CN112055208B - 视频编码方法、设备及存储装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种视频编码方法、设备及存储装置。其中，视频编码方法包括：在第一帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第一帧内块复制预测模式下的第一代价值；在第二帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第二帧内块复制预测模式下的第二代价值；从第一代价值和第二代价值中选出最小代价值，以根据最小代价值选择对应的帧内块复制预测模式对当前块进行编码。通过比较第一代价值和第二代价值的大小，选择最优的帧内块复制预测模式。

Description

视频编码方法、设备及存储装置
技术领域
本发明涉及视频编解码技术领域，特别是涉及一种视频编码方法、设备及存储装置。
背景技术
目前，由于视频图像数据量比较大，通常需要对视频像素数据(如RGB、YUV等)进行编码压缩以降低视频的数据量，压缩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。
视频编码流程主要包括预测、变换、量化、编码等过程。其中预测可以分为帧内预测、帧间预测和帧内块复制(Intra block copy，IBC)模式，其中帧内块复制模式通过拷贝当前帧内重建图像块作为当前块的预测值。现有技术的帧内块复制只能按照单一的某一种模式进行预测编码，无法综合考虑进行不同模式选择。
因此，为解决上述问题，必须提供一种新的视频编码方法、设备及存储装置。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供了一种视频编码方法，所述视频编码方法包括：在第一帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第一帧内块复制预测模式下的第一代价值；在第二帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第二帧内块复制预测模式下的第二代价值；从所述第一代价值和所述第二代价值中选出最小代价值，以根据所述最小代价值选择对应的帧内块复制预测模式对当前块进行编码。
作为本发明的进一步改进，所述在第一帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，包括：获取所述当前块在第一帧内块复制预测模式下的候选列表，所述候选列表包括多个候选运动矢量；对所述多个候选运动矢量分别进行预测，以获取对应所述多个候选运动矢量的多个第三代价值；将最小的所述第三代价值对应的候选运动矢量作为最佳运动矢量；基于所述最佳运动矢量对所述当前块进行编码。
作为本发明的进一步改进，所述获取所述当前块在第一帧内块复制预测模式下的候选列表，包括：获取所述当前块之前的已编码块的历史块预测矢量列表，所述历史块预测矢量列表包括若干历史块预测矢量；利用所述历史块预测矢量列表、所述当前块周围的空域已编码块对应的空域运动矢量、以及若干预设固定运动矢量，构建所述候选列表；基于高级运动矢量表达技术调整所述候选列表。
作为本发明的进一步改进，所述利用所述历史块预测矢量列表、所述当前块周围的空域已编码块对应的空域运动矢量、以及若干预设固定运动矢量构建所述候选列表，包括：按照所述历史块预测矢量列表的排列顺序、或按照所述历史块预测矢量列表中相同历史块预测矢量出现的次数，从所述历史块预测矢量列表中选取至少部分历史块预测矢量添加至所述候选列表，所述候选列表中的所述候选运动矢量部分为所述历史块预测矢量或全部为所述历史块预测矢量；和/或，按照所述空域已编码块的位置、扫描顺序从所述空域运动矢量中选取至少部分空域运动矢量添加至所述候选列表，所述候选列表中的所述候选运动矢量部分为所述空域运动矢量或全部为所述空域运动矢量；和/或，设定若干所述预设固定运动矢量，并将所述预设固定运动矢量添加至所述候选列表，所述候选列表中的所述候选运动矢量部分为所述预设固定运动矢量或全部为所述预设固定运动矢量。
作为本发明的进一步改进，基于高级运动矢量表达技术调整所述候选列表，包括：按照第一预设方案或、第二预设方案或第三预设方案获取预定数量的基础运动矢量，并将所述基础运动矢量填充至基础运动矢量列表；基于所述基础运动矢量按照预设偏移方向及预设偏移步长进行偏移，以获得对应所述基础运动矢量的扩展运动矢量；将所述扩展运动矢量添加至所述候选列表。
作为本发明的进一步改进，所述按照第一预设方案获取预定数量的基础运动矢量，并将所述基础运动矢量填充至基础运动矢量列表，包括：按照预设顺序扫描所述当前块的相邻已编码块，以获取第一基础运动矢量，并将所述第一基础运动矢量填充至所述基础运动矢量列表，所述基础运动矢量列表中的所述基础运动矢量部分为所述第一基础运动矢量或全部为所述第一基础运动矢量。
