建立一一映射关系；判断当前编码MV是否为映射前运动矢量集合中第i个邻近MV或历史MV(1≤i≤M+N)，如果是，则将当前编码MV按照映射规则与闲置运动矢量集合中第i个闲置MV映射，然后对当前编码的MV用直接编码方案进行编码；如果不是，则直接对当前编码的MV用直接编码方案进行编码。
通过上述编码方式完成编码后，针对这些已编码高概率运动矢量的解码方法如下：包括待解码的已编码MV，这些已编码MV需按照上述编码方法完成编码；
1)设置逆映射规则：该逆映射规则与上述编码方法中的映射规则互为逆映射关系；
2)对当前解码运动矢量用直接解码方案进行解码；
3)判断当前解码运动矢量是否属于闲置运动矢量集合中的闲置运动矢量，如果属于，根据逆映射规则，则将当前解码运动矢量与映射前运动矢量集合中对应的邻近运动矢量或历史运动矢量映射，然后执行步骤4)；如果不属于，直接执行步骤4)；
4)获得解码后运动矢量。
下面将给出采用上述解码方法的具体实施例：
实施例4：本实施例的解码方法对应于实施例1中编码而展开：
(1)设置逆映射规则：将M个闲置MV一一映射到M个邻近运动矢量上，即：确定逆映射规则中映射前的闲置MV集合{(MVx,MVy)i，其中1≤i≤M}：{闲置MV1，闲置MV2，……，闲置MVM}；上述集合中的闲置MV是经过比特数消耗由小到大排序的；
确定逆映射规则中与之映射的MVmapping集合{(MVmappingx,MVmappingy)i，其中1≤i≤M}：{邻近MV1，邻近MV2，……，邻近MVM}；该集合在逆映射时，集合内部的MV是需要按照统计概率由大到下排序的；
(2)对当前待解码运动矢量用直接解码方案进行解码，表示为：mvdecoding(MVx，MVy)；//mvdecoding是与mvcoding相对应的解码方案；
(3)如果当前待解码MV为第i个闲置MV，则根据逆映射规则，将当前待解码MV映射为第i个“M个邻近运动矢量集合”中的运动矢量，即：
如果(当前待解码运动矢量(MVx，MVy)＝(MVx,MVy)i)，则
当前待解码运动矢量(MVx，MVy)＝(MVmappingx,MVmappingy)i。
实施例5：本实施例的解码对应于实施例2中编码而展开：
(1)设置逆映射规则：将N个闲置MV一一映射到N个历史运动矢量上，即：确定逆映射规则中映射前的闲置MV集合{(MVx,MVy)i，其中1≤i≤N}：{闲置MV1，闲置MV2，……，闲置MVN}；上述集合中的闲置MV是经过比特数消耗由小到大排序的；
确定逆映射规则中与之映射的MVmapping集合{(MVmappingx,MVmappingy)i，其中1≤i≤N}：{历史MV1，历史MV2，……，历史MVN}；该集合在逆映射时，集合内部的MV是需要按照统计概率由大到下排序的；
(2)对当前待解码运动矢量用直接解码方案进行解码，表示为：mvdecoding(MVx，MVy)；//mvdecoding是与mvcoding相对应的解码方案；
(3)如果当前待解码MV为第i个闲置MV，则根据逆映射规则，将当前待解码MV映射为第i个“N个历史运动矢量集合”中的运动矢量，即：
如果(当前待解码运动矢量(MVx，MVy)＝(MVx,MVy)i)，则
当前待解码运动矢量(MVx，MVy)＝(MVmappingx,MVmappingy)i。
实施例6：本实施例的解码对应于实施例3中编码而展开：
(1)设置逆映射规则：将M+N个闲置MV一一映射到M个邻近运动矢量和N个历史运动矢量上，即：确定逆映射规则中映射前的闲置MV集合{(MVx,MVy)i，其中1≤i≤M+N}：{闲置MV1，闲置MV2，……，闲置MVM，闲置MVM+1，闲置MVM+2，……，闲置MVM+N}；上述集合中的闲置MV是经过比特数消耗由小到大排序的；
