CN111586420A - 镜像模板匹配帧内预测方法、装置及视频解码方法、装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了镜像模板匹配帧内预测方法、装置及视频解码方法、装置，针对传统帧内模板匹配方法只能针对平移运动的块进行块匹配的问题，在帧内模板匹配的基础上提出水平镜像模板匹配及垂直镜像模板匹配，能够在搜索区域中搜索得到与当前块镜像匹配的块，提高预测的精准度。另外，与模板匹配类似，镜像模板匹配在编码端不需要传送BV，而是在解码端通过和编码端相同的搜索方式推导出BV，从而减少了传输BV造成的开销。

Description

镜像模板匹配帧内预测方法、装置及视频解码方法、装置
技术领域
本发明涉及视频编解码技术领域，尤其涉及镜像模板匹配帧内预测方法、装置及视频解码方法、装置。
背景技术
因为视频图像的数据量比较大，在进行视频图像交互时，需要对视频图像进行编解码，视频编码的主要作用是将视频像素数据(RGB，YUV等)压缩成为视频码流，从而降低视频的数据量，实现降低传输过程中的网络带宽和减少存储空间的目的。视频编码系统主要分为视频采集、预测、变换量化和熵编码几大部分，其中预测分为帧内预测和帧间预测两部分，分别是为了去除视频图像在空间和时间上的冗余。
传统的帧内预测方法是一种逐个像素预测的方法，像素的预测值是由当前块的左上像素部分进行加权得到。在最新的编码标准H.266中，亮度块一共有67种帧内预测模式，包括Plane模式，DC模式和65种角度模式。如图1所示，模板是指当前块的左上部分，先确定一个搜索区域，然后在搜索区域中进行搜索，通过比较搜索区域中的模板与当前块的模板的误差的平方和，将搜索区域中的模板与当前块的模板的误差平方和最小的模板作为当前块的模板最匹配的模板，并把最匹配的模板所对应的块作为当前块的预测块。
然而，传统的帧内模板匹配方法只能针对平移运动的块进行块匹配，而有时候在一帧中不仅存在平移运动，还存在镜像运动。
发明内容
本发明为解决现有的帧内预测只能针对平移运动的块进行块匹配，无法进行镜像运动的块匹配的问题，提供了镜像模板匹配帧内预测方法、装置及视频解码方法、装置。
为实现以上发明目的，而采用的技术手段是：
镜像模板匹配帧内预测方法，包括：
基于预设方向分别获取当前块及镜像匹配块的搜索模板，其中当前块为待编码图像块，镜像匹配块为当前块进行镜像运动所对应的图像块；其中当前块与镜像匹配块搜索模板的预设方向呈镜像对称关系；
所述当前块的搜索模版定义为原始模块，所述镜像匹配块的搜索模板定义为镜像模版，在搜索区域中进行遍历搜索得到与原始模板的误差平方和最小的镜像模板；
获取所述与原始模板的误差平方和最小的镜像模板所对应的图像块，将其进行对应的镜像翻转得到所述当前块的预测块。
优选的，所述当前块进行的镜像运动包括有水平镜像运动及垂直镜像运动；
当进行水平镜像运动时，获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈水平镜像对称关系；
当进行垂直镜像运动时，获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈垂直镜像对称关系。
本发明还提供了镜像模板匹配帧内预测装置，包括：
模板获取单元，用于基于预设方向分别获取当前块及镜像匹配块的搜索模板，其中当前块为待编码图像块，镜像匹配块为当前块进行镜像运动所对应的图像块；其中当前块与镜像匹配块搜索模板的预设方向呈镜像对称关系；
模版匹配单元，用于在搜索区域中进行遍历搜索得到与原始模板的误差平方和最小的镜像模板，其中原始模块为当前块的搜索模版，镜像模版为镜像匹配块的搜索模板；
预测块生成单元，用于获取所述与原始模板的误差平方和最小的镜像模板所对应的图像块，将其进行对应的镜像翻转得到所述当前块的预测块。
优选的，所述模板获取单元中，所述当前块进行的镜像运动包括有水平镜像运动及垂直镜像运动；
当进行水平镜像运动时，所述模板获取单元获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈水平镜像对称关系；
当进行垂直镜像运动时，所述模板获取单元获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈垂直镜像对称关系。
本发明还提供了视频解码方法，包括：
获取待解码图像块；
解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统帧内预测；若是则进行下一步；
继续解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为镜像模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统模板匹配；若是则判定所述图像块的帧内预测模式为镜像模板匹配；