作为本发明的进一步改进，所述按照第二预设方案获取预定数量的基础运动矢量，并将所述基础运动矢量填充至基础运动矢量列表，包括：从所述候选列表中按照预设规则选取候选运动矢量作为第二基础运动矢量，并将所述第二基础运动矢量填充至所述基础运动矢量列表，所述基础运动矢量列表中的基础运动矢量部分为所述第二基础运动矢量或全部为所述第二基础运动矢量。
作为本发明的进一步改进，所述按照第三预设方案获取预定数量的基础运动矢量，并将所述基础运动矢量填充至基础运动矢量列表，包括：设定若干预设固定基础运动矢量，并将所述预设固定基础运动矢量填充至所述基础运动矢量列表，所述基础运动矢量列表中的基础运动矢量部分为所述预设固定基础运动矢量或全部为所述预设固定基础运动矢量。
作为本发明的进一步改进，所述对所述基础运动矢量按照预设偏移方向及预设偏移步长进行偏移，以获得对应所述基础运动矢量的扩展运动矢量，包括：所述预设偏移方向设定为从上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八个方向中选取的任意个方向；所述预设偏移步长按照整像素的倍数、预设倍数阈值或前一帧中各编码单元的偏移步长平均值选取合适的偏移步长表设定。
作为本发明的进一步改进，所述基于高级运动矢量表达技术调整所述候选列表，还包括：传输控制所述通过高级运动矢量表达方式调整所述候选列表步骤开关的第一句法元素；在按照第一预设方案获取所述基础运动矢量情况下，确认所述基础运动矢量的数量大于1，则传输所述基础运动矢量的索引、所述预设偏移方向的索引、以及所述预设偏移步长的索引；确认所述基础运动矢量的数量等于1，则传输所述预设偏移方向的索引和所述预设偏移步长的索引。
作为本发明的进一步改进，所述基于高级运动矢量表达技术调整所述候选列表，还包括：传输用于控制所述通过高级运动矢量表达方式调整所述候选列表步骤开关的第一句法元素；在按照第二预设方案获取所述基础运动矢量情况下，则传输所述最佳运动矢量的索引、所述预设偏移方向的索引、以及所述预设偏移步长的索引。
作为本发明的进一步改进，所述视频编码方法还包括：传输用于控制所述第一帧内块复制预测模式开关的第二句法元素、及所述候选运动矢量的索引。
本发明还提供了一种视频编码设备，包括：处理器、存储器和通信电路，处理器分别耦接存储器和通信电路，且处理器、存储器和通信电路工作时可实现上述所述的视频编码方法。
本发明还提供了一种存储装置，存储有程序指令，所述程序指令能够被处理器执行以实现上述所述的视频编码方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的视频编码方法，提供了不同的第一帧内块复制预测模式和第二帧内块复制预测模式对当前块进行预测，获取第一帧内块复制预测模式下的第一代价值和第二帧内块复制预测模式下的第二代价值，通过比较第一代价值和第二代价值的大小，选出第一代价值和第二代价值中的最小代价值，进而根据最小代价值选择对应的帧内块复制预测模式对当前块进行编码，以选择最优的帧内块复制预测模式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1为帧内块复制(IBC)技术示意图；
图2为本发明视频编码方法一实施方式的流程示意图；
图3为本发明视频编码方法图2中S11步骤的流程示意图；
图4为本发明视频编码方法一实施方式中当前CU相邻块位置示意图；
图5为本发明视频编码方法一实施方式中左侧、上侧、左上、右上、左下位置和当前块的位置关系图；
图6为本发明视频编码方法一实施方式中8个偏移方向示意图；
图7为本发明视频编码方法一实施方式中搜索步长示意图；
图8为本发明编码设备一实施方式的框架示意图；
图9为本发明具有存储功能的装置一实施方式的框架示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本申请实施例的方案进行详细说明。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。
本文中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。此外，本文中的“多”表示两个或者多于两个。
为了方便理解，首先对下文提及的帧内复制(IBC)技术进行说明：
在视频编码中，最常用颜色编码方法有YUV、RGB等，本发明中所采用的颜色编码方法为YUV。Y表示明亮度，也就是图像的灰度值；U和V(即Cb和Cr)表示色度，作用时描述图像色彩及饱和度。每个Y亮度块都对应一个Cb和一个Cr色度块，每个色度块也只对应一个亮度块。以4:2:0的采样格式为例，一个N*M的块对应亮度块大小为N*M，对应的两个色度块的大小都为(N/2)*(M/2)，色度块为亮度块的1/4大小。
另外，视频编码时，输入的是一个个图像帧，但对一帧图像进行编码时，需要将一帧分割成若干LCU(最大编码单元)，然后再对每个编码单元进行不同尺寸的CU(编码单元)分割，视频编码就是以CU为单元进行的。
请参阅图1，帧内块复制(IBC)技术是一种独立的预测技术，针对的是图像内不同区域却有相同图像内容的情况。帧内块复制(IBC)技术只能用于宽和高都小于等于16的块。由于CU的编码的顺序是从上到下，从左到右，所以(帧内块复制)IBC预测模式是根据当前块去当前块之前的划定的已编码块组成的区域搜索当前块的匹配块(即和当前块相同或极为相似的块)。匹配块和当前块之间的偏移矢量称为BV(块矢量)，BV指向匹配块的位置，并把匹配块的像素值作为预测值赋给当前块，完成预测。
