CN113489974A - 帧内预测方法、视频/图像编解码方法及相关装置 - Google Patents

帧内预测方法、视频/图像编解码方法及相关装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供帧内预测方法、视频/图像编解码方法及相关装置。该帧内预测方法包括：确定多个分量块中除第一分量块以外的至少两个分量块的值，确定利用至少两个分量块中各个分量块预测第一分量块的预测模型；采用各个分量块的值和各个分量块对应的预测模型预测第一分量块，得到第一分量块对应于各个分量块的预测值；将第一分量块对应于各个分量块的预测值进行加权融合，得到第一分量块的预测值。本申请可提高帧内预测准确率，以及提高编解码效率。

Description

帧内预测方法、视频/图像编解码方法及相关装置
技术领域
本申请涉及视频编解码技术领域，特别是涉及帧内预测方法、视频/图像编解码方法及相关装置。
背景技术
由于视频图像数据量比较大，通常需要对其进行编码压缩，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。
在视频编解码过程中，需利用帧内预测方法或帧间预测方法确定当前块的预测值。但是现有的帧内预测方法还存在一定的问题，例如现有跨分量帧内预测模式中仅使用一个模型进行预测，导致一整个块采用同一个模型造成预测结果产生一定的预测误差，从而编解码效率变低。
发明内容
本申请提供帧内预测方法、视频/图像编解码方法及相关装置，以解决现有帧内预测方法导致编解码效率变低的问题。
为解决上述问题，本申请提供一种帧内预测方法，用于对具有多个分量块的图像块的第一分量块进行预测，该方法包括：
确定多个分量块中除第一分量块以外的至少两个分量块的值，确定利用至少两个分量块中各个分量块预测第一分量块的预测模型；
采用各个分量块的值和各个分量块对应的预测模型预测第一分量块，得到第一分量块对应于各个分量块的预测值；
将第一分量块对应于各个分量块的预测值进行加权融合，得到第一分量块的预测值。
其中，至少两个分量块包括亮度分量块，第一分量块为第一色度分量块，采用各个分量块的值和各个分量块对应的预测模型预测第一分量块，得到第一分量块对应于各个分量块的预测值的步骤包括：
将亮度分量块下采样到与第一色度分量块相同的大小，得到下采样块；将下采样块代入到亮度分量块对应的预测模型中，以得到第一色度分量块对应于亮度分量块的预测值；或，
将亮度分量块代入到亮度分量块对应的预测模型中，得到第一色度分量块对应于亮度分量块的临时预测块；将临时预测块下采样到与第一色度分量块相同的大小，得到第一色度分量块对应于亮度分量块的预测值。
其中，将第一分量块对应于各个分量块的预测值进行加权融合的步骤包括：
将第一分量块对应于各个分量块的预测值进行加权平均，得到第一分量块的预测值。
其中，图像块包括亮度分量块、第一色度分量块和第二色度分量块，第一分量块为第一色度分量块，将第一分量块对应于各个分量块的预测值进行加权融合，得到第一分量块的预测值的步骤包括：
将第一色度分量块对应于亮度分量块的预测值和第一分量块对应于第二色度分量块的预测值进行加权平均，得到第一色度分量块的预测值。
其中，确定利用至少两个分量块中各个分量块预测第一分量块的预测模型的步骤包括：
从图像块的编码码流中解码出各个分量块对应的预测模型参数；或，
利用各个分量块的邻近参考像素的值和第一分量块的邻近参考像素的值推导出各个分量块对应的预测模型参数；
将各个分量块对应的预测模型参数代入到预测模型中，得到各个分量块对应的预测模型。
其中，采用各个分量块的值和各个分量块对应的预测模型预测第一分量块，得到第一分量块对应于各个分量块的预测值的步骤包括：
采用各个分量块的预测值和各个分量块对应的预测模型预测第一分量块，得到第一分量块对应于各个分量块的预测值；或，
采用各个分量块的重建值和各个分量块对应的预测模型预测第一分量块，得到第一分量块对应于各个分量块的预测值。
为解决上述问题，本申请提供一种帧内预测方法，用于对具有多个分量块的图像块的第一分量块进行预测，该方法包括：
确定多个分量块中除第一分量块以外的第二分量块的预测块，确定由第二分量块预测第一分量块的预测模型；
采用第二分量块的预测块和预测模型预测第一分量块，得到第一分量块的预测块。
其中，帧内预测方法应用于视频解码中，方法还包括：从图像块的编码码流解码并确定出第一分量块的残差块；将第一分量块的残差块和第一分量块的预测块相加，得到第一分量块的重建块；或，
帧内预测方法应用于视频编码中，方法还包括：将第一分量块的原始块和第一分量块的预测块相减，得到第一分量块的残差块。
其中，第一分量块为U分量块，第二分量块为V分量块；
第一分量块为V分量块，第二分量块为U分量块。
其中，第一分量块为V分量块，第二分量块为Y分量块；
第一分量块为U分量块，第二分量块为Y分量块。
其中，采用第二分量块的预测块和预测模型预测第一分量块，得到第一分量块的预测块的步骤包括：
将第二分量块下采样到与第一分量块相同的大小，得到下采样块；将下采样块代入到预测模型中，以得到第一分量块的预测块；或，
将第二分量块代入到预测模型中，得到第一分量块的临时预测块；将第一分量块的临时预测块下采样到与第一分量块相同的大小，得到第一分量块的预测值。
其中，确定由第二分量块预测第一分量块的预测模型的步骤包括：
确定由第二分量块预测第一分量块的预测模型的参数；
将预测模型参数代入到预测模型模板中，得到预测模型。
其中，帧内预测方法应用于视频解码中，确定由第二分量块预测第一分量块的预测模型的参数的步骤包括：
从图像块的编码码流中解码出预测模型参数；或，
从图像块的编码码流中解码出预测模式索引，基于预测模式索引确定第一分量块的邻近参考像素和第二分量块的邻近参考像素，利用第二分量块的邻近参考像素的值和第一分量块的邻近参考像素的值推导出预测模型参数。
