CN114697662A - 帧内预测模式的选择方法、装置、设备以及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种帧内预测模式的选择方法,第一设备在待编码图像中选择尺寸为N*N的待编码块,基于所述待编码块在所述待编码图像中的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性。若所述相邻块可用,第一设备使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块的N*N个像素的预测值。然后,第一设备基于所述待编码块的N*N个像素的预测值与所述待编码块N*N个像素的原始值计算出所述不同帧内预测模式下,所述待编码块N*N个像素的残差,并基于所述不同帧内预测模式下的残差选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。

Description

帧内预测模式的选择方法、装置、设备以及可读存储介质
技术领域
本申请涉及视频编码的技术领域,尤其涉及一种帧内预测模式的选择方法、相关装置、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
现有视频压缩编码国际标准基本都采用了“预测+变换”的混合编码器框架,从H.264开始,在预测编码环节又引入了帧内预测技术以进一步提高压缩效率。帧内预测作为预测编码的关键环节,主要利用邻近像素之间的强相关性,以块为单位,根据一定的预测关系,通过相邻位置的参考像素推导出当前块的预测值,在编码时只需传输预测值和真实值之差(即预测误差或残差)。
帧内编码包括帧内决策和最终预测两部分,最终预测须严格按照协议,才可编出符合规范的码流;帧内决策为算法部分,包括划分深度决策和帧内模式选择两部分,不同算法将产生不同的决策结果,进而决定实现的复杂度和最终的压缩率。现有的帧内模式选择算法均以协议为依据,采用当前块相邻的已编码块的重建像素对当前块进行预测。但是,这种方式,在硬件实现时,需等待当前块的相邻块编码完成,时序设计较严格,且往往编码时间较长。并且,需保存当前块的上面一行和左边一列的像素用作当前块的参考;对于不同的CTU行,还需保存当前行采集传输单元(Collect Transfer Unit,CTU)的上一行CTU的数据,尤其当图像分辨率较大时,所需的内存开销很大。
发明内容
本申请提供了一种帧内预测模式选择的方法,解决了编码器在选择帧内预测模式的过程中,等待时间长以及耗费存储资源多的问题,提高了编码器的工作性能。
第一方面,本申请实施例提供了一种帧内预测模式的选择方法,其特征在于,包括:
第一设备在待编码图像中选择尺寸为N*N的待编码块;
所述第一设备基于所述待编码块在所述待编码图像中的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性;
若所述相邻块可用,所述第一设备使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块的N*N个像素的预测值;其中,所述第一像素为与所述相邻块相邻的像素;
所述第一设备基于所述待编码块的N*N个像素的预测值与所述待编码块N*N个像素的原始值计算出所述不同帧内预测模式下,所述待编码块N*N个像素的残差;
所述第一设备基于所述不同帧内预测模式下所述待编码块N*N个像素的残差,选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。
本申请实施例,第一设备将待编码图像中待编码块的像素作为第一像素,并使用所述第一像素进行帧内预测,进而选择最佳帧内预测模式,在保证编码质量的前提下,减少了等待时间,提高了编码的速度,满足了低延时设备的需求。同时,由于编码器存储像素的信息量较少,在一定程度上节省了编码器的存储资源,提高了编码器的工作性能。
在一种可能实现的方式中,所述第一像素包括:
若可用相邻块包括第一相邻块,所述第一相邻块为在水平第一方向上与所述待编码块相邻的按垂直方向分布的N个像素;那么,所述第一像素包括在所述待编码块中,与所述第一相邻块相邻的N个像素;
若所述可用相邻块包括第二相邻块,所述第二相邻块为在垂直第一方向上与所述待编码块相邻的按水平方向排布的N个像素;那么,所述第一像素包括在所述待编码块中,与所述第二相邻块相邻的N个像素;
若所述可用相邻块包括第三相邻块,所述第三相邻块为在垂直第二方向上与所述第一相邻块相邻的按垂直方向排布的N个像素;那么,所述第一像素包括在水平第二方向上与所述第三相邻块相邻的按垂直方向分布的N个像素;
若所述可用相邻块包括第四相邻块,所述第四相邻块为在水平第二方向上与所述第二相邻块相邻的按水平方向分布的N个像素;那么,所述第一像素包括在垂直第二方向上与所述第四相邻块相邻的按水平方向分布的N个像素;
