CN111629207A - 一种模板匹配帧内子划分方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模板匹配帧内子划分方法，包括：S1：解码端判断当前块预测方式是否为帧内子划分方法，若当前块的预测方式为帧内子的划分方法，则继续解码当前块的划分方式，根据当前块的划分方式将当前块划分为4个子块；S2：对第1个子块使用模板匹配方法得到第1个子块的预测块，将第一个子块的预测块解码后的残差相加得到第一个子块的重构块；S3：获取第2个子块的预测块和第2个子块的重构；S4：重复步骤S3得到第3个子块、第4个子块的预测块和重构块；将同一种划分方式下不同子块的预测值、重构值分别对应相加得到当前划分方式下当前块的预测值、重构值。本发明提高了子块的预测准度，降低了码率。

Description

一种模板匹配帧内子划分方法
技术领域
本发明涉及视频编解码技术领域，更具体地，涉及一种模板匹配帧内子划分方法。
背景技术
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进行加权得到。而帧内模板匹配预测方法最早在H.264中提出，它是一种块匹配方法，模板是指当前块的左上部分，它不是由当前块的左上进行加权得到，而是在一个搜索区域内搜索与当前块的模板最相似的模板，并且把这个最相似的模板所对应的块作为当前块的预测块。
图1中示出了目前帧内模板匹配方法的实现基本流程。如图1所示，当前块进行模板匹配预测时，其基本流程是通过以下顺序执行：确定当前块的模板；确定搜索区域；在搜索区域中进行遍历搜索，计算搜索区域中块的模板与当前块的模板的误差的平方和；得到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；把最匹配的模板所对应的块作为当前块的预测块。帧内模板匹配对平移运动有较好的预测。
帧内子划分方法是H.266中新采纳的方法，它是由基于行的帧内预测方法发展而来。图2中示出了目前帧内子划分方法的实现基本流程。如图2所示，当前块进行帧内子划分时，其基本流程可以通过以下顺序执行：将当前块通过水平划分或者垂直划分成几个小块；对于每一条划分后的小块，按照从下往上(对应垂直帧内子划分)或者从左往右(对应水平帧内子划分)的顺序使用相同的帧内预测模式；对第一个小块使用帧内预测，然后获得残差；再将残差进行变换量化反变换量化；将反变换量化后的残差与预测值相加得到第一个子块的重构；通过相同的方法得到第二个子块，第三个子块，第四个子块的预测值；由四个子块的预测值得到当前块的预测值。
目前的帧内预测方法相比较帧内子划分方法预测块的大小更大，而较大的块使用帧内模板匹配时会存在匹配不够准确问题，而将块进行划分时需要编码额外的划分信息。帧内子划分这种由基于行的预测方法发展而来的基于子块的预测方法相比较传统的基于块的预测能在一定程度上提高预测精准度，而且划分是已经规定好的，只需要编码划分方向(垂直还是水平)，而不需要编码更多的划分信息。但是目前的帧内子划分方法的子块只能使用传统的67种帧内预测模式，子块不能使用模板匹配的帧内预测方法。而在实际预测过程中，往往会存在子块使用基于块的模板匹配方法较使用基于逐个像素预测的传统帧内预测模式预测更准确的情况，预测精准度仍有提升空间。传统的模板匹配方法只针对当前块，而不再进行子块划分，而传统的帧内子划分方法的子块只能使用传统的帧内预测模式，忽略了对子块的平移运动预测，两种方法各有欠缺。
因此，亟需研究一种模板匹配帧内子划分方法。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中帧内子划分方法的子块无法使用模板匹配的帧内预测方法的缺陷，提供一种模板匹配帧内子划分方法。
本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种模板匹配帧内子划分方法，包括以下步骤：
S1：解码端判断当前块的预测方式是否为帧内子划分，若当前块的预测方式为帧内子划分，则继续解码当前块的划分方式，根据当前块的划分方式将当前块划分为4个子块；
S2：对第1个子块使用模板匹配方法得到第1个子块的预测块，将第一个子块的预测块与解码后的残差相加得到第1个子块的重构块；
S3：获取第2个子块的匹配模板，并将该匹配模板对应的块作为第2个子块的预测块，将第2个子块的预测块与解码后的残差相加得到第2个子块的重构块；
S4：重复步骤S3得到第3个子块、第4个子块的预测块和重构块，每个预测块对应一个预测值，每一个子块的重构块对应一个重构值；将同一种划分方式下全部的预测值相加得到当前划分方式对应的预测值，将同一种划分方式下全部的重构值分别相加得到当前划分方式对应的重构值。
本方案中，第1个子块使用模板匹配方法得到第1个子块的预测块过程为：在搜索区域搜索与第1个子块的模板误差平方和最小的匹配模板，并将该匹配模板对应的块作为第1个子块的预测块。
本方案中，步骤S2获取匹配模板是通过在搜索区域搜索与第2个子块的模板误差平方和最小的匹配模板，并将该匹配模板对应的块作为第2个子块的预测块。
本方案中，所述当前块的划分方式包括：水平帧内划分方式和垂直帧内划分方式。
本方案中，水通过平帧内划分方式或垂直帧内划分方式将当前块划分为4个子块。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明中视频子块使用模板匹配能够进行平移运动的预测，从而提高了子块的预测准度，降低了码率。
附图说明
图1为帧内模板示意图。
图2为帧内子划分示意图。
图3为垂直帧内划分方式第一个子块模板匹配示意图。
图4为垂直帧内划分方式第二个子块模板匹配示意图。
图5为垂直帧内划分方式第三个子块模板匹配示意图。
图6为垂直帧内划分方式第四个子块模板匹配示意图。
图7为解码流程示意图。
图8为本发明的方法流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
如8图所示，一种模板匹配帧内子划分方法，包括以下步骤：
S1：解码端判断当前块的预测方式是否为帧内子划分，若当前块的预测方式为帧内子划分，则继续解码当前块的划分方式，根据当前块的划分方式将当前块划分为4个子块；所述划分方式包括：水平帧内划分方式和垂直帧内划分方式；
S2：对第1个子块使用模板匹配方法得到第1个子块的预测块，将第一个子块的预测块与解码后的残差相加得到第1个子块的重构块；
更具体的，在搜索区域搜索与第1个子块的模板误差平方和最小的匹配模板，并将该匹配模板对应的块作为第1个子块的预测块。
S3：获取第2个子块的匹配模板，并将该匹配模板对应的块作为第2个子块的预测块，将第2个子块的预测块与解码后的残差相加得到第2个子块的重构；
更具体的，在搜索区域搜索与第2个子块的模板误差平方和最小的匹配模板，并将该匹配模板对应的块作为第2个子块的预测块。
S4：重复步骤S3得到第3个子块、第4个子块的预测块和重构子块，每个预测块对应一个预测值，每一个子块的重构块对应一个重构值；将同一种划分方式下全部的预测值相加得到当前划分方式对应的预测值，将同一种划分方式下全部的重构值分别相加得到当前划分方式对应的重构值。
本发明相比较帧内子划分方法，子块不仅可以使用传统的帧内预测模式进行逐像素预测，还可以使用模板匹配的方法进行块预测，使子块能够更好的预测平移运动，提高预测精度；另一方面相比较传统的模板匹配方法，将一个较大的块分成4个小块进行预测，由一个BV(块运动矢量)变成4个BV(块运动矢量)，提高预测精度，同时只需额外传输一个flag(标识)表明子块用的是模板匹配方法，而不需要向传统的帧内子划分一样还需要继续传送角度预测模式，从而减少开销。
下面以垂直帧内划分方式为例进行说明：
如图3所示，先对垂直帧内划分的第1个子块使用模板匹配的方法，通过在搜索区域搜索与第1个子块的模板误差平方和最小的匹配模板，并将该匹配模板所对应的块作为第1个子块的预测块。将第1子块的预测块与解码后的残差相加得到第一个子块的重构块；
如图4所示，由于第1个子块已经重构，因此第2个子块的上面部分模板可以从重构的第1个子块获得，同第1个子块执行相同的搜索过程得到第2个子块的预测块，将第2子块的预测块与解码后的残差相加得到第2个子块的重构；
第3个子块和第4个子块的模板匹配如图5和图6所示，过程同第1个子块和第2个子块相同。由四个子块的预测值从而最终得到原始块的预测值。同样的，由四个子块的重构值从而最终得到原始块的重构值；最终由四个子块得到当前块的预测值。
如图7所示为，解码端的解码流程：
先解码端先解码判断当前块是否为帧内子划分，若当前块为帧内子划分，则继续解码判断当前块是否为模板匹配帧内子划分，若当前块为模板匹配帧内子划分，则继续解码划分方式为水平帧内划分还是垂直帧内划分，子块的预测模式为模板匹配；
若当前块为传统的帧内子划分方式，则先解码划分方式为水平帧内划分还是垂直帧内划分，再解码子块的帧内预测模式。
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 (5)