为解决上述问题，本申请提供一种帧内预测方法，用于对具有多个分量块的图像块的第一分量块进行预测，该方法包括：
确定多个分量块中除第一分量块以外的第二分量块的预测块或重建块，确定由第二分量块预测第一分量块的预测模型，其中第一分量块和第二分量块的大小相同；
采用第二分量块的预测块或重建块以及预测模型预测第一分量块，得到第一分量块的预测块。
其中，第一分量块为U分量块，第二分量块为V分量块；
第一分量块为V分量块，第二分量块为U分量块。
为解决上述问题，本申请提供一种视频/图像编解码方法，该方法包括：
基于上述的帧内预测方法确定当前块的最佳预测值；
基于最佳预测值对当前块进行编码或解码。
为解决上述问题，本申请提供一种编码器，编码器包括处理器；处理器用于执行指令以实现上述方法的步骤。
为解决上述问题，本申请提供一种解码器，解码器包括处理器；处理器用于执行指令以实现上述方法的步骤。
为解决上述问题，本申请提供一种计算机存储介质，其上存储有指令/程序数据，指令/程序数据被执行时实现上述方法的步骤。
本申请的方法是：该帧内预测方法通过至少两个分量块综合预测第一分量块，且至少两个分量块均采用各自的预测模型预测第一分量块，且将至少两个分量块预测得到的多个预测块进行加权融合以得到第一分量块的预测值，避免一整个块采用同一个模型会对预测结果产生一定的预测误差，可以提高帧内预测准确率，以及提高编解码效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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方式，对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。
图1是帧内预测模式的索引示意图；
图2是本申请帧内预测方法一实施方法的流程示意图；
图3是本申请帧内预测方法一实施例的实施方式示意图；
图4是本申请帧内预测方法中邻近参考像素采样一实施方式的示意图；
图5是本申请帧内预测方法中邻近参考像素采样另一实施方式的示意图；
图6是本申请帧内预测方法中邻近参考像素采样又一实施方式的示意图；
图7是本申请帧内预测方法中邻近参考像素采样再一实施方式的示意图；
图8是本申请帧内预测方法另一实施方法的流程示意图；
图9是本申请帧内预测方法另一实施例的实施方式示意图；
图10是本申请帧内预测方法中邻近参考像素采样一实施例的示意图；
图11是本申请帧内预测方法中邻近参考像素采样另一实施例的示意图；
图12为本申请视频/图像编解码方法一实施方式的流程示意图；
图13为本申请编码器一实施方式的结构示意图；
图14是本申请解码器一实施方式的结构示意图；
图15是本申请计算机存储介质一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供的帧内预测方法、视频/图像编解码方法及相关装置做进一步详细描述。
本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施方式”意味着，结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施方式中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施方式，也不是与其它实施方式互斥的独立的或备选的实施方式。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，在不冲突的情况下，本文所描述的实施方式可以与其它实施方式相结合。
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。目前帧内预测模式包括DC、Planar和多种角度模式三类，其中2～N表示角度模式。除了上述模式，针对非正方形块长边相邻的参考像素比短边相邻的参考像素相关性更强的情况，增加了一些宽角度模式，可以使参考像素尽量选取为紧邻长边一侧的参考像素。如图1所示，2-66为普通角度模式，角度模式-13～1和67～81为宽角度模式，分别代表了不同的预测方向。
另外，在帧内预测中，还增加了跨分量预测模式。例如VVC(通用视频编码标准，versatile video coding)的CCLM(跨分量线性模型，cross-component linear model)和AVS3(音视频编码标准3，Audio Video coding Standard3)的TSCPM(两步色度帧内预测，Two-Step Cross-component Prediction)和PMC。
其中，CCLM模式是利用图像中分量间的相关性进行帧内预测，具体是采用Y分量重建值来预测Cb或Cr分量，可以降低分量间的冗余。CCLM模式可包括LM、LM_L和LM_T。
TSCPM模式与CCLM模式一样，也是利用亮度预测块重建值预测相应位置的色度预测块。
PMC模式是利用Y分量的重建值、U分量的重建值以及推算出来的一个预测模型预测V分量。在PMC模式中，U分量是通过TSCPM的相应模式预测得到的，其中PMC模式对应于TSCPM模式、PMC_L模式对应于TSCPM_L模式，PMC_T模式对应于TSCPM_T模式。
如图2所示，图2为本申请基于跨分量预测模式的帧内预测方法第一实施方式的流程示意图，本申请的帧内预测方法用于对具有多个分量块的图像块的第一分量块进行预测，本申请的帧内预测方法可以包括以下步骤。需要注意的是，以下步骤编号仅用于简化说明，并不旨在限制步骤的执行顺序，本实施方式的各步骤可以在不违背本申请技术思想的基础上，任意更换执行顺序。
S101：确定多个分量块中除第一分量块以外的第二分量块的值。
可以先确定与第一分量块不同的第二分量块的值，以便后续基于第二分量块的值和预测模型预测第一分量块，以得到第一分量块的预测值。