若所述可用相邻块包括第五相邻块,所述第五相邻块为在水平第一方向上与所述第二相邻块相邻的按垂直方向分布的一个像素;那么所述第一像素包括在所述编码块中,与所述第五相邻块相邻的像素;
其中,所述第一方向的反方向为所述第二方向。
本申请实施例,通过这种方式划分第一像素,使得第一像素最多包括4*N-1个像素,编码器最多存储N*N+2*N个像素的像素值(其中,N*N个像素是待编码块的像素,2*N个像素为原始图像中与第三相邻块的N个像素以及与第四相邻块相邻的N个像素),在一定程度上节约了编码器的存储资源。
在一种可能实现的方式中,所述第一设备基于所述待编码块在所述待编码图像的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性,包括:
所述第一设备判断所述相邻块在所述待编码图像中是否存在;
若所述相邻块在所述待编码图像中存在,所述第一设备获取所述待编码块及其相邻块的编码次序;
若所述相邻块的编码次序指示所述相邻块先于所述待编码块编码,所述第一设备判断所述相邻块为可用相邻块。
本申请实施例,第一设备判断相邻块的可用性,有利于第一设备基于可用相邻块确定第一像素,并使用所述第一像素进行帧内预测,进而选择最佳帧内预测模式,在保证编码质量的前提下,减少了等待时间,提高了帧内预测模式选择的效率。同时,由于编码器存储像素的信息量较少,在一定程度上节省了编码器的存储资源,提高了编码器的工作性能。
在一种可能实现的方式中,所述第一设备使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块中N*N个像素的预测值,包括:
在所述判断所述相邻块的可用性之后,若存在不可用相邻块,所述第一设备使用所述第一像素填充所述不可用相邻块的像素值;
所述第一设备基于不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值;其中,所述参考像素包括所述第一像素和所述不可用相邻块填充后的像素值。
本申请实施例,编码器使用第一像素计算不可用相邻块的像素值,使得编码器在计算不同帧内预测模式下所述待编码块的预测值时,可以使用对应的参考像素计算,无需等待可用相邻块编码完成后才计算预测值,从而节约了编码器选择帧内预测模式的时间。
在一种可能实现的方式中,所述第一设备使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块中N*N个像素的预测值,包括:
在判断所述相邻块的可用性之后,若不存在所述可用相邻块,所述第一设备使用固定值填充不可用相邻块的像素;其中,所述固定值基于所述待编码图像的比特深度所得到的;
所述第一设备基于不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值;其中,所述参考像素为所述不可用相邻块填充后的像素值。
在一种可能实现的方式中,所述第一设备基于所述不同帧内预测模式下所述待编码块N*N个像素的残差,选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式,包括:
所述第一设备基于所述不同帧内预测模式下的残差得到失真值;
所述第一设备根据公式J=D+λ*R计算所述不同帧内预测模式下帧内编码的率失真代价;
所述第一设备选择率失真代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式;
其中,所述J为所述不同帧内预测模式下帧内编码的率失真代价;所述D为所述失真值,所述D用于指示所述不同帧内预测模式的预测值与所述待编码块像素的原始值之间的误差;所述R为在所述不同帧内预测模式下,编码所述待编码图像所需的比特数;所述λ为拉格朗日乘子。
在一种可能实现的方式中,所述第一设备使用所述第一像素填充不可用相邻块的像素值,包括:
所述第一设备在第一像素中选择与所述不可用相邻块邻近的像素;
所述第一设备使用所述邻近的像素填充所述不可用相邻块的像素。
第二方面,本申请实施例提供了一种帧内预测模式的选择装置,其特征在于,包括:
待编码块选择单元,用于在待编码图像中选择尺寸为N*N的待编码块;
可用性判断单元,基于所述待编码块在所述待编码图像中的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性;
预测值计算单元,用于所述第一设备使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块的N*N个像素的预测值;
残差计算单元,用于基于所述待编码块的N*N个像素的预测值与所述待编码块N*N个像素的原始值计算出所述不同帧内预测模式下,所述待编码块N*N个像素的残差;
帧内预测模式选择单元,用于基于所述不同帧内预测模式下所述待编码块N*N个像素的残差,选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。