基于判定得到的帧内预测模式对所述待解码图像块进行解码。
本发明还提供了视频解码装置，包括：
图像块获取单元，用于获取待解码图像块；
第一判断单元，用于解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统帧内预测；若是则进行下一步；
第二判断单元，用于继续解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为镜像模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统模板匹配；若是则判定所述图像块的帧内预测模式为镜像模板匹配；
解码单元，用于基于判定得到的帧内预测模式对所述待解码图像块进行解码。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供的镜像模版匹配帧内预测方法、装置以及视频解码方法、装置，针对传统帧内模板匹配方法只能针对平移运动的块进行块匹配的问题，在帧内模板匹配的基础上提出水平镜像模板匹配及垂直镜像模板匹配，能够在搜索区域中搜索得到与当前块镜像匹配的块，提高预测的精准度。另外，与模板匹配类似，镜像模板匹配在编码端不需要传送BV，而是在解码端通过和编码端相同的搜索方式推导出BV，从而减少了传输BV造成的开销。
附图说明
图1为传统帧内模板匹配的示意图。
图2为实施例1镜像模板匹配帧内预测方法的流程图。
图3为实施例1中水平镜像模版匹配的示意图。
图4为实施例1中垂直镜像模版匹配的示意图。
图5为实施例2中镜像模板匹配帧内预测装置的示意图。
图6为实施例3中视频解码方法的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
镜像模板匹配帧内预测方法，如图2所示，包括：
基于预设方向分别获取当前块及镜像匹配块的搜索模板，其中当前块为待编码图像块，镜像匹配块为当前块进行镜像运动所对应的图像块；其中当前块与镜像匹配块搜索模板的预设方向呈镜像对称关系；
所述当前块的搜索模版定义为原始模块，所述镜像匹配块的搜索模板定义为镜像模版，在搜索区域中进行遍历搜索得到与原始模板的误差平方和最小的镜像模板；
获取所述与原始模板的误差平方和最小的镜像模板所对应的图像块，将其进行对应的镜像翻转得到所述当前块的预测块。
其中，当前块进行的镜像运动包括有水平镜像运动及垂直镜像运动；
当进行水平镜像运动时，获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈水平镜像对称关系；
当进行垂直镜像运动时，获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈垂直镜像对称关系。
水平镜像模板匹配如图3所示，原始模板和水平镜像模板的获取方向如图中的虚线箭头所示，原始模板用数组OriT[size]表示，size表示模板的大小，水平镜像模板用数组HorT[size]表示。通过在搜索区域中进行遍历搜索得到与原始模板的误差平方和最小的水平镜像模板，即找到使
Figure BDA0002477047890000041
最小的模板所对应的图像块。此时找到的图像块与当前块是一种水平镜像对称关系，最后将找到的图像块进行水平镜像翻转得到的块作为当前块的预测块。
垂直镜像模板匹配如图4所示，原始模板和垂直镜像模板的获取方向如图中的虚线箭头所示，其搜索过程和上述水平镜像模板匹配类似，最终找到的图像块与当前块是一种垂直镜像对称关系，最后将找到的图像块进行垂直镜像翻转得到的图像块作为当前块的预测块。
实施例2
镜像模板匹配帧内预测装置，如图5所示，包括：
模板获取单元，用于基于预设方向分别获取当前块及镜像匹配块的搜索模板，其中当前块为待编码图像块，镜像匹配块为当前块进行镜像运动所对应的图像块；其中当前块与镜像匹配块搜索模板的预设方向呈镜像对称关系；
模版匹配单元，用于在搜索区域中进行遍历搜索得到与原始模板的误差平方和最小的镜像模板，其中原始模块为当前块的搜索模版，镜像模版为镜像匹配块的搜索模板；
预测块生成单元，用于获取所述与原始模板的误差平方和最小的镜像模板所对应的图像块，将其进行对应的镜像翻转得到所述当前块的预测块。
在模板获取单元中，当前块进行的镜像运动包括有水平镜像运动及垂直镜像运动；
当进行水平镜像运动时，所述模板获取单元获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈水平镜像对称关系；
当进行垂直镜像运动时，所述模板获取单元获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈垂直镜像对称关系。
实施例3
视频解码方法，如图6所示，包括：
获取待解码图像块；