其中，第一分量块和第二分量块分别对应于当前帧的同一区域的第一分量和第二分量。其中，假设当前帧为YUV格式，第二分量可以为Y分量、U分量或V分量，而第一分量为与第二分量不同的分量即可。例如，第二分量为Y分量，第一分量可为U分量或V分量。又例如，第二分量为U分量，第一分量可为V分量。另例如，第二分量为V分量，第一分量可为U分量。
在第一实现方式中，上述的“第二分量块的值”可以指“第二分量块的重建值”。即可以先对第二分量块进行预测，以得到第二分量块的预测值；然后再将第二分量块的预测值和残差块相加得到第二分量块的重建值；接着基于第二分量块的重建值预测第一分量块，以得到第一分量块的预测值。
在第二实现方式中，上述的“第二分量块的值”也可以指“第二分量块的预测值”。如图3所示，即可以对第二分量块进行预测，以得到第二分量块的预测值；接着基于第二分量块的预测值预测第一分量块，以得到第一分量块的预测值。目前的跨分量预测模式都是采用第二分量块重建块预测第一分量块，以得到第一分量块的预测块，即采用第一实现方式预测第一分量块，这样需要等待第二分量块重建结束后才能对第一分量块进行预测，等待第二分量块重建结束的时间也算作解码时间和编码时间的一部分，从而会导致视频编解码效率较低。而本实现方式直接利用第二分量块的预测值预测第一分量块，无需等待第二分量块重建结束，可以节省解码时间和编码时间，可以提高视频编解码效率，且在对编解码效率影响不大的情况下降低了编解码的复杂度。
可以理解的是，若在视频编码中执行本申请的帧内预测方法，可在对图像块编码时将第二分量块的值的类型编码到码流中，以便让解码端使用相同类型的值预测第一分量块。或者在其他实施例中，编码端和解码端规定预测使用的第二分量块的值的类型，这样无需将第二分量块的值的类型编码到码流中。
S102：确定利用第二分量块预测第一分量块的预测模型。
可以确定利用第二分量块预测第一分量块的预测模型，以便后续基于第二分量块的值和预测模型预测第一分量块，以得到第一分量块的预测值。
其中，预测模型可如下述公式所示：
pred(i,j)＝α*rec(i，j)+β；
其中，若第一分量块的大小和第二分量块的大小相同，rec(i,j)是第二分量块的值，pred(i，j)是预测得到的第一分量块的预测值；若第二分量块的宽和高均大于第一分量块的宽和高，rec(i，j)可是第二分量块下采样至第一分量块相同大小时的值，pred(i,j)可是预测得到的第一分量块的预测值；或者若第二分量块的宽和高均大于第一分量块的宽和高，rec(i,j)可是第二分量块的值，pred(i,j)可是第一分量块的临时预测值；α和β是预测模型参数。其中，α和β是通过第一分量块及第二分量块各自的邻近参考像素(左边和/或上边)计算得到。
可选地，步骤S102可以包括：确定第二分量块预测第一分量块的预测模型参数；将预测模型参数代入到模型中，以得到预测模型。
其中，可以通过下述方法确定预测模型参数，当然不限于此。
在一实现方式中，可利用CCLM模式中预测模型参数的确定方法，确定利用第二分量块预测第一分量块的预测模型参数。
A.先获取第一分量块和第二分量块各自的邻近参考像素。
其中，不同的预测模式下，α和β采用不同的邻近参考像素进行计算，具体如下：
(a)LM模式下邻近参考像素获取
对第一分量块和第二分量块各自的左侧和上方的参考像素进行采样。如图4所示，当第二分量块为亮度块，第一分量块为色度块时，为了让亮度采样点与色度采样点一一对应，亮度将每两点取一点。若图像块为矩形块时，较长边缘需要进一步下采样，使其与短边缘的下采样数相同。如果图像块的左侧和上边的参考像素全部无法获取，α＝0，β＝(1<<BitDepth)>>1，其中BitDepth＝10。
(b)LM_L模式下邻近参考像素获取
对第一分量块和第二分量块各自的左侧的参考像素进行采样。其中，左侧方的采样点个数可扩展为高的两倍。如图5所示，当第二分量块为亮度块，第一分量块为色度块时，为了让亮度采样点与色度采样点一一对应，亮度将每两点取一点。如果左侧参考点全部无法获取，α＝0，β＝(1<<BitDepth)>>1，其中BitDepth＝10。
(c)LM_T模式下邻近参考像素获取
对第一分量块和第二分量块各自的上方的参考像素进行采样。其中，上方的采样点个数扩展为宽的两倍。如图6所示，当第二分量块为亮度块，第一分量块为色度块时，为了让亮度采样点与色度采样点一一对应，亮度将每两点取一点。如果上方参考点全部无法获取，α＝0，β＝(1<<BitDepth)>>1，其中BitDepth＝10。
B.基于第一分量块和第二分量块各自的邻近参考像素确定预测模型参数。
如果无法获取到第一分量块和第二分量块各自的邻近参考像素，α＝0，β＝(1<<BitDepth)>>1，其中BitDepth＝10。
如果可以获取到第一分量块和第二分量块各自的邻近参考像素，从第二分量块的所有邻近参考像素中选取4个邻近参考像素，然后在这4个邻近参考像素中选出值最小的两个点
Figure BDA0003146446240000101
和
Figure BDA0003146446240000102
其对应的第一分量块的邻近参考像素为
Figure BDA0003146446240000103
和
Figure BDA0003146446240000104
选出值最大的两个点
Figure BDA0003146446240000105
和
Figure BDA0003146446240000106
其对应的第一分量块的邻近参考像素
Figure BDA0003146446240000107
和
Figure BDA0003146446240000108
并计算：
Figure BDA0003146446240000109
Figure BDA00031464462400001010
接着通过下述公式计算出预测模型参数α和β：
Figure BDA00031464462400001011
β＝yA-αxA。
其中，从第二分量块的所有邻近参考像素中选取4个邻近参考像素的规则如下：