请参阅图2，本发明提供了一种视频编码方法，该视频编码方法具体包括：
S11：在第一帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第一帧内块复制预测模式下的第一代价值。
具体地，第一代价值为衡量第一帧内块复制预测模式下比特开销和编码图像效果的综合值，即衡量比特开销和图像损失的综合值。
对于S11步骤中的第一帧内块复制预测模式，其是本发明提供的一种区别于现有技术的帧内块复制预测模式(即IBC merge模式)，引入了merge预测方法，即无需进行运动估计。以下对第一帧内块复制预测模式进行详细介绍：
请参阅图3，上述S11步骤具体包括：
S21：获取当前块在第一帧内块复制预测模式下的候选列表，候选列表包括多个候选运动矢量。
具体的，本步骤包括获取当前之前的已编码块的历史块预测矢量列表，历史块预测矢量列表至少包括部分历史块预测矢量；利用历史块预测矢量列表、当前块周围的空域已编码块对应的空域运动矢量、以及若干预设固定运动矢量构建候选列表；基于高级运动矢量表达技术调整候选列表。其中，上述空域已编码块可以是当前块周围的相邻空域已编码块，也可以是当前块周围的非相邻空域已编码块。
在本实施方式中，上述利用历史块预测矢量列表、当前块周围的空域已编码块对应的空域运动矢量、以及若干预设固定运动矢量自己单独构建候选列表的方式可以有多种方案：在第一方案中，按一定的规则，如统计、预设顺序等从历史块预测矢量(又称HBVP)列表中取若干运动矢量填充到IBC merge的候选列表中。候选列表中的BV可全部来自历史块预测矢量列表，也可部分来自历史块预测矢量列表。换言之，即按照历史块预测矢量列表的排列顺序、或按照历史块预测矢量列表中相同历史块预测矢量出现的次数，从历史块预测矢量列表中选取至少部分历史块预测矢量添加至候选列表，候选列表中的候选运动矢量可部分为历史块预测矢量或全部为历史块预测矢量。
在第二方案中，按一定的规则，如已编码块的位置、扫描顺序等从当前块周围的已用IBC编码的块中选择若干块的BV。候选列表中的BV可全部来自周围已编码块，也可部分来自周围已编码块。换言之，即按照相邻空域已编码块的位置、扫描顺序从空域运动矢量中选取至少部分空域运动矢量添加至候选列表，候选列表中的候选运动矢量可部分为空域运动矢量或全部为空域运动矢量。
在第三方案中，设定若干预设固定运动矢量，并将预设固定运动矢量添加至候选列表，候选列表中的候选运动矢量部分为预设固定运动矢量或全部为预设固定运动矢量。
关于上述第一方案、第二方案、第三方案，可从中选择一个或若干个方案进行组合填充，填充顺序也可任意排序，均在本发明的保护范围之内，在此不作限制。若填充完毕后候选列表仍不满，则用零矢量填充剩余位置。举例而言，若选择第一方案、第二方案和第三方案的组合方案进行候选列表填充，填充顺序为先按第二方案进行填充，接着按第一方案进行填充，再按第三方案进行填充。
在一具体实施例中，选择第一方案，规则为从HBVP列表中倒序取BV填充到候选列表。
在一具体实施例中，选择第一方案，规则为统计HBVP列表更新过程中相同BV出现的次数，按出现次数从高到低排序填入候选列表，若出现次数相同的情况，则位于在HBVP列表更后的BV优先填入候选列表。
在一具体实施例中，选择第二方案，规则为从图4所示的周围相邻块中按A1->A0->B1->B0->B2的顺序进行搜索，把搜索到的可用BV按顺序填入候选列表。
在一具体实施例中，选择第一方案、第二方案和第三方案的组合方案，先按照第二方案将周围空域已编码块的空域运动矢量填充至候选列表；若未填满，接着按照第一方案将历史块预测矢量列表中倒序获取的历史块预测矢量填充至候选列表；若未填满，再按照第三方案将预设固定运动矢量填充至候选列表。其中，第二方案的周围空域已编码块位置可以参考图4，填充顺序为A1->B0->B1->A0->B2；第三方案的预设固定运动矢量可以为：(-width,0)，(0,-height)，width和height分别为当前块的宽和高。
当然，在另一实施方式中，候选列表也可以采用另一方式构建：候选列表大小为7，即列表中存放7个候选运动矢量(又称BVP)，候选列表中的所有候选运动矢量均来自历史块预测矢量(又称HBVP)列表，候选列表构建时将遍历历史块预测矢量列表中的所有运动矢量，当存在多个满足同类型的运动矢量时，后出现的运动矢量将替代前面的同类型运动矢量，存放在候选列表对应类型的位置中。
以下用一个数组BVP_cands来代表候选列表，0～6为对应位置BVP的索引index，则这7类种类型的条件如下：(1)BVP_cands[0]存放HBVP列表中宽*高>32的块的BV；(2)BVP_cands[1]存放HBVP列表中相同bv出现次数超过2的BV；(3)BVP_cands[2]存放HBVP列表中位于当前块左侧的块的BV；(4)BVP_cands[3]存放HBVP列表中位于当前块上侧的块的BV；(5)BVP_cands[4]存放HBVP列表中位于当前块左上的块的BV；(6)BVP_cands[5]存放HBVP列表中位于当前块右上的块的BV；(7)BVP_cands[6]存放HBVP列表中位于当前块左下的块的BV。其中，上述左侧、上侧、左上、右上、左下位置和当前块的位置关系如下图5所示。