确定逆映射规则中与之映射的MVmapping集合{(MVmappingx,MVmappingy)i，其中1≤i≤M+N}：{邻近MV1，邻近MV2，……，邻近MVM，历史MV1，历史MV2，……，历史MVN}；该集合在逆映射时，集合内部的MV是需要按照统计概率由大到下排序的；
(2)对当前待解码运动矢量用直接解码方案进行解码，表示为：mvdecoding(MVx，MVy)；//mvdecoding是与mvcoding相对应的解码方案；
(3)如果当前待解码MV为第i个闲置MV，则根据逆映射规则，将当前待解码MV映射为第i个“M个邻近和N个历史运动矢量集合”中的运动矢量，即：
如果(当前待解码运动矢量(MVx，MVy)＝(MVx,MVy)i)，则
当前待解码运动矢量(MVx，MVy)＝(MVmappingx,MVmappingy)i。
在对MV编码过程中，除了需要对邻近MV和/或历史MV进行编码外，有些MV并不是邻近MV或并不是历史MV，这些非邻近/历史MV中有些MV的一个分量为0，且另一个分量为最小编码单元整数倍(此处的整数倍是指4的倍数)，符合上述条件的MV往往是高概率MV，对这些MV的编码也需要额外关注，下面给出了本发明第二种对高概率运动矢量映射的编码及解码方法，具体说明如下：
第二种对高概率运动矢量映射的编码方法，包括：
1)建立映射规则：至少包括映射前运动矢量集合一、映射前运动矢量集合二、以及闲置运动矢量集合，映射前运动矢量集合一是由M个邻近运动矢量和/或N个历史运动矢量构成，映射前运动矢量集合二是由K个其中一个分量为0且另一个分量为最小编码单元整数倍的运动矢量构成，映射前运动矢量集合二中的运动矢量非邻近运动矢量或非历史运动矢量；映射前运动矢量集合一中的运动矢量需按照统计概率从高到低排序；闲置运动矢量集合是由当前编码块与参考块重叠区域的运动矢量、和/或处于当前未重建区域的运动矢量所构成，并且闲置运动矢量集合中的闲置运动矢量需按照比特数消耗大小从小到大排序；
映射规则1：根据比特数消耗由小到大顺序在闲置运动矢量集合中选取M+N/M/N个闲置运动矢量，将映射前运动矢量集合一中的运动矢量按顺序与该M+N/M/N个闲置运动矢量建立一一映射关系；
映射规则2：根据比特数消耗由小到大顺序在闲置运动矢量集合中选取M+N/M/N个之后的K个剩余闲置运动矢量，将映射前运动矢量集合二中的运动矢量按对应顺序与K个剩余闲置运动矢量建立一一映射关系；
2)判断当前编码运动矢量是否属于映射前运动矢量集合一或者是否属于映射前运动矢量集合二，如果属于映射前运动矢量集合一，根据映射规则1，则将当前编码运动矢量与闲置运动矢量集合中对应的闲置运动矢量映射，然后执行3)；如果属于映射前运动矢量集合二，根据映射规则2，则将当前编码运动矢量与闲置运动矢量集合中对应的闲置运动矢量映射，然后执行3)；如果均不属于，直接执行3)；
3)对当前编码运动矢量直接编码方案进行编码。
下面将针对第二种编码方法给出其中一个实施例加以说明：
实施例7：
步骤1：建立映射规则：
M个邻近MV和N个历史MV共同构成集合：即{(MVx,MVy)i，其中1≤i≤M+N}：{邻近MV1，邻近MV2，……，邻近MVM，历史MV1，历史MV2，……，历史MVN}，该集合中的MV需按照统计概率由大到小排序，形成映射前运动矢量集合一；
将K个非邻近MV且非历史MV的MV形成集合，这些MV满足一个分量为0，另一个分量为最小编码单元整数倍，即{(MVx,MVy)i，其中1≤i≤K}：{MV1，MV2，……，MVK}，该集合中的MV需按照比特数消耗由小到大顺序排序，形成映射前运动矢量集合二；
设置闲置MV集合，即{(MVx,MVy)i，其中i≥M+N+K}：{闲置MV 1，闲置MV2，……，闲置MVM+N+K……}，此集合中的闲置MV满足本发明给出的取值范围；