[a]当为LM模式时,如果图像块左侧和上边的块都存在，则选取[W/4,-1],[3W/4,-1],[-1,H/4],[-1,3H/4]四个点；如果只有左侧或是上边块存在，则不存在的一边填存在一边的像素，组成4个点。
[b]当为LM_L模式时，选取[-1,(W+H)/8],[-1,3(W+H)/8],[-1,5(W+H)/8],[-1,7(W+H)/8]四个点。
[c]当为LM_T模式时，选取[(W+H)/8,-1],[3(W+H)/8,-1],[5(W+H)/8,-1],[7(W+H)/8,-1]四个点。
其中本申请中的W和H分别为图像块的宽和高。
在另一实现方式中，可利用TSCPM模式中预测模型参数的确定方法，确定利用第二分量块预测第一分量块的预测模型参数。
A.先获取第一分量块和第二分量块各自的邻近参考像素，即从图像块的相邻块中选取多个像素点对。
其中，根据图像块的相邻块的像素的可用性可分为以下几种情况：
如果图像块的正上侧和正左侧像素均“可用”，则2个像素点对从上侧选择，2个像素点对从左侧选择。位置分别为：上方0位置(即图7中的U(0)像素)、上方的idxW位置(即图7中的U(6)像素)、左侧的0位置(即图7中的L(0)像素)和左侧的idxH位置(即图7中的L(3)像素)，其中，idxW和idxH的计算公式为：
Figure BDA0003146446240000111
Figure BDA0003146446240000112
如果图像块只有上侧可用，则4个像素点对均从正上侧选择，选择的位置相对宽为：0/4，1/4，2/4，3/4处的位置；
如果图像块只有左侧可用，则4个像素点对均从正左侧选择，选择的位置相对高为：0/4，1/4，2/4，3/4处的位置；
如果左侧和上方块都不可用，则使用默认预测。这时α等于0，β等于1<<(BitDepth-1)。
B.基于第一分量块和第二分量块各自的邻近参考像素确定预测模型参数。
将第一分量块的邻近参考像素作为自变量x，色度参考像素作为y，且假设x和y的关系等同于第一分量块和第二分量块之间的关系，均为y＝αx+β。
在获取了4个邻近参考像素对之后，将4个邻近参考像素值按大小排序，分别计算两个像素值小的邻近参考像素均值，以及两个像素值大的邻近参考像素均值。记第二分量块的邻近参考像素的两个均值为xmin和xmax，记第一分量块的邻近参考像素的两个均值为ymin和ymax，则满足关系：
ymin＝α*xmin+β
ymax＝α*xmax+β
导出模型参数值为：
Figure BDA0003146446240000113
β＝ymin-α*xmin
其中对于除法采用移位查表的方式操作。
可以理解的是，若在视频编码中执行本申请的帧内预测方法，可在对图像块编码时将推导出的预测模型参数编码到码流中，以便让解码端使用相同的预测模型预测第一分量块。或者在其他实施例中，可以在图像块编码时将预测模式编码到码流中，以将预测模式传输给解码端，以让解码端知晓本申请采用的是LM、LM_L或LM_T等预测模式中的哪一种预测模式，从而解码端使用相同的预测模式推导出利用第二分量块预测第一分量块的预测模型，以保证解码端和编码端使用同样的预测模型预测第一分量块。
另外，在步骤S102的计算预测模型参数过程中，可以使第一分量块的邻近参考像素的值的类型(值的类型可为重建值或预测值)和第二分量块的邻近参考像素的值的类型保持统一。例如，选用第一分量块的邻近参考像素的重建值和第二分量块的邻近参考像素的重建值计算预测模型参数。又例如，选用第一分量块的邻近参考像素的预测值和第二分量块的邻近参考像素的预测值计算预测模型参数。当然，在其他实施例中，第一分量块的邻近参考像素的值的类型(类型可为重建值或预测值)和第二分量块的邻近参考像素的值的类型可不统一。
为了提高预测准确率，在确定预测模型时，第二分量块的邻近参考像素的值的类型和步骤S101中计算的第二分量块的值的类型可以相同。例如，假设步骤S101计算的第二分量块的值为第二分量块的预测值，步骤S102中利用第二分量块的邻近参考像素的预测值计算预测模型参数。
S103：基于第二分量块的值和预测模型得到第一分量块的预测值。
得到第二分量块的值和预测模型之后，可以基于第二分量块的值和预测模型预测第一分量块，以得到第一分量块的预测值。
在一实现方式中，若第一分量块的大小和第二分量块的大小相同，即第一分量块的宽和高均分别等同于第二分量块的宽和高，可以将第二分量块的值代入到步骤S102得到的预测模型中，以得到第一分量块的预测值，这样在第一分量块和第二分量块的大小相同的情况下，利用第二分量块预测第一分量块时，在预测的过程中无需进行下采样或结合滤波的下采样过程，避免上下采样过程造成的预测误差以及耗时增加，节约了预测时间，提高了帧内预测准确率，降低了编解码端复杂度。
在另一实现方式中，若第二分量块的宽和高均大于第一分量块的宽和高，且步骤S102中rec(i,j)是第二分量块下采样至第一分量块相同大小时的值，那可以先将第二分量块下采样至第一分量块相同大小，得到第二分量块的下采样块；然后将下采样块代入到步骤S102得到的预测模型中，以得到第一分量块的预测值。
在又一实现方式中，若第二分量块的宽和高均大于第一分量块的宽和高，且步骤S102中pred(i,j)是第一分量块的临时预测值，那可以先将第二分量块代入到步骤S102得到的预测模型中，以得到第一分量块的临时预测块；然后再将第一分量块的临时预测块下采样至第一分量块相同大小，得到第一分量块的预测值。
其中，本申请可以通过2抽头下采样滤波器、3抽头下采样滤波器、5抽头下采样滤波器或6抽头下采样滤波器等下采样滤波器，将第二分量块或第一分量块的临时预测块下采样至第一分量块相同大小。示例性地，在下采样后像素i＝0或j＝0的位置应用3抽头下采样滤波器进行下采样，可以在其他位置使用5抽头下采样滤波器进行下采样。又例如，可以在下采样后像素i＝0的位置应用2抽头下采样滤波器进行下采样，可以在其他位置使用6抽头下采样滤波器进行下采样。