在一种可能实现的方式中,所述可用性判断单元包括:
第一判断单元,用于判断所述相邻块在所述待编码图像中是否存在;
编码次序获取单元,若所述第一判断单元判断为是,用于获取所述待编码块及其相邻块的编码次序;
第二判断单元,用于若所述相邻块的编码次序指示所述相邻块先于所述待编码块编码,判断所述相邻块为可用相邻块。
在一种可能实现的方式中,所述预测值计算单元,包括:
第一像素填充单元,用于使用所述第一像素填充所述不可用相邻块的像素值;
第一计算单元,用于基于不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值。
在一种可能实现的方式中,所述预测值计算单元,还包括:
第二像素填充单元,用于所述可用性判断单元判断所述相邻块的可用性之后,若不存在所述可用相邻块,使用固定值填充不可用相邻块的像素;
第二计算单元,用于基于不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值。
在一种可能实现的方式中,所述帧内预测模式选择单元,包括:
失真值生成单元,用于基于所述不同帧内预测模式下的残差得到失真值;
率失真代价计算单元,用于根据公式J=D+λ*R计算所述不同帧内预测模式下帧内编码的率失真代价。
选择单元,用于选择率失真代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。
在一种可能实现的方式中,所述第一像素填充单元,包括:
第一选择单元,用于在第一像素中选择与所述不可用相邻块邻近的像素;
第一填充单元,用于使用所述邻近的像素填充所述不可用相邻块的像素。
第三方面,本申请实施例提供了一种帧内预测模式的选择设备,其特征在于,包括:存储器和处理器;
其中,所述存储器用于存储程序代码,所述处理器用于调用所述存储器存储的程序代码,执行上述第一方面及其各种可能的实现方式中的帧内预测模式的选择方法。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,使得第一设备实现上述第一方面及其各种可能的实现方式中的帧内预测模式的选择方法。
第五方面,本申请实施例提供了一种计算机程序,该计算机程序包括指令,当所述计算机程序被计算机执行时,使得第一设备可以执行上述第一方面及其各种可能的实现方式中第一设备所执行的流程。
第六方面,本申请实施例提供了一种芯片系统,该芯片系统包括处理器,用于支持第一设备实现第一方面及其各种可能方式中的方法所涉及的功能。
在一种可能的设计中,所述芯片系统还包括存储器,所述存储器用于保存第一设备必要的程序指令和数据。该芯片系统,可以由芯片构成,也可以包含芯片和其它分立器件。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种帧内预测模式选择的流程示意图;
图2是本申请实施例提供的一种帧内预测相邻块像素示意图;
图3是本申请实施例提供的一种帧内预测模式的选择装置的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的一种帧内预测模式的选择设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或者特性可以包含在本实施例申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或是备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中术语“第一”、“第二”、“第三”等是区别于不同的对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如,包含了一系列步骤或单元,或者可选地,还包括没有列出的步骤或单元,或者可选地还包括这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前,应当提到的是,一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理,但是其中的许多操作可以并行地、并发地或者同时实施。此外,各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止,但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
在本说明书中使用的术语“部件”、“模块”、“系统”、“单元”等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。例如,单元可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或分布在两个或多个计算机之间。此外,这些单元可从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。单元可例如根据具有一个或多个数据分组(例如来自与本地系统、分布式系统和/或网络间的另一单元交互的第二单元数据。例如,通过信号与其它系统交互的互联网)的信号通过本地和/或远程进程来通信。