建立映射规则1：根据比特数消耗由小到大顺序在闲置运动矢量集合中选取M+N个闲置运动矢量，将映射前运动矢量集合一中的运动矢量按顺序与该M+N个闲置运动矢量建立一一映射关系；
建立映射规则2：根据比特数消耗由小到大顺序在闲置运动矢量集合中选取M+N之后的K个剩余闲置运动矢量(除去1至M+N号后开始选择)，将映射前运动矢量集合二中的运动矢量按对应顺序与K个剩余闲置运动矢量建立一一映射关系。
步骤2：判断当前编码MV是否为邻近MV或历史MV或映射前运动矢量集合二中的MV：
如果当前编码MV(MVx，MVy)是第i个映射前MV集合一中的MV，那么按照映射规则1将当前编码MV与闲置MV集合中第i个闲置MV映射，对当前编码MV用直接编码方案进行编码；
如果当前编码MV(MVx，MVy)是第i个映射前MV集合二中的MV，那么按照映射规则2将当前编码MV与闲置MV集合中第i个闲置MV映射，对当前编码MV用直接编码方案进行编码；
如果当前编码MV(MVx，MVy)即不属于映射前MV集合一，也不属于映射前MV集合二，则对当前编码MV用直接编码方案进行编码。
上述第二种编码方法对应的解码方法如下：
实施例8(以实施例7的编码为例说明)：一种已编码高概率运动矢量的解码方法，包括待解码的已编码运动矢量，已编码运动矢量按照上述第二种编码方法进行编码，解码步骤如下；
步骤1：设置逆映射规则一和逆映射规则二，逆映射规则一与编码方法中的映射规则1互为逆映射关系，逆映射规则二与编码方法中的映射规则2互为逆映射关系；
步骤2：对当前待解码的已编码运动矢量用直接解码方案进行解码；
步骤3：判断当前待解码MV是否为闲置运动矢量集合中的MV：
如果属于且当前待解码MV对应于排序在M+N之前的闲置MV，则根据逆映射规则一将当前待解码MV与对应的邻近或历史MV映射，从而获得解码后的MV；
如果属于且当前待解码MV对应于排序在M+N之后的闲置MV，则根据逆映射规则二将当前待解码MV与其所对应的一个分量为0且另一个分量取值为最小编码单元整数倍的MV映射，从而获得解码后的MV；
如果当前待解码MV不属于闲置MV集合中的MV，则直接获得解码后的MV。
实施例9：本实施例是基于实施例8的基础上展开，进一步限定了M≤4和/或N≤32，并且K≤32。
实施例10：本实施例基于实施例9基础上给出了逆映射规则一的具体实施例，如：
闲置MV(0,0)映射为邻近MV列表中index＝0的MV；且闲置MV(0,1)映射为邻近MV列表中index＝1的MV；且闲置MV(0,-1)映射为历史MV列表中index＝0的MV；且闲置MV(1,0)映射为历史MV列表中中index＝1的MV；且闲置MV(-1,0)映射为历史MV列表中index＝2的MV；且闲置MV(0,2)映射为历史MV列表中index＝3的MV；且闲置MV(0,-2)映射为历史MV列表中index＝4的MV；且闲置MV(2,0)映射为历史MV列表中index＝5的MV；且闲置MV(-2,0)映射为历史MV列表中index＝6的MV；且闲置MV(0,3)映射为历史MV列表中index＝7的MV；且闲置MV(0,-3)映射为历史MV列表中index＝8的MV；且闲置MV(3,0)映射为历史MV列表中index＝9的MV；且闲置MV(-3,0)映射为历史MV列表中index＝10的MV；且闲置MV(1,1)映射为历史MV列表中index＝11的MV。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种对高概率运动矢量映射的编码方法，其特征在于：
1）建立映射规则：包括映射前运动矢量集合和闲置运动矢量集合，所述映射前运动矢量集合是由预设数量的邻近运动矢量和/或历史运动矢量构成，并且映射前运动矢量集合中的运动矢量需按照统计概率从高到低排序；所述闲置运动矢量集合是由表示当前编码块与参考块重叠区域的运动矢量、和/或表示参考块处于当前未重建区域的运动矢量所构成，并且闲置运动矢量集合中的闲置运动矢量需按照比特数消耗大小从小到大排序；根据比特数消耗由小到大在闲置运动矢量集合中选取预设数量的闲置运动矢量，该预设数量与映射前运动矢量集合中的运动矢量数量一致，将该预设数量的闲置运动矢量与映射前运动矢量集合中的运动矢量按对应顺序建立一一映射关系；