其中，2抽头下采样滤波器的计算公式可为：
M[i,j]＝(N[2i,2j]+N[2i,2j+1])＞＞1；
3抽头下采样滤波器的计算公式可为：
M(i,j)＝[N(2i-1,2j)+2*N(2i,2j)+N(2i+1,2j)+2]＞＞2；
5抽头下采样滤波器的计算公式可为：
M(i,j)＝[N(2i,2j-1)+N(2i-1,2j)+4*N(2i,2j)+N(2i+1,2j+N2i,2j+1+4＞＞3；
6抽头下采样滤波器的计算公式可为：
M(i,j)＝[2*N(2i,2j)+2*N(2i,2j+1)+N(2i-1,2j)+N(2i+1,2j)+N(2i-1,2j+1)+N(2i+1,2j+1)+4]＞＞3。
其中，在步骤S102中rec(i,j)是第二分量块下采样至第一分量块相同大小时的值的情况下，M(i,j)＝rec(i,j)，N(i,j)代表第二分量块中像素点(i,j)的值；而在步骤S102中pred(i,j)是第一分量块的临时预测值情况下，N(i,j)＝pred(i,j)，M(i,j)为第一分量块中像素点(i,j)的预测值。
此外，若上述帧内预测方法应用于视频解码中，基于上述帧内预测方法得到第一分量块的预测块之后，可以将基于从图像块的编码码流中解码得到的残差重建出第一分量块的残差块和第一分量块的预测块相加，以得到第一分量块的重建块。
若上述帧内预测方法应用于视频编码中，基于上述帧内预测方法得到第一分量块的预测块之后，可以将第一分量块的原始块和第一分量块的预测块相减，将得到的值作为第一分量块的残差块。
此外，上述实施方式中的第二分量块的数量可以为多个，即可通过多个第二分量块综合预测第一分量块。
但是本申请考虑到目前采用多个分量对其他分量进行预测的方法中，是通过一些方法产生一个模型进行预测，没有采用多个预测块融合的方法，由于一整个块采用同一个模型会对预测结果产生一定的预测误差。
为了提高帧内预测的精度和效率，本申请提出一种帧内预测方法，该帧内预测方法通过至少两个分量块综合预测第一分量块，且至少两个分量块均采用各自的预测模型预测第一分量块，且将至少两个分量块预测得到的多个预测块进行加权融合以得到第一分量块的预测值，避免一整个块采用同一个模型会对预测结果产生一定的预测误差，可以提高帧内预测准确率，以及提高编解码效率。具体请参阅图8，图8是本申请对帧内预测方法第二实施方式的流程示意图。本实施方式帧内预测方法包括以下步骤。
S201：确定多个分量块中除第一分量块以外的至少两个分量块的值，确定利用至少两个分量块中各个分量块预测第一分量块的预测模型。
可以确定多个分量块中除第一分量块以外的至少两个分量块的值，并确定利用至少两个分量块中各个分量块预测第一分量块的预测模型，以便利用至少两个分量块中各个分量块的值和对应的预测模型预测第一分量块，得到第一分量块对应于各个分量块的预测值；接着可以将第一分量块对应于至少两个分量块的预测值进行加权融合，得到第一分量块的预测值。
可以理解的是，本申请所述的“除第一分量块以外的至少两个分量块”是指从多个分量块中选取的除第一分量块以外的至少两个分量块。例如，若图像块具有4个分量块，则至少两个分量块可以是除第一分量块以外的2个分量块，也可以是除第一分量块以外的3个分量块。
并且本实施方式中，各个分量块的值可以是各个分量块的预测值或重建值。另外，所选取的用于预测第一分量块的所有分量块的值的类型可以统一，当然也可以不统一。例如，假设第一分量块所属图像的格式为YUV格式，第一分量块为U分量块，至少两个分量块包括Y分量块和V分量块，Y分量块的值可以是Y分量块的重建值，V分量块的值可以是V分量块的预测值。
具体地可通过步骤S102中的方法确定利用至少两个分量块中各个分量块预测第一分量块的预测模型。
在确定各个分量块对应的预测模型时，待确定预测模型的分量块和第一分量块的邻近参考像素的值的类型和步骤S201中计算的待确定预测模型的分量块的值的类型(值的类型是重建值或预测值)可以相同。例如，假设第一分量块所属图像的格式为YUV格式，第一分量块为U分量块，至少两个分量块包括Y分量块和V分量块，基于Y分量块的邻近参考像素的重建值和U分量块的邻近参考像素的重建值确定利用Y分量块预测U分量块的预测模型，并且在步骤S201中需要计算Y分量块的重建值。又例如，假设第一分量块所属图像的格式为YUV格式，第一分量块为V分量块，至少两个分量块包括Y分量块和U分量块，基于V分量块的邻近参考像素的预测值和U分量块的邻近参考像素的预测值确定利用U分量块预测V分量块的预测模型，并且在步骤S201中需要计算U分量块的预测值。
S202：基于各个分量块的值和各个分量块对应的预测模型，计算得到第一分量块对应于各个分量块的预测值。
可以利用至少两个分量块中各个分量块的值和对应的预测模型预测第一分量块，得到第一分量块对应于各个分量块的预测值。
可通过步骤S103中的方法，利用至少两个分量块中各个分量块的值和对应的预测模型预测第一分量块，从而得到第一分量块对应于各个分量块的预测值，在此不做赘述。
S203：将第一分量块对应于至少两个分量块的预测值进行加权融合，得到第一分量块的预测值。
可以将第一分量块对应于至少两个分量块的预测值进行加权融合，以得到第一分量块的预测值。
可选地，在步骤S203中，可以将第一分量块对应于至少两个分量块的预测值进行加权平均，得到第一分量块的预测值。其中，第一分量块对应于各个分量块的预测值的加权系数可以根据实际情况进行设定，在此不做限制，例如第一分量块对应于各个分量块的预测值的加权系数可以等于至少两个分量块中分量块的总数的倒数。