需要说明的是，符合上述条件的运动矢量可能存在也可能不存在，所以填充到候选列表中的运动矢量个数也会有差异，实际会用一个标识cnt_hbvp_cands来代表填充到候选列表中的有效运动矢量的个数。
另外，HBVP列表中存放的是历史已编码且用IBC或SP(串匹配预测技术)技术编码的块的BV/SV以及相关的信息。当一帧开始时，此候选列表是空的，当每一个CU完成预测并确定采用IBC模式或SP模式时，都会将其IBC或SP相关信息按先入先出的原则插入到HBVP列表中。其中，SP技术和IBC技术的概念类似，只不过SP技术是要把当前块分为若干串，每个串由连续的像素点组成，每个串都会到当前串之前的划定的已编码像素组成的区域搜索当前串的匹配串，匹配串和当前串间的偏移为SV。
进一步地，本步骤中基于高级运动矢量表达技术(又称UMVE)调整候选列表，在具体操作时，UMVE技术可以开也可以关。其主要包括：按照第一预设方案、第二预设方案或第三预设方案获取预定数量的基础运动矢量(又称基础BV)，并将所述基础运动矢量填充至基础运动矢量列表；基于基础运动矢量按照预设偏移方向及预设偏移步长进行偏移，以获得对应基础运动矢量的扩展运动矢量(又称扩展BV)；将扩展运动矢量添加至候选列表。
具体地，本发明中需构建基础BV列表，列表中基础BV共n个(n≥1)。若获取不到基础BV则不进行UMVE操作。获取基础BV的包括三种预设方案：第一预设方案为按照预设顺序扫描当前块的已编码块，以获取第一基础运动矢量，并将第一基础运动矢量填充至基础运动矢量列表，所述基础运动矢量列表中的基础运动矢量部分为第一基础运动矢量或全部为第一基础运动矢量；。第二预设方案为从候选列表中按照预设规则选取候选运动矢量作为第二基础运动矢量填充至基础运动矢量列表，基础运动矢量列表中的基础运动矢量部分为第二基础运动矢量或全部为第二基础运动矢量。第三预设方案为设定若干预设固定基础运动矢量，并将预设固定基础运动矢量填充至基础运动矢量列表，基础运动矢量列表中的基础运动矢量部分为预设固定基础运动矢量或全部为预设固定基础运动矢量。
关于上述第一预设方案、第二预设方案、第三预设方案，可任意组合，且顺序也可任意排列，均在本发明的保护范围之内，在此不作限制。若填充完毕后，基础运动矢量列表仍不满，则用零矢量填充剩余位置。
在一实施方式中，选择第一预设方案，如图4所示，按顺序扫描A1->B0->B1->A0->B2这几个相邻已编码块，直到得到两个位置块的有效BV作为UMVE的基础BV。
在一实施例中，选择第二预设方案，预设规则为从IBC merge的候选列表中选取固定位置的n个BVP作为基础BV，如按倒序或顺序选择2个BVP作为基础BV。
在一实施例中，选择第二预设方案，预设规则为先用IBC merge的候选列表中的每个BVP当做BV进行预测并计算对应代价值，选择代价值最小的前1个BVP作为基础BV。
在一实施例中，选择第一预设方案、第二预设方案、第三预设方案三者的组合方案，先按照第一预设方案将当前块周围空域已编码块的第一基础运动矢量填充至基础运动矢量列表；若未填满，接着按照第二预设方案将从候选列表中获取的第二基础运动矢量填充至基础运动矢量列表；若未填满，再按照第三预设方案将预设固定基础运动矢量填充至基础运动矢量列表。其中，第一预设方案的周围空域已编码块位置可以参考图4，填充顺序为A1->B0->B1->A0->B2；第二预设方案中获取第二基础运动矢量的规则为直接取前两个候选运动矢量；第三预设方案中的预设固定基础运动矢量可以为：(-width,0)，(0,-height)，width和height分别为当前块的宽和高。
另外，为了获得扩展BV，在得到基础BV后，需要对每个基础BV按照预设偏移方向及预设偏移步长进行偏移得到扩展BV。
其中，预设偏移方向设定为从上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八个方向中选取的任意个方向。例如，预设偏移方向可以选择上下左右4个方向，或者也可以加上左上、右上、左下、右下4个方向共8个方向，或者也可以从这8个方向中任选m个方向作为预设偏移方向。如下表1所示，其为一实施例中8个预设偏移方向和索引，如图6为8个偏移方向：
表1 8个预设偏移方向和索引表
另外，预设偏移步长按照整像素的倍数、预设倍数阈值或前一帧中各编码单元的偏移步长平均值选取合适的偏移步长表设定。由于预测都是按整像素，所以偏移步长必须是整像素的倍数，不能出现分像素。如偏移步长可以是2i像素(TH>＝i>＝0),TH为阈值。若TH＝2则一般情况下偏移步长如下表2所示：
表2偏移步长和索引表
若采用自适应扩展BV的方式，若此时TH＝5，则还需要加一个附加偏移步长表，如表3所示：
表3附加偏移步长和索引