2）判断当前编码运动矢量是否属于映射前运动矢量集合中的邻近运动矢量或历史运动矢量，如果属于，根据映射规则，则将当前编码运动矢量与闲置运动矢量集合中对应的闲置运动矢量映射，然后执行3）；如果不属于，直接执行3）；
3）对当前编码运动矢量用直接编码方案进行编码，该方案是将当前运动矢量的数值本身按照预定方式直接写入码流。
2.一种已编码高概率运动矢量的解码方法，包括待解码的已编码运动矢量，其特征在于：所述已编码运动矢量按照如权利要求1所述编码方法进行编码，解码方法如下：
1）设置逆映射规则：该逆映射规则与编码方法中的映射规则互为逆映射关系；
2）对当前解码运动矢量用直接解码方案进行解码，直接编码方案和直接解码方案相互对应；
3）判断当前解码运动矢量是否属于闲置运动矢量集合中的闲置运动矢量，如果属于，根据逆映射规则，则将当前解码运动矢量与映射前运动矢量集合中对应的邻近运动矢量或历史运动矢量映射，然后执行步骤4）；如果不属于，直接执行步骤4）；
4）获得解码后运动矢量。
3.根据权利要求2所述的一种已编码高概率运动矢量的解码方法，其特征在于：
（1）设置逆映射规则：将M个闲置MV一一映射到M个邻近运动矢量上，确定逆映射规则中映射前的闲置MV集合，该集合中的闲置MV是经过比特数消耗由小到大排序的；
确定逆映射规则中与闲置MV集合映射的映射前MV集合，该集合在逆映射时，集合内部的MV是需要按照统计概率由大到小排序的；
（2）对当前待解码运动矢量用直接解码方案进行解码；
（3）如果当前待解码MV为闲置MV集合中第i个闲置MV，则根据逆映射规则，将当前待解码MV映射为第i个映射前MV集合中的运动矢量。
4.根据权利要求2所述的一种已编码高概率运动矢量的解码方法，其特征在于：
（1）设置逆映射规则：将N个闲置MV一一映射到N个历史运动矢量上，确定逆映射规则中映射前的闲置MV集合，该集合中的闲置MV是经过比特数消耗由小到大排序的；
确定逆映射规则中与闲置MV集合映射的映射前MV集合，该集合在逆映射时，集合内部的MV是需要按照统计概率由大到小排序的；
（2）对当前待解码运动矢量用直接解码方案进行解码；
（3）如果当前待解码MV为闲置MV集合中第i个闲置MV，则根据逆映射规则，将当前待解码MV映射为第i个映射前MV集合中的运动矢量。
5.根据权利要求2所述的一种已编码高概率运动矢量的解码方法，其特征在于：
（1）设置逆映射规则：将M+N个闲置MV一一映射到M个邻近运动矢量和N个历史运动矢量上，确定逆映射规则中映射前的闲置MV集合，该集合中的闲置MV是经过比特数消耗由小到大排序的；
确定逆映射规则中与闲置MV集合映射的映射前MV集合，该集合在逆映射时，集合内部的MV是需要按照统计概率由大到小排序的；
（2）对当前待解码运动矢量用直接解码方案进行解码；
（3）如果当前待解码MV为闲置MV集合中第i个闲置MV，则根据逆映射规则，将当前待解码MV映射为第i个映射前MV集合中的运动矢量。
6.一种对高概率运动矢量映射的编码方法，其特征在于：
1）建立映射规则：至少包括映射前运动矢量集合一、映射前运动矢量集合二、以及闲置运动矢量集合，所述映射前运动矢量集合一是由M个邻近运动矢量和/或N个历史运动矢量构成，所述映射前运动矢量集合二是由K个其中一个分量为0且另一个分量为最小编码单元整数倍的运动矢量构成，映射前运动矢量集合二中的运动矢量非邻近运动矢量或非历史运动矢量；映射前运动矢量集合一中的运动矢量需按照统计概率从高到低排序；闲置运动矢量集合是由当前编码块与参考块重叠区域的运动矢量、和/或处于当前未重建区域的运动矢量所构成，并且闲置运动矢量集合中的闲置运动矢量需按照比特数消耗大小从小到大排序；