例如，假设图像块所属图像帧为YUV格式，第一分量块为图像块的V分量块，至少两个分量块为Y分量块和U分量块，在步骤S201中，可以确定Y分量块的值和U分块的值，并确定利用Y分量块预测V分量块的预测模型，确定利用U分量块预测V分量块的预测模型；在步骤S202中，基于Y分量块的值和利用Y分量块预测V分量块的预测模型对V分量块进行预测，得到V分量块对应于Y分量块的预测值，将U分量块的值代入到利用U分量块预测V分量块的预测模型中，得到V分量块对应于U分量块的预测值；在步骤S203中，将V分量块对应于Y分量块的预测值和V分量块对应于U分量块的预测值进行加权融合，得到V分量块的预测值。
又例如，假设图像块所属图像帧为YUV格式，第一分量块为图像块的U分量块，至少两个分量块为Y分量块和V分量块，在步骤S201中，可以确定Y分量块的值和V分块的值，并确定利用Y分量块预测U分量块的预测模型，确定利用V分量块预测U分量块的预测模型；在步骤S202中，基于Y分量块的值和利用Y分量块预测U分量块的预测模型对U分量块进行预测，得到U分量块对应于Y分量块的预测值，将V分量块的值代入到利用V分量块预测U分量块的预测模型中，得到U分量块对应于V分量块的预测值；在步骤S203中，将U分量块对应于Y分量块的预测值和U分量块对应于V分量块的预测值进行加权融合，得到U分量块的预测值。
为便于编解码端使用相同的模式进行跨分量帧内预测，可以在编码码流中增加一个表示基于至少两个分量块预测第一分量块的模式的句法(例如，pred_mode)，用以标记预测关系。例如，pred_mode为0时表示不使用此种方法，pred_mode为1时表示采用Y和U预测V，pred_mode为2时表示采用Y和V预测U。
下面为更好说明本申请帧内预测方法，提供以下帧内预测具体实施例来示例性说明。其中，实施例1和实施例2是基于第二分量块的预测值预测第一分量块的两个具体实施例，实施例3是基于一色度块预测另一色度块的一个具体实施例，实施例4是利用至少两个分量块各自的预测模型预测第一分量块的一个具体实施例。具体如下：
实施例1：
对一个包含YCbCr三个分量的编码块的重建过程如下。采用Y分量预测Cb分量，同时采用Y分量预测Cr分量。其中Y分量预测Cb分量的过程如下，Y分量预测Cr分量同理。
如图9所示，在Y分量预测Cb分量的过程中，首先对Y分量的预测块predY进行下采样，得到与Cb分量相同大小的下采样块predY’后，采用编码端传输得到的预测模型参数α和β，根据公式得到Cb分量预测块predCb：
predCb(i,j)＝α*predY’(i,j)+β(1)
其中predCb(i,j)表示Cb分量(i,j)位置处的预测值，predY’(i,j)表示Y分量的下采样块(i,j)位置处的预测值。
将基于以上过程得到的各个分量的预测块和各个分量的残差块相加，即可得到Y分量、Cb分量以及Cr分量的重建块。
实施例2：
对一个包含YCbCr三个分量的编码块的重建过程如下。采用Y分量预测Cb分量，同时采用Y分量预测Cr分量。其中Y分量预测Cb分量的过程如下，Y分量预测Cr分量同理。
在Y分量预测Cb分量的过程中，采用推导的方式计算出预测模型参数α和β。
其中，预测模型参数α和β的推导方式如下所示，以16x8的图像块(色度8x4)为例子，利用图10中图像块的左侧1/4处和3/4处的参考像素的像素值计算模型参数：
设Y分量1/4处和3/4处的像素值分别为y1和y2，Cb分量1/4处和3/4处的像素值分别为c1和c2，则可求出预测参数：
α＝(c2-c1)/(y2-y1)；
β＝c1–α*y1；
利用预测模型参数和Y分量的预测块预测Cb分量的预测过程如下所示：
在Y分量预测Cb分量的过程中，对Y分量的预测块predY进行下采样，得到与Cb分量相同大小的下采样块predY’后，根据公式得到Cb分量预测块predCb：
predCb(i,j)＝a·predY’(i,j)+b；
其中predCb(i,j)表示Cb分量(i,j)位置处的预测像素值，predY’(i,j)表示Y分量的下采样块(i,j)位置处的预测值。
将基于以上过程得到的各个分量的预测块和各个分量的残差块相加，即可得到Y分量、Cb分量以及Cr分量的重建块。
实施例3：
对一个包含YUV三个分量的编码块的重建过程如下。首先重建出Y分量的重建块和U分量的重建块，接着采用U分量重建块预测V分量预测块，再结合V分量残差块重建出V分量重建块。
所采用的预测模型为：
predV(i,j)＝α*recU(i,j)+β
其中recU(i,j)表示U分量(i,j)位置处的重建像素值，predV(i,j)表示V分量(i,j)位置处的预测像素值。
解码过程如下所示(编解码端采用相同的方式计算预测模型参数α和β)：
(1)根据U分量的邻近参考像素和V分量的邻近参考像素计算预测模型参数
以图11中利用16x8图像块的U分量和16x8图像块的V分量的邻近参考像素计算预测模型参数为例，编解码端获取8x4的色度块的左侧1/4处和3/4处的参考像素的值，设U分量左侧1/4处和3/4处的像素值分别为u1和u2，V分量左侧1/4处和3/4处的像素值分别为v1和v2，则可求出预测参数：
α＝(v2-v1)/(u2-u1)；
β＝v1–α*u1；
(2)根据上述预测参数计算公式，基于U分量的重建像素值计算得到V分量的预测块。
(3)根据V分量的预测块和残差块重建出V分量重建块。
实施例4：
对一个包含YUV三个分量的编码块的重建过程如下。首先重建出Y分量的重建块recY和U分量的重建块recU。
利用Y分量与V分量左侧的1/4处和3/4处参考像素确定预测模型参数，如图10所示，由图10中标记的4个像素值确定预测模型参数α1和β1。
利用Y分量的重建块recY和预测模型生成V分量的临时预测块tempY，临时预测块的大小为16x8，所用的模型为：
tempY＝α1·recY+β1
由临时预测块tempY下采样得到8x4的预测块YpredV。
利用U分量与V分量左侧1/4处和3/4处参考像素确定预测模型，如图11所示，由图11中标记的4个像素值确定模型参数α2和β2。
利用U分量的重建块recU和预测模型生成U预测的预测块，所用的模型为：