本申请权利要求书和实施例所述的第一设备为编码器等具有编码功能设备。
请参见图1,图1是本申请实施例提供的一种帧内预测模式选择的流程示意图。由于在待编码块中,与其相邻块相邻的像素与所述相邻块的像素具有很高的相似度;因此,以待编码块的像素用作帧内预测,进而选择最佳的帧内预测模式具备可行性。本实施例以第一设备为编码器为例,如图1所示,编码器选择帧内预测模式的流程如下:
步骤S101:编码器在待编码图像中选择尺寸为N*N的待编码块。
具体地,对图像进行压缩编码是根据像素之间的相关性来进行压缩的,在图像中,只有较小邻域内的像素具有较高的相关性。因此,编码器将所述待编码的图像分成多个尺寸为N*N的待编码块,所述待编码块为一个邻域,有利于编码器依据邻域内像素的相关性估算所述待编码块的预测值和残差。然后,编码器基于所述不同帧内预测模式的残差,计算所述不同帧内预测模式内率失真代价,从而选择最佳帧内预测模式。
步骤S102:编码器基于所述待编码块在所述待编码图像中的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性。
具体地,对于一个尺寸为N*N的待编码块,若其相邻块存在,所述待编码块的参考像素的相邻块最多有5个。所述编码器对相邻块可用性的判断主要基于以下两个原则:
第一个原则为编码器基于所述待编码块在待编码图像中的位置来判断可用相邻块,当所述待编码块位于所述待编码图像的边缘时,所述待编码块的部分相邻块不存在,不存在的相邻块自然不可用;
第二个原则为在存在相邻块的情况下,编码器基于相邻块的编码次序以及所述待编码块的编码次序来对相邻块的可用性进行判断;可用相邻块的定义为要先于所述待编码块编码的相邻块;因此,若存在相邻块的编码次序指示所述相邻块先于所述待编码块编码,则所述相邻块可用;若不存在相邻块的编码次序指示所述相邻块先于所述待编码块编码,则所述相邻块不可用;其中,所述编码次序用于指示待编码图像中块编码的先后次序。
请参见图2,图2是本申请实施例提供的一种帧内预测相邻块像素示意图。在图2中,待编码块的尺寸为N*N,即待编码块有N*N个像素(像素P11~像素PN,N),所述待编码块最多有5个相邻块可以作为参考像素,用于计算不同帧内预测模式下,所述待编码块N*N个像素的预测值;如图2所示,所述待编码块的5个相邻块分别为相邻块A(像素R0,N+1~像素R0,2N)、相邻块B(像素R0,1~像素R0,N)、相邻块C(像素R0,0)、相邻块D(像素R1,0~像素RN,0)和相邻块E(RN+1,0~R2N,0)。在编码器对所述待编码图像中的块位置进行扫描后,所述编码器获取了所述待编码块与其5个相邻块的编码次序;例如,若相邻块B的编码次序先于所述待编码块的编码次序,所述相邻块B为可用相邻块;若所述5个相邻块的编码都晚于所述待编码块,则所述5个相邻块都为不可用相邻块。
步骤S103:若所述相邻块可用,所述编码器使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块的N*N个像素的预测值。
具体地,所述编码器判断其相邻块的可用性后,若存在可用相邻块,所述编码器寻找可用相邻块对应的第一像素,所述第一像素的定义为:若可用相邻块包括第一相邻块,所述第一相邻块为在水平第一方向上与所述待编码块相邻的按垂直方向分布的N个像素;那么,所述第一像素包括在所述待编码块中,与所述第一相邻块相邻的N个像素。若所述可用相邻块包括第二相邻块,所述第二相邻块为在垂直第一方向上与所述待编码块相邻的按水平方向排布的N个像素;那么,所述第一像素包括在所述待编码块中,与所述第二相邻块相邻的N个像素。若所述可用相邻块包括第三相邻块,所述第三相邻块为在垂直第二方向上与所述第一相邻块相邻的按垂直方向排布的N个像素;那么,所述第一像素包括在水平第二方向上与所述第三相邻块相邻的按垂直方向分布的N个像素。若所述可用相邻块包括第四相邻块,所述第四相邻块为在水平第二方向上与所述第二相邻块相邻的按水平方向分布的N个像素;那么,所述第一像素包括在垂直第二方向上与所述第四相邻块相邻的按水平方向分布的N个像素。若所述可用相邻块包括第五相邻块,所述第五相邻块为在水平第一方向上与所述第二相邻块相邻的按垂直方向分布的一个像素;那么所述第一像素包括在所述编码块中,与所述第五相邻块相邻的像素;其中,所述第一方向的反方向为所述第二方向。