将所有这些扩展BV作为BVP填入至IBC merge构建的候选列表中，参与后续的预测和代价值比较。
针对上述UMVE技术，首先，需要传输一个用于控制通过高级矢量表达方式技术开关的第一句法元素。其次，若在按照第一预设方案获取基础运动矢量的情况下，确认基础运动矢量的数量大于1，则传输基础运动矢量的索引、预设偏移方向的索引、以及预设偏移步长的索引；确认基础运动矢量的数量等于1个，则传输预设偏移方向的索引和预设偏移步长的索引，无需传输基础运动矢量的索引。若在按照第二预设方案获取基础运动矢量的情况下，则传输最佳运动矢量的索引、预设偏移方向的索引、以及预设偏移步长的索引。
通过上述方式，在本发明的IBC merge模式中引入UMVE技术，进一步提升预测的准确度。
S22：对多个候选运动矢量分别进行预测，以获取对应多个候选运动矢量的多个第三代价值。
S23：将最小的第三代价值对应的候选运动矢量作为最佳运动矢量。
通过上述S22步骤和S23步骤，无需进行运动估计过程，即无需进行在已编码块所构成的一定区域内进行当前块的匹配搜索，以找到当前块的最佳匹配块并确定最佳运动矢量的过程，而直接将BVP当做BV去获取预测值，因而无需对BVD(块矢量差)进行编码，比特开销较小。
S24：基于最佳运动矢量对当前块进行编码。
在本发明中，获得上文中的最佳运动矢量后还需进行运动补偿过程，具体为：在当前块根据最佳运动矢量通过像素插值或是像素拷贝获取的方式基于最佳匹配块获取预测值。将当前块原始像素值和预测值相减得到残差块，再然后对残差块进行变换量化、反量化反变换后和预测值相加得到当前块的重建块。
此外，在本发明中，视频编码方法还包括传输用于控制第一帧内块复制预测模式开关的第二句法元素、及候选运动矢量的索引。在一实施例例中，如下表4，其展示了一个添加了IBC merge模式后的句法元素。表中的粗体字代表句法元素；ibc_cu_merge_flag该句法元素代表IBC merge模式的启用开关，该句法元素为“1”时代表当前模式是IBC merge模式，“0”代表当前模式不是IBC merge模式，判断标识IbcCuMergeFlag的值等于ibc_cu_merge_flag的值；cvbp_index：该句法元素为BVP的索引。
表4添加了IBC merge模式后的句法元素实施例表
以下提供表5，表5为增加了IBC merge模式以及UMVE技术的一实施例句法元素表，且该实施例中获取基础运动矢量的方案选择第一预设方案，且基础运动矢量的数量大于1个的情况下。其中，表5中各句法元素说明如下：ibc_cu_merge_umve_flag该句法元素代表启用UMVE技术的开关，该句法元素为“1”时代表当前采用UMVE技术，“0”代表没有采用UMVE技术。判断标识IbcCuMergeUmveFlag的值等于ibc_cu_merge_umve_flag的值。umve_base_bv：代表UMVE中使用的基础BV的索引值。umve_direction_idx：代表UMVE中使用的偏移方向的索引值。umve_distance_idx：代表UMVE中使用的偏移步长的索引值。
表5增加了IBC merge模式以及UMVE技术的一实施例句法元素表
S12：在第二帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第二帧内块复制预测模式下的第二代价值。
具体地，第二代价值为衡量第二帧内块复制预测模式下比特开销和编码图像效果的综合值，即衡量比特开销和图像损失的综合值。
在第二帧内块复制预测模式下，其应用条件与第一帧内块复制预测模式相同，在此不再赘述。第二帧内块复制预测模式主要包括如下部分：构建BVP候选列表、运动估计、运动补偿、块矢量精度、运动信息句法元素。
关于构建BVP候选列表部分，具体过程为：候选列表大小为7，即列表中存放7个候选运动矢量(又称BVP)，候选列表中的所有候选运动矢量均来自历史块预测矢量(又称HBVP)列表，候选列表构建时将遍历历史块预测矢量列表中的所有运动矢量，当存在多个满足同类型的运动矢量时，后出现的运动矢量将替代前面的同类型运动矢量，存放在候选列表对应类型的位置中。
以下用一个数组BVP_cands来代表候选列表，0～6为对应位置BVP的索引index，则这7类种类型的条件如下：(1)BVP_cands[0]存放HBVP列表中宽*高>32的块的BV；(2)BVP_cands[1]存放HBVP列表中相同bv出现次数超过2的BV；(3)BVP_cands[2]存放HBVP列表中位于当前块左侧的块的BV；(4)BVP_cands[3]存放HBVP列表中位于当前块上侧的块的BV；(5)BVP_cands[4]存放HBVP列表中位于当前块左上的块的BV；(6)BVP_cands[5]存放HBVP列表中位于当前块右上的块的BV；(7)BVP_cands[6]存放HBVP列表中位于当前块左下的块的BV。其中，上述左侧、上侧、左上、右上、左下位置和当前块的位置关系如下图2所示。
需要说明的是，符合上述条件的运动矢量可能存在也可能不存在，所以填充到候选列表中的运动矢量个数也会有差异，实际会用一个标识cnt_hbvp_cands来代表填充到候选列表中的有效运动矢量的个数。