UpredV＝α2*recU+β2
最终得到的预测块为predV＝A*YpredV+B*UpredV(A和B分别为YpredV和UpredV的权重系数，A和B为可设定的值，且A+B＝1)
此外，在如实施例2等可应用基于一色度块预测另一色度块的技术方案的场景中，可传输一个表示是否使用基于一色度块预测另一色度块的技术方案的句法(例如chroma_pred_flag)，其取值为1表示使用此种预测方法，其取值为0表示不使用此种预测方法。
如果使用色度分量间的预测方法，则需要一个句法(例如pred_component)标记是哪一个色度分量被预测。例如，取值为1表示U分量预测V分量，需要先得到U分量的重建值或预测值，其取值为0表示V分量预测U分量，需要先得到V分量的重建值或预测值。
请参阅图12，图12为本申请视频/图像编解码方法一实施方式的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实施例并不以图12所示的流程顺序为限。本实施方式中，视频/图像编解码方法包括以下步骤：
S301：基于上述任一种帧内预测方法确定当前块的最佳预测值。
S302：基于最佳预测值对当前块进行编码或解码。
请参阅图13，图13是本申请编码器一实施方式的结构示意图。本编码器10包括处理器12，处理器12用于执行指令以实现上述帧内预测方法和视频/图像编解码方法。具体实施过程请参阅上述实施方式的描述，在此不再赘述。
处理器12还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器12可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器12还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(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12也可以是任何常规的处理器等。
编解码系统10还可进一步包括存储器11，用于存储处理器12运行所需的指令和数据。
处理器12用于执行指令以实现上述本申请帧内预测方法和视频/图像编解码方法任一实施例及任意不冲突的组合所提供的方法。
请参阅图14，图14是本申请解码器一实施方式的结构示意图。本解码器20包括处理器22，处理器22用于执行指令以实现上述帧内预测方法和视频/图像编解码方法。具体实施过程请参阅上述实施方式的描述，在此不再赘述。
处理器22还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器22可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器22还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(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22也可以是任何常规的处理器等。
编解码系统20还可进一步包括存储器21，用于存储处理器22运行所需的指令和数据。
处理器22用于执行指令以实现上述本申请帧内预测方法和视频/图像编解码方法任一实施例及任意不冲突的组合所提供的方法。
请参阅图15，图15为本申请实施方式中计算机可读存储介质的结构示意图。本申请实施例的计算机可读存储介质30存储有指令/程序数据31，该指令/程序数据31被执行时实现本申请帧内预测方法和视频/图像编解码方法任一实施例以及任意不冲突的组合所提供的方法。其中，该指令/程序数据31可以形成程序文件以软件产品的形式存储在上述存储介质30中，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30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，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，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。
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。
以上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 (19)

1.一种帧内预测方法，其特征在于，用于对具有多个分量块的图像块的第一分量块进行预测，所述方法包括：
确定所述多个分量块中除所述第一分量块以外的至少两个分量块的值，确定利用所述至少两个分量块中各个分量块预测所述第一分量块的预测模型；
采用所述各个分量块的值和所述各个分量块对应的预测模型预测所述第一分量块，得到所述第一分量块对应于所述各个分量块的预测值；
将所述第一分量块对应于所述各个分量块的预测值进行加权融合，得到所述第一分量块的预测值。
2.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其特征在于，所述将所述第一分量块对应于所述各个分量块的预测值进行加权融合的步骤包括：
将所述第一分量块对应于所述各个分量块的预测值进行加权平均，得到所述第一分量块的预测值。
3.根据权利要求2所述的帧内预测方法，其特征在于，所述图像块包括亮度分量块、第一色度分量块和第二色度分量块，所述第一分量块为第一色度分量块，所述将所述第一分量块对应于所述各个分量块的预测值进行加权融合，得到所述第一分量块的预测值的步骤包括：
将第一色度分量块对应于亮度分量块的预测值和第一分量块对应于第二色度分量块的预测值进行加权平均，得到所述第一色度分量块的预测值。