解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统帧内预测；若是则进行下一步；
继续解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为镜像模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统模板匹配；若是则判定所述图像块的帧内预测模式为镜像模板匹配；
基于判定得到的帧内预测模式对所述待解码图像块进行解码。
实施例4
视频解码装置，包括：
图像块获取单元，用于获取待解码图像块；
第一判断单元，用于解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统帧内预测；若是则进行下一步；
第二判断单元，用于继续解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为镜像模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统模板匹配；若是则判定所述图像块的帧内预测模式为镜像模板匹配；
解码单元，用于基于判定得到的帧内预测模式对所述待解码图像块进行解码。
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.镜像模板匹配帧内预测方法，其特征在于，包括：
基于预设方向分别获取当前块及镜像匹配块的搜索模板，其中当前块为待编码图像块，镜像匹配块为当前块进行镜像运动所对应的图像块；其中当前块与镜像匹配块搜索模板的预设方向呈镜像对称关系；
所述当前块的搜索模版定义为原始模块，所述镜像匹配块的搜索模板定义为镜像模版，在搜索区域中进行遍历搜索得到与原始模板的误差平方和最小的镜像模板；
获取所述与原始模板的误差平方和最小的镜像模板所对应的图像块，将其进行对应的镜像翻转得到所述当前块的预测块。
2.根据权利要求1所述的镜像模板匹配帧内预测方法，其特征在于，所述当前块进行的镜像运动包括有水平镜像运动及垂直镜像运动；
当进行水平镜像运动时，获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈水平镜像对称关系；
当进行垂直镜像运动时，获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈垂直镜像对称关系。
3.镜像模板匹配帧内预测装置，其特征在于，包括：
模板获取单元，用于基于预设方向分别获取当前块及镜像匹配块的搜索模板，其中当前块为待编码图像块，镜像匹配块为当前块进行镜像运动所对应的图像块；其中当前块与镜像匹配块搜索模板的预设方向呈镜像对称关系；
模版匹配单元，用于在搜索区域中进行遍历搜索得到与原始模板的误差平方和最小的镜像模板，其中原始模块为当前块的搜索模版，镜像模版为镜像匹配块的搜索模板；
预测块生成单元，用于获取所述与原始模板的误差平方和最小的镜像模板所对应的图像块，将其进行对应的镜像翻转得到所述当前块的预测块。
4.根据权利要求3所述的镜像模板匹配帧内预测装置，其特征在于，所述模板获取单元中，所述当前块进行的镜像运动包括有水平镜像运动及垂直镜像运动；
当进行水平镜像运动时，所述模板获取单元获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈水平镜像对称关系；
当进行垂直镜像运动时，所述模板获取单元获取当前块及镜像匹配块的搜索模板的预设方向呈垂直镜像对称关系。
5.视频解码方法，其特征在于，包括：
获取待解码图像块；
解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统帧内预测；若是则进行下一步；
继续解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为镜像模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统模板匹配；若是则判定所述图像块的帧内预测模式为镜像模板匹配；
基于判定得到的帧内预测模式对所述待解码图像块进行解码。
6.视频解码装置，其特征在于，包括：
图像块获取单元，用于获取待解码图像块；
第一判断单元，用于解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统帧内预测；若是则进行下一步；
第二判断单元，用于继续解码判断所述图像块的帧内预测模式是否为镜像模板匹配，若否则判定所述图像块的帧内预测模式为传统模板匹配；若是则判定所述图像块的帧内预测模式为镜像模板匹配；
解码单元，用于基于判定得到的帧内预测模式对所述待解码图像块进行解码。
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