在图2中,若以水平第一方向为左,水平第二方向为右,垂直第一方向为上,垂直第二方向为下进行举例说明,则有:所述第一相邻块为在所述待编码块的左方与所述待编码块相邻的相邻块B;所述第二相邻块为在所述待编码块商法,与所述待编码块相邻的相邻块D;所述第三相邻块为在所述相邻块B的下方,与所述相邻块B相邻的相邻块A;所述第四相邻块为在所述相邻块D的右方,与所述相邻块D相邻的相邻块E;所述第五相邻块为在所述相邻块D的左方,与所述相邻块D相邻的相邻块D。依照上述对所述第一像素的定义,若所述相邻块B可用,所述像素P1,1~像素P1,N为第一像素;若所述相邻块D可用,像素P1,1~像素PN,1为第一像素;若相邻块A可用,则像素M1,1~像素M1,N为第一像素;若相邻块E可用,则像素Q1,1~像素QN,1为第一像素;若相邻块C可用,则像素P1,1为第一像素。由此,我们可以得知,对于一个尺寸为N*N的待编码块,若存在可用相邻块,所述待编码块的第一像素的最大数目为4*N-1(当相邻块A、B、C、D、E或相邻块A、B、D、E可用时,第一像素包括像素P1,1~像素P1,N、P2,1~像素PN,1、像素M1,1~像素M1,N和像素Q1,1~像素QN,1)。
在一种可能实现的方式中,若所述可用相邻块的数目小于5个,所述编码器使用第一像素填充不可用像素的像素值,填充的规则为:所述编码器在第一像素中使用与所述不可用相邻块相邻的像素填充与所述像素相邻的所述不可用相邻块中的一个像素,在基于填充后的所述不可用相邻块中的一个像素来填充在所述不可用相邻块中,与其相邻的像素,直至所述不可用相邻块中的像素被全部填充,得到填充后的相邻块,所述填充后的相邻块的像素和所述第一像素为参考像素,所述参考像素用于计算所述待编码块在不同帧内预测模式下N*N个像素的预测值;通过上述方式,编码器可以将所有的不可用相邻块进行填充,从而得到参考像素。然后,编码器根据不同帧内预测模式计算预测值的公式,使用相应的参考像素,计算所述待编码块中所有像素的预测值。在图2中,若只有相邻块B可用,则像素P1,1~像素P1,N为第一像素,编码器使用像素P1,1填充像素R0,0和像素R1,0,然后编码器使用像素R1,0来填充像素R2,0,然后再用像素R2,0填充在相邻块D中与像素R2,0相邻的下一个像素,直至相邻块D的像素备全部填充;所述编码器用相同的方法使用填充后的像素RN,0来填充像素RN+1,0,直至将相邻块E的所有像素填充;同理,所述编码器使用相同的方法,使用像素P1,N填充相邻块A中的所有像素。填充后的像素和所述第一像素为参考像素,编码器基于不同帧内预测模式预测值的计算公式,使用相应的参考像素计算所述待编码块中N*N个像素的预测值。需要说明的是,若所述预测值计算公式需要用到的像素为可用相邻块的像素,则编码器将所述第一像素作为参考像素替代所述可用相邻块的像素;例如,在图2中,若存在某一帧内预测模式,其预测值的计算公式需要用到相邻块A、相邻块B和相邻块C的值,且所述相邻块B为可用相邻块,所述编码器将第一像素以及填充后的相邻块A、相邻块B和相邻块C的像素值通过所述预测值的计算公式进行计算,求出所述待编码块的预测值。
在一种可能实现的方式中,若所述可用相邻块的数目小于5个,所述编码器使用第一像素填充不可用像素的像素值,填充的规则还可以为:所述编码器在第一像素中选择与不可用相邻块相邻的像素作为填充像素,并使用所述填充像素填充所述不可用相邻块的像素,得到填充后的相邻块;所述填充后的相邻块的像素和所述第一像素为参考像素,所述参考像素用于计算所述待编码块在不同帧内预测模式下N*N个像素的预测值;通过上述方式,编码器可以将所有的不可用相邻块进行填充,从而得到参考像素。然后,编码器根据不同帧内预测模式计算预测值的公式,使用相应的参考像素,计算所述待编码块中所有像素的预测值。例如,在图2中,若只有相邻块B可用,则像素P1,1~像素P1,N为第一像素,所述编码器从所述第一像素中选择与相邻块C、相邻块D和相邻块E的相邻像素P1,1为填充像素,并使用所述填充像素P1,1填充所述相邻块C、相邻块D和相邻块E中的像素;同理,所述编码器在所述第一像素中,使用与相邻块A相邻的像素P1,N为填充像素,并使用所述填充像素P1,N填充所述相邻块A。填充后的像素和所述第一像素为参考像素,编码器基于不同帧内预测模式预测值的计算公式,使用相应的参考像素计算所述待编码块中N*N个像素的预测值。需要说明的是,若所述预测值计算公式需要用到的像素为可用相邻块的像素,则编码器将所述第一像素作为参考像素替代所述可用相邻块的像素;例如,在图2中,若存在某一帧内预测模式,其预测值的计算公式需要用到相邻块A、相邻块B和相邻块C的值,且所述相邻块B为可用相邻块,所述编码器将第一像素以及填充后的相邻块A、相邻块B和相邻块C的像素值通过所述预测值的计算公式进行计算,求出所述待编码块的预测值。在一种可能实现的方式中,若不存在可用相邻块,所述编码器选择固定值来填充其5个相邻块的像素值,所述固定值取2n-1,其中n为比特深度,例如对于10bit图像,用512来填充所有不可用相邻块的像素,填充后的像素为参考像素。然后,编码器基于不同帧内预测模式预测值的计算公式,使用相应的参考像素计算所述待编码块中N*N个像素的预测值。
步骤S104:所述编码器基于所述待编码块的N*N个像素的预测值与所述N*N个像素的原始值计算出不同帧内预测模式下,所述待编码块N*N个像素的残差。
具体地,编码器用待编码块中每个像素的原始值减去所述待编码块中每个像素的预测值,得到所述待编码块中N*N个像素的残差。
步骤S105:所述基于所述不同帧内预测模式下所述待编码块N*N个像素的残差选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。
具体地,所述编码器可以基于残差计算帧内编码的代价,然后选择代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。本申请实施例以率失真代价为例,进行说明。所述率失真代价的计算公式为:J=D+λ*R
其中,J为某一帧内模式的率失真代价,D为残差矩阵经哈达玛变换或其它变换得到的失真值,可一定程度上反映待编码块的像素值与预测值的误差;R为编码该帧内预测模式所需的比特数,即模式码率估计值,不需经过完整的“预测-变化-量化-熵编码”过程,一般λ和R采用经验值即可,因此耗时较少。其中,λ经验值的选取与编码QP值相关,R经验值的选取与MPM(Most Probable Mode)列表相关,是否在列表中,以及在列表中的顺序不同,R值不同。
本申请实施例,编码器基于可用相邻块选择第一像素,然后通过第一像素计算出不可用相邻块的像素值,所述第一像素和由第一像素填充得到的不可用相邻块的像素值为参考像素,所述参考像素用于计算待编码块在不同帧内预测模式下所有像素的预测值。编码器计算出不同帧内预测模式下所述待编码块中所有像素的预测值和残差后,基于所述残差选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳预测模式。编码器通过上述实施例的方式选择帧内预测模式的过程中,编码器使用参考像素计算待编码块的预测值时,不必等待可用邻近块的像素编码完成后才进行预测值的计算,从而大大节约了编码器选择帧内预测模式的时间,增加了编码块在进行帧内预测模式选择时实际处理顺序的自由度,提高了编码器的工作效率。另外,编码器只需要存储所述待编码块中所有像素的像素值和第一像素中非所述待编码块的像素值,这极大的节约了编码器的存储空间。
上述详细阐述了本申请实施例的方法,下面提供本实施例的相关装置和设备。
请参见图3,图3是本申请实施例提供的一种帧内预测模式的选择装置的结构示意图,所述帧内预测模式的选择装置3可以为上述方法实施例中的第一设备,所述帧内预测模式的选择装置3可以包括待编码块选择单元301、可用性判断单元302、预测值计算单元303、残差计算单元304以及帧内预测模式选择单元305,其中,各个单元的详细描述如下:
待编码块选择单元301,用于在待编码图像中选择尺寸为N*N的待编码块;
可用性判断单元302,基于所述待编码块在所述待编码图像中的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性;
预测值计算单元303,用于所述第一设备使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块的N*N个像素的预测值;
残差计算单元304,用于基于所述待编码块的N*N个像素的预测值与所述待编码块N*N个像素的原始值计算出所述不同帧内预测模式下,所述待编码块N*N个像素的残差;
帧内预测模式选择单元305,用于基于所述不同帧内预测模式下所述待编码块N*N个像素的残差,选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。
在一种可能实现的方式中,所述可用性判断单元302包括:
第一判断单元,用于判断所述相邻块在所述待编码图像中是否存在;
编码次序获取单元,若所述第一判断单元判断为是,用于获取所述待编码块及其相邻块的编码次序;
第二判断单元,用于若所述相邻块的编码次序指示所述相邻块先于所述待编码块编码,判断所述相邻块为可用相邻块。
在一种可能实现的方式中,所述预测值计算单元303,包括:
第一像素填充单元,用于使用所述第一像素填充所述不可用相邻块的像素值;
第一计算单元,用于基于不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值。
在一种可能实现的方式中,所述预测值计算单元303,还包括:
第二像素填充单元,用于所述可用性判断单元判断所述相邻块的可用性之后,若不存在所述可用相邻块,使用固定值填充不可用相邻块的像素;
第二计算单元,用于基于不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值。
在一种可能实现的方式中,所述帧内预测模式选择单元305,包括:
失真值生成单元,用于基于所述不同帧内预测模式下的残差得到失真值;
率失真代价计算单元,用于根据公式J=D+λ*R计算所述不同帧内预测模式下帧内编码的率失真代价。
选择单元,用于选择率失真代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。
在一种可能实现的方式中,所述第一像素填充单元,包括:
第一选择单元,用于在第一像素中选择与所述不可用相邻块邻近的像素;
第一填充单元,用于使用所述邻近的像素填充所述不可用相邻块的像素。
请参见图4,图4是本申请实施例提供的一种帧内预测模式的选择设备的结构示意图,所述帧内预测模式的选择设备4可以为上述方法实施例中的第一设备,所述帧内预测模式的选择设备4可以包括存储器401和处理器402,其中,各个单元的详细描述如下:
存储器401用于存储程序代码。
处理器402用于调用存储器存储的程序代码执行如下步骤:
在待编码图像中选择尺寸为N*N的待编码块;
基于所述待编码块在所述待编码图像中的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性;
若所述相邻块可用,使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块的N*N个像素的预测值;
基于所述待编码块的N*N个像素的预测值与所述待编码块N*N个像素的原始值计算出所述不同帧内预测模式下,所述待编码块N*N个像素的残差;
基于所述不同帧内预测模式下所述待编码块N*N个像素的残差,选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。
在一种可能实现的方式中,处理器402基于所述待编码块在所述待编码图像的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性,包括:
基于所述待编码块在所述待编码图像的位置,判断所述相邻块在所述待编码图像中是否存在;
若所述相邻块在所述待编码图像中存在,获取所述待编码块及其相邻块的编码次序;
若所述相邻块的编码次序指示所述相邻块先于所述待编码块编码,判断所述相邻块为可用相邻块。
在一种可能实现的方式中,处理器402使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块中N*N个像素的预测值,包括:
在所述判断所述相邻块的可用性之后,若存在不可用相邻块,使用所述第一像素填充所述不可用相邻块的像素值;
基于不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值。
在一种可能实现的方式中,处理器402使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块中N*N个像素的预测值,包括:
在判断所述相邻块的可用性之后,若不存在所述可用相邻块,使用固定值填充不可用相邻块的像素;
基于不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值。
在一种可能实现的方式中,处理器402基于所述不同帧内预测模式下的残差选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式,包括:
基于所述不同帧内预测模式下的残差得到失真值;
根据公式J=D+λ*R计算所述不同帧内预测模式下帧内编码的率失真代价;
所述第一设备选择率失真代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。
在一种可能实现的方式中,处理器402使用所述第一像素填充不可用相邻块的像素值,包括:
在第一像素中选择与所述不可用相邻块邻近的像素;
使用所述邻近的像素填充所述不可用相邻块的像素。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,实现上述实施例及其各种可能的实现方式中的帧内预测模式的选择方法。
本申请实施例提供了一种计算机程序,该计算机程序包括指令,当所述计算机程序被计算机执行时,使得第一设备可以执行上述实施例及其各种可能的实现方式中第一设备所执行的流程。
本申请实施例提供了一种芯片系统,该芯片系统包括处理器,用于支持第一设备实现上述实施例及其各种可能方式中的方法所涉及的功能。
在一种可能的设计中,所述芯片系统还包括存储器,所述存储器用于保存第一设备必要的程序指令和数据。该芯片系统,可以由芯片构成,也可以包含芯片和其它分立器件。
可以理解,本领域普通技术人员可以意识到,结合本申请各个实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本领域技术人员能够领会,结合本申请各个实施例中公开描述的各种说明性逻辑框、模块和算法步骤所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以软件来实施,那么各种说明性逻辑框、模块、和步骤描述的功能可作为一或多个指令或代码在计算机可读媒体上存储或传输,且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读媒体可包含计算机可读存储媒体,其对应于有形媒体,例如数据存储媒体,或包括任何促进将计算机程序从一处传送到另一处的媒体(例如,根据通信协议)的通信媒体。以此方式,计算机可读媒体大体上可对应于(1)非暂时性的有形计算机可读存储媒体,或(2)通信媒体,例如信号或载波。数据存储媒体可为可由一或多个计算机或一或多个处理器存取以检索用于实施本申请中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用媒体。计算机程序产品可包含计算机可读媒体。
所述领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
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,所述单元的划分,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。
所述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例方案的目的。
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。
所述功能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)执行本申请各个实施例所述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(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种帧内预测模式的选择方法,其特征在于,包括:
第一设备在待编码图像中选择尺寸为N*N的待编码块;
所述第一设备基于所述待编码块在所述待编码图像中的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性;
若所述相邻块可用,所述第一设备使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块的N*N个像素的预测值;其中,所述第一像素为与所述相邻块相邻的像素;
所述第一设备基于所述待编码块的N*N个像素的预测值与所述待编码块N*N个像素的原始值计算出所述不同帧内预测模式下,所述待编码块N*N个像素的残差;
所述第一设备基于所述不同帧内预测模式下所述待编码块N*N个像素的残差,选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一像素包括:
若可用相邻块包括第一相邻块,所述第一相邻块为在水平第一方向上与所述待编码块相邻的按垂直方向分布的N个像素;那么,所述第一像素包括在所述待编码块中,与所述第一相邻块相邻的N个像素;
若所述可用相邻块包括第二相邻块,所述第二相邻块为在垂直第一方向上与所述待编码块相邻的按水平方向排布的N个像素;那么,所述第一像素包括在所述待编码块中,与所述第二相邻块相邻的N个像素;
若所述可用相邻块包括第三相邻块,所述第三相邻块为在垂直第二方向上与所述第一相邻块相邻的按垂直方向排布的N个像素;那么,所述第一像素包括在水平第二方向上与所述第三相邻块相邻的按垂直方向分布的N个像素;
若所述可用相邻块包括第四相邻块,所述第四相邻块为在水平第二方向上与所述第二相邻块相邻的按水平方向分布的N个像素;那么,所述第一像素包括在垂直第二方向上与所述第四相邻块相邻的按水平方向分布的N个像素;
若所述可用相邻块包括第五相邻块,所述第五相邻块为在水平第一方向上与所述第二相邻块相邻的按垂直方向分布的一个像素;那么所述第一像素包括在所述编码块中,与所述第五相邻块相邻的像素;
其中,所述第一方向的反方向为所述第二方向。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一设备基于所述待编码块在所述待编码图像的位置和所述待编码块及其相邻块的编码次序,判断所述相邻块的可用性,包括:
所述第一设备基于所述待编码块在所述待编码图像的位置,判断所述相邻块在所述待编码图像中是否存在;
若所述相邻块在所述待编码图像中存在,所述第一设备获取所述待编码块及其相邻块的编码次序;
若所述相邻块的编码次序指示所述相邻块先于所述待编码块编码,所述第一设备判断所述相邻块为可用相邻块。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述第一设备使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块中N*N个像素的预测值,包括:
在所述判断所述相邻块的可用性之后,若存在不可用相邻块,所述