4.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其特征在于，所述至少两个分量块包括亮度分量块，所述第一分量块为第一色度分量块，所述采用所述各个分量块的值和所述各个分量块对应的预测模型预测所述第一分量块，得到所述第一分量块对应于所述各个分量块的预测值的步骤包括：
将所述亮度分量块下采样到与所述第一色度分量块相同的大小，得到下采样块；将所述下采样块代入到所述亮度分量块对应的预测模型中，以得到所述第一色度分量块对应于所述亮度分量块的预测值；或，
将所述亮度分量块代入到所述亮度分量块对应的预测模型中，得到所述第一色度分量块对应于所述亮度分量块的临时预测块；将所述临时预测块下采样到与所述第一色度分量块相同的大小，得到所述第一色度分量块对应于所述亮度分量块的预测值。
5.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其特征在于，所述确定利用所述至少两个分量块中各个分量块预测所述第一分量块的预测模型的步骤包括：
从所述图像块的编码码流中解码出各个分量块对应的预测模型参数；或，
利用所述各个分量块的邻近参考像素的值和所述第一分量块的邻近参考像素的值推导出所述各个分量块对应的预测模型参数；
将所述各个分量块对应的预测模型参数代入到预测模型中，得到所述各个分量块对应的预测模型。
6.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其特征在于，所述采用所述各个分量块的值和所述各个分量块对应的预测模型预测所述第一分量块，得到所述第一分量块对应于所述各个分量块的预测值的步骤包括：
采用所述各个分量块的预测值和所述各个分量块对应的预测模型预测所述第一分量块，得到所述第一分量块对应于所述各个分量块的预测值；或，
采用所述各个分量块的重建值和所述各个分量块对应的预测模型预测所述第一分量块，得到所述第一分量块对应于所述各个分量块的预测值。
7.一种帧内预测方法，其特征在于，用于对具有多个分量块的图像块的第一分量块进行预测，所述方法包括：
确定所述多个分量块中除所述第一分量块以外的第二分量块的预测块，确定由所述第二分量块预测所述第一分量块的预测模型；
采用所述第二分量块的预测块和所述预测模型预测所述第一分量块，得到所述第一分量块的预测块。
8.根据权利要求7所述的帧内预测方法，其特征在于，
所述帧内预测方法应用于视频解码中，所述方法还包括：从所述图像块的编码码流解码并确定出所述第一分量块的残差块；将所述第一分量块的残差块和所述第一分量块的预测块相加，得到所述第一分量块的重建块；或，
所述帧内预测方法应用于视频编码中，所述方法还包括：将所述第一分量块的原始块和所述第一分量块的预测块相减，得到所述第一分量块的残差块。
9.根据权利要求7所述的帧内预测方法，其特征在于，
所述第一分量块为U分量块，所述第二分量块为V分量块；
所述第一分量块为V分量块，所述第二分量块为U分量块。
10.根据权利要求7所述的帧内预测方法，其特征在于，
所述第一分量块为V分量块，所述第二分量块为Y分量块；
所述第一分量块为U分量块，所述第二分量块为Y分量块。
11.根据权利要求10所述的帧内预测方法，其特征在于，所述采用所述第二分量块的预测块和所述预测模型预测所述第一分量块，得到所述第一分量块的预测块的步骤包括：
将所述第二分量块下采样到与所述第一分量块相同的大小，得到下采样块；将所述下采样块代入到所述预测模型中，以得到所述第一分量块的预测块；或，
将所述第二分量块代入到所述预测模型中，得到所述第一分量块的临时预测块；将所述第一分量块的临时预测块下采样到与所述第一分量块相同的大小，得到所述第一分量块的预测值。
12.根据权利要求7所述的帧内预测方法，其特征在于，所述确定由所述第二分量块预测所述第一分量块的预测模型的步骤包括：
确定由所述第二分量块预测所述第一分量块的预测模型的参数；
将所述预测模型参数代入到预测模型模板中，得到所述预测模型。
13.根据权利要求12所述的帧内预测方法，其特征在于，所述帧内预测方法应用于视频解码中，所述确定由所述第二分量块预测所述第一分量块的预测模型的参数的步骤包括：
从所述图像块的编码码流中解码出所述预测模型参数；或，
从所述图像块的编码码流中解码出所述预测模式索引，基于所述预测模式索引确定所述第一分量块的邻近参考像素和第二分量块的邻近参考像素，利用所述第二分量块的邻近参考像素的值和所述第一分量块的邻近参考像素的值推导出所述预测模型参数。
14.一种帧内预测方法，其特征在于，用于对具有多个分量块的图像块的第一分量块进行预测，所述方法包括：
确定所述多个分量块中除所述第一分量块以外的第二分量块的预测块或重建块，确定由所述第二分量块预测所述第一分量块的预测模型，其中所述第一分量块和所述第二分量块的大小相同；
采用所述第二分量块的预测块或重建块以及所述预测模型预测所述第一分量块，得到所述第一分量块的预测块。
15.根据权利要求14所述的帧内预测方法，其特征在于，
所述第一分量块为U分量块，所述第二分量块为V分量块；
所述第一分量块为V分量块，所述第二分量块为U分量块。
16.一种视频/图像编解码方法，其特征在于，所述方法包括：
基于权利要求1-15任一项所述的帧内预测方法确定当前块的最佳预测值；
基于所述最佳预测值对所述当前块进行编码或解码。
17.一种编码器，其特征在于，所述编码器包括处理器；所述处理器用于执行指令以实现如权利要求1-16中任一项所述方法的步骤。
18.一种解码器，其特征在于，所述解码器包括处理器；所述处理器用于执行指令以实现如权利要求1-16中任一项所述方法的步骤。
19.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序和/或指令，其特征在于，所述程序和/或指令被执行时实现权利要求1-16中任一项所述方法的步骤。
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