关于运动估计部分，其目的是在已编码块所构成一定区域内进行当前块的匹配搜索，找到当前块的最佳匹配块并确定最佳BV。匹配搜索的方式有哈希(HASH)匹配和运动搜索两种方法。先进行HASH搜索，如果HASH搜索未找到匹配块，再进行运动搜索。
哈希(HASH)匹配主要过程为：(a)首先，为当前帧内每一个整像素点作为左上角点构建4*4块并计算其CRC，作为该4*4块的哈希值；(b)获取所有已编码区域内与位于当前块左上角的4*4块哈希值相同的4*4块。以这些4*4块为左上角构建与当前块尺寸相同的匹配块。当至少有一个匹配块内所有的4*4块的哈希值与当前块对应位置4*4块哈希值相同，进入(c)；如果没有符合上述条件的匹配块，结束hash搜索；(c)进一步检查这些匹配块是否符合IBC预测方法规范性限制，保留符合要求的匹配块；(d)对于每一个符合要求的匹配块，遍历所有BVP进行运动补偿对应的cost。cost主要是计算编码MV所需比特数，包括MVD和BVP索引。最后选择cost最小的匹配块作为最终匹配块，并记录其BVP索引；(e)将(d)中最佳匹配块和当前块的偏移矢量作为最佳BV和直接将BVP列表中所有的BVP当做BV进行运动补偿进行rdcost比较，选择rdcost最小的BV作为最佳BV，并记录其BVP索引和BVD。
运动搜索主要过程为：(a)从BVP候选列表中选择运动搜索起始BVP；遍历BVP候选列表中所有BVP。将所有BVP当做BV进行预测。首先检查每个BV对应的匹配的块是否符合IBC预测方法规范性限制。对符合条件的BV计算其基于cost，选择cost最小的BV作为起始搜索BV。如果没有满足条件的BV，以(0,0)作为起始BV。(b)设置搜索范围。搜索范围设置为起始BV指向的点的水平垂直方向[-M,M]范围，然后上侧更新为-min(BV指向的点的垂直坐标，M)；左侧更新为-min(BV指向的点的水平坐标，M)；下侧更新为min(图像高-BV指向的点的垂直坐标-当前块高,M)；右侧更新为min(图像块-BV指向的点的垂直坐标-当前块宽,M)；其中M可选取32和64。(c)计算起始BV的cost，以起始BV作为最佳BV。(d)搜索范围为起始BV指向位置的正上方、正左方、正下方和正右方的已编码块，搜索方向由远及近，如下图7所示，搜索步长为整像素，搜索不能超过(b)中的搜索范围，搜索块内所有像素需要符合IBC预测方法规范性限制。通过比较cost，更新当前块的最佳BV，并记录当前的BVP索引。搜索过程中如果某BV对应的cost小于某阈值时，直接采用该BV作为当前块的最佳BV并记录当前的BVP索引，退出运动搜索过程。(e)对于当前块尺寸宽高都小于16的块，除了(d)中的十字搜索，还要在(b)中划定的搜索范围内进行全搜索，搜索步长为整像素，搜索块内所有像素需要符合IBC预测方法规范性限制。通过比较rdcost，最终得到当前块最佳BV，记录当前BVP的索引。搜索过程中如果某BV对应的cost小于某阈值时，直接采用该BV作为当前块的最佳BV并记录当前的BVP索引，退出运动搜索过程。
关于运动补偿部分，具体为：当前块根据最佳的BV通过像素插值或是像素拷贝获取的方式基于最佳匹配块获取预测值。将当前块原始像素值和预测值相减得到残差块，再然后对残差块进行变换量化、反量化反变换得到当前块的重建块。
为了方便对块矢量编码或节省编码比特，可能会对原始块矢量的值进行缩放，缩放的比例代表了块矢量精度。IBC中将遍历2种像素精度来标识BV、BVP和BVD。BV都是1/4像素精度存储的。对于BVD，当句法元素bvr_idx＝0时，表示BVD用整像素精度编码；当bvr_idx＝2时，表示BVD用4倍像素精度编码。
关于运动信息句法元素表达部分，IBC模式下存在运动矢量残差，所以需要传递BVD、BVD精度和BVP的索引index，来表示当前块运动搜索所需的所有信息。具体句法元素如下表6所示。其中，表格中粗体字代表句法元素。IbcCuFlag这个标识表明当前CU采用IBC模式。句法元素cvbp_index代表了BVP的索引index，句法元素abvr_index代表了BVD的精度，句法元素mv_diff_x_sign_bv和mv_diff_y_sign_bv代表了BVD的x轴分量和y轴分量的值。
表6第二帧内块复制预测模式一实施例的句法元素表
需要说明的是，无论是第一帧内块复制预测模式和第二帧内块复制预测模式，均存在应用条件限制，具体包括：(1)应用于宽和高都小于等于16的块；(2)参考块(匹配块)位于相邻左侧LCU和当前LCU的区域，把LCU按64*64区域大小进行平均划分，一个参考块的所有像素必须都来自同一个64*64区域；(3)参考块中所有像素必须是已经解码重建；(4)参考块如果有部分像素来自左侧相邻LCU，那么它的左上角所在的64*64区域坐标，当向右移动128到当前LCU中对应的64*64区域位置时，该当前LCU的该64*64区域的像素应该完全尚未解码重建。
S13：从第一代价值和第二代价值中选出最小代价值，以根据最小代价值选择对应的帧内块复制预测模式对当前块进行编码。