1.一种模板匹配帧内子划分方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：解码端判断当前块的预测方式是否为帧内子划分，若当前块的预测方式为帧内子划分，则继续解码当前块的划分方式，根据当前块的划分方式将当前块划分为4个子块；
S2：对第1个子块使用模板匹配方法得到第1个子块的预测块，将第一个子块的预测块与解码后的残差相加得到第1个子块的重构块；
S3：获取第2个子块的匹配模板，并将该匹配模板对应的块作为第2个子块的预测块，将第2个子块的预测块与解码后的残差相加得到第2个子块的重构块；
S4：重复步骤S3得到第3个子块、第4个子块的预测块和重构块，每个预测块对应一个预测值，每一个子块的重构块对应一个重构值；将同一种划分方式下全部的预测值相加得到当前划分方式对应的预测值，将同一种划分方式下全部的重构值分别相加得到当前划分方式对应的重构值。
2.根据权利要求1所述的一种模板匹配帧内子划分方法，其特征在于，第1个子块使用模板匹配方法得到第1个子块的预测块过程为：在搜索区域搜索与第1个子块的模板误差平方和最小的匹配模板，并将该匹配模板对应的块作为第1个子块的预测块。
3.根据权利要求1所述的一种模板匹配帧内子划分方法，其特征在于，步骤S2获取匹配模板是通过在搜索区域搜索与第2个子块的模板误差平方和最小的匹配模板，并将该匹配模板对应的块作为第2个子块的预测块。
4.根据权利要求1所述的一种模板匹配帧内子划分方法，其特征在于，所述当前块的划分方式包括：水平帧内划分方式和垂直帧内划分方式。
5.根据权利要求4所述的一种模板匹配帧内子划分方法，其特征在于，水通过平帧内划分方式或垂直帧内划分方式将当前块划分为4个子块。
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