映射规则1：根据比特数消耗由小到大顺序在闲置运动矢量集合中选取M+N/M/N个闲置运动矢量，将映射前运动矢量集合一中的运动矢量按顺序与该M+N/M/N个闲置运动矢量建立一一映射关系；
映射规则2：根据比特数消耗由小到大顺序在闲置运动矢量集合中选取M+N/M/N个之后的K个剩余闲置运动矢量，将映射前运动矢量集合二中的运动矢量按对应顺序与K个剩余闲置运动矢量建立一一映射关系；
2）判断当前编码运动矢量是否属于映射前运动矢量集合一或者是否属于映射前运动矢量集合二，如果属于映射前运动矢量集合一，根据映射规则1，则将当前编码运动矢量与闲置运动矢量集合中对应的闲置运动矢量映射，然后执行3）；如果属于映射前运动矢量集合二，根据映射规则2，则将当前编码运动矢量与闲置运动矢量集合中对应的闲置运动矢量映射，然后执行3）；如果均不属于，直接执行3）；
3）对当前编码运动矢量用直接编码方案进行编码，该方案是将当前运动矢量的数值本身按照预定方式直接写入码流。
7.根据权利要求6所述的一种对高概率运动矢量映射的编码方法，其特征在于：所述最小编码单元整数倍是指4的倍数。
8.一种已编码高概率运动矢量的解码方法，包括待解码的已编码运动矢量，其特征在于：所述已编码运动矢量按照如权利要求6所述编码方法进行编码，解码步骤如下；
步骤1：设置逆映射规则一和逆映射规则二，逆映射规则一与编码方法中的映射规则1互为逆映射关系，逆映射规则二与编码方法中的映射规则2互为逆映射关系；
步骤2：对当前待解码的已编码运动矢量用直接解码方案进行解码，直接编码方案和直接解码方案相互对应；
步骤3：判断当前待解码运动矢量是否为闲置运动矢量集合中的运动矢量：如果属于且当前待解码运动矢量排序在M+N/M/N之前，根据逆映射规则一，则将当前待解码运动矢量与映射前运动矢量集合一中对应的邻近或历史运动矢量映射，然后执行步骤4；如果属于且当前待解码运动矢量排序在M+N/M/N之后，根据逆映射规则二，则将当前待解码运动矢量与映射前运动矢量集合二中对应的一个分量为0且另一个分量取值为最小编码单元整数倍的运动矢量映射，然后执行步骤4；如果不属于闲置运动矢量集合中的运动矢量，则直接执行步骤4；
步骤4：获得解码后运动矢量。
9.根据权利要求8所述的一种已编码高概率运动矢量的解码方法，其特征在于：所述M≤4和/或N≤32，并且K≤32。
10.根据权利要求9所述的一种已编码高概率运动矢量的解码方法，其特征在于：所述逆映射规则一为：
闲置MV(0,0)映射为邻近MV列表中index=0的MV；且闲置MV (0,1)映射为邻近MV 列表中index=1的MV；且闲置MV (0,-1)映射为历史MV列表中index=0的MV；且闲置MV (1,0)映射为历史MV列表中中index=1的MV；且闲置MV (-1,0)映射为历史MV列表中index=2的MV；且闲置MV (0,2) 映射为历史MV列表中index=3的MV；且闲置MV (0,-2) 映射为历史MV列表中index=4的MV；且闲置MV (2,0) 映射为历史MV列表中index=5的MV；且闲置MV (-2,0) 映射为历史MV列表中index=6的MV；且闲置MV (0,3) 映射为历史MV列表中index=7的MV；且闲置MV (0,-3) 映射为历史MV列表中index=8的MV；且闲置MV (3,0) 映射为历史MV列表中index=9的MV；且闲置MV (-3,0) 映射为历史MV列表中index=10的MV；且闲置MV (1,1) 映射为历史MV列表中index=11的MV。
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