具体地，当第一代价值为最小代价值时，则根据第一代价值选择第一帧内块复制预测模式对当前块进行编码；当第二代价值为最小代价值时，则根据第二代价值选择第二帧内块复制预测模式对当前块进行编码。
需要说明的是，由于帧内块复制模式是与帧内预测模式、帧间预测模式相并列的模式，因此上述第一帧内块复制预测模式和第二帧内块复制预测模式的选择过程是帧内块复制(IBC)模式内部的选择过程。当上述帧内块复制模式内部选择完毕后，还需将选择结果和其他帧内预测模式、帧间预测模式比较，以在最外层选出一个最佳模式。
另外，由于S11步骤和S12步骤是两个相互独立的预测步骤，以上过程中S11步骤和S12步骤可以设置为先进行S11步骤后进行S12步骤，或者先进行S12步骤后进行S11步骤，或者S11步骤和S12步骤同时进行，均可实现本发明的效果，在此不作限制。
需要解释的是，在本发明中，由于运动矢量分为跨时域运动矢量或一个空域内的运动矢量，定义上述所提及的相关“运动矢量”均特指在同一帧内(即指在一个空域内)的矢量偏移。
综上所述，本发明提供的编码方法，提供了不同的第一帧内块复制预测模式和第二帧内块复制预测模式对当前块进行预测，获取第一帧内块复制预测模式下的第一代价值和第二帧内块复制预测模式下的第二代价值，通过比较第一代价值和第二代价值的大小，选出第一代价值和第二代价值中的最小代价值，进而根据最小代价值选择对应的帧内块复制预测模式对当前块进行编码，以选择最优的帧内块复制预测模式。并且，在本发明中，第一帧内块复制预测模式加入了IBC merge模式，该模式下运动信息只需要编码BVP的索引，可节省编码开销；另外，本发明在IBC merge模式下加入了UMVE技术，使得预测更加精确。
本发明还提供了一种编码装置，包括第一预测模块、第二预测模块和选择模块。其中，第一预测模块用于在第一帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第一帧内块复制预测模式下的第一代价值；第二预测模块用于在第二帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第二帧内块复制预测模式下的第二代价值；选择模块用于从所述第一代价值和所述第二代价值中选出最小代价值，以根据所述最小代价值选择对应的帧内块复制预测模式对当前块进行编码。
请参阅图8，本发明还提供了一种视频编码设备，包括处理器41、存储器42和通信电路43，处理器41分别耦接存储器42和通信电路43，且处理器41、存储器42和通信电路43工作时可实现上述任一实施例中的视频编码方法。
具体而言，处理器41用于控制其自身以及存储器42以实现上述任一标定方法实施例中的步骤。处理器41还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器41可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器41还可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。另外，处理器41可以由多个集成电路芯片共同实现。
此外，请参阅图9，本发明还提供了一种存储装置60，该存储装置60存储有能够被处理器运行的程序指令600，程序指令600用于实现上述任一实施例中的视频编码方法。即上述编码方法以软件形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可存储在一个电子设备可读取的存储装置60中，该存储装置60可以是U盘、光盘或者服务器等。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种视频编码方法，其特征在于，所述视频编码方法包括：
在第一帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第一帧内块复制预测模式下的第一代价值；
在第二帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，以获取第二帧内块复制预测模式下的第二代价值，第二帧内块复制预测模式包括如下部分：构建BVP候选列表、运动估计、运动补偿、块矢量精度、运动信息句法元素；
从所述第一代价值和所述第二代价值中选出最小代价值，以根据所述最小代价值选择对应的帧内块复制预测模式对当前块进行编码；
所述获取所述当前块在第一帧内块复制预测模式下的候选列表，包括：
获取所述当前块之前的已编码块的历史块预测矢量列表，所述历史块预测矢量列表至少包括部分历史块预测矢量；
利用所述历史块预测矢量列表、所述当前块周围的空域已编码块对应的空域运动矢量、以及若干预设固定运动矢量构建所述候选列表，其中，所述预设固定运动矢量包括（-width,0），（0,-height）；width为所述当前块的宽，height为所述当前块的高。
2.根据权利要求1所述的视频编码方法，其特征在于，所述在第一帧内块复制预测模式下对当前块进行预测，包括：
获取所述当前块在第一帧内块复制预测模式下的候选列表，所述候选列表包括多个候选运动矢量；
对所述多个候选运动矢量分别进行预测，以获取对应所述多个候选运动矢量的多个第三代价值；
将最小的所述第三代价值对应的候选运动矢量作为最佳运动矢量；
基于所述最佳运动矢量对所述当前块进行编码。
3.根据权利要求2所述的视频编码方法，其特征在于，所述获取所述当前块在第一帧内块复制预测模式下的候选列表，包括：
基于高级运动矢量表达技术调整所述候选列表。
4.根据权利要求3所述的视频编码方法，其特征在于，所述利用所述历史块预测矢量列表、所述当前块周围的空域已编码块对应的空域运动矢量、以及若干预设固定运动矢量构建所述候选列表，包括：
按照所述历史块预测矢量列表的排列顺序、或按照所述历史块预测矢量列表中相同历史块预测矢量出现的次数，从所述历史块预测矢量列表中选取至少部分历史块预测矢量添加至所述候选列表，所述候选列表中的所述候选运动矢量部分为所述历史块预测矢量或全部为所述历史块预测矢量；和/或， 按照所述空域已编码块的位置、扫描顺序从所述空域运动矢量中选取至少部分空域运动矢量添加至所述候选列表，所述候选列表中的所述候选运动矢量部分为所述空域运动矢量或全部为所述空域运动矢量；和/或，
设定若干所述预设固定运动矢量，并将所述预设固定运动矢量添加至所述候选列表，所述候选列表中的所述候选运动矢量部分为所述预设固定运动矢量或全部为所述预设固定运动矢量。
5.根据权利要求3所述的视频编码方法，其特征在于，基于高级运动矢量表达技术调整所述候选列表，包括：
按照第一预设方案、第二预设方案或第三预设方案获取预定数量的基础运动矢量，并将所述基础运动矢量填充至基础运动矢量列表；
基于所述基础运动矢量按照预设偏移方向及预设偏移步长进行偏移，以获得对应所述基础运动矢量的扩展运动矢量；
将所述扩展运动矢量添加至所述候选列表。
6.根据权利要求5所述的视频编码方法，其特征在于，所述按照第一预设方案获取预定数量的基础运动矢量，并将所述基础运动矢量填充至基础运动矢量列表，包括：
按照预设顺序扫描所述当前块周围的空域已编码块，以获取第一基础运动矢量，并将所述第一基础运动矢量填充至所述基础运动矢量列表，所述基础运动矢量列表中的所述基础运动矢量部分为所述第一基础运动矢量或全部为所述第一基础运动矢量。
7.根据权利要求5所述的视频编码方法，其特征在于，按照所述第二预设方案获取预定数量的基础运动矢量，并将所述基础运动矢量填充至基础运动矢量列表，包括：
从所述候选列表中按照预设规则选取候选运动矢量作为第二基础运动矢量，并将所述第二基础运动矢量填充至所述基础运动矢量列表，所述基础运动矢量列表中的基础运动矢量部分为所述第二基础运动矢量或全部为所述第二基础运动矢量。
8.根据权利要求5所述的视频编码方法，其特征在于，按照所述第三预设方案获取预定数量的基础运动矢量，并将所述基础运动矢量填充至基础运动矢量列表，包括：
设定若干预设固定基础运动矢量，并将所述预设固定基础运动矢量填充至所述基础运动矢量列表，所述基础运动矢量列表中的基础运动矢量部分为所述预设固定基础运动矢量或全部为所述预设固定基础运动矢量。
9.根据权利要求5所述的视频编码方法，其特征在于，所述对所述基础运动矢量按照预设偏移方向及预设偏移步长进行偏移，以获得对应所述基础运动矢量的扩展运动矢量，包括：
所述预设偏移方向设定为从上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八个方向中选取的任意个方向；
所述预设偏移步长按照整像素的倍数、预设倍数阈值或前一帧中各编码单元的偏移步长平均值选取合适的偏移步长表设定。
10.根据权利要求6所述的视频编码方法，其特征在于，所述基于高级运动矢量表达技术调整所述候选列表，还包括：
传输控制通过高级运动矢量表达方式调整所述候选列表步骤开关的第一句法元素；
在按照第一预设方案获取所述基础运动矢量情况下，确认所述基础运动矢量的数量大于1，则传输所述基础运动矢量的索引、所述预设偏移方向的索引、以及所述预设偏移步长的索引；确认所述基础运动矢量的数量等于1，则传输所述预设偏移方向的索引和所述预设偏移步长的索引。
11.根据权利要求7所述的视频编码方法，其特征在于，所述基于高级运动矢量表达技术调整所述候选列表，还包括：
传输用于控制通过高级运动矢量表达方式调整所述候选列表步骤开关的第一句法元素；
在按照第二预设方案获取所述基础运动矢量情况下，则传输所述最佳运动矢量的索引、所述预设偏移方向的索引、以及所述预设偏移步长的索引。
12.根据权利要求2所述的视频编码方法，其特征在于，所述视频编码方法还包括：
传输用于控制所述第一帧内块复制预测模式开关的第二句法元素、及所述候选运动矢量的索引。
13.一种视频编码设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和通信电路，处理器分别耦接存储器和通信电路，且处理器、存储器和通信电路工作时可实现权利要求1-12任一项所述的视频编码方法。
14.一种存储装置，其特征在于，存储有程序指令，所述程序指令能够被处理器执行以实现权利要求1至12任一项所述的视频编码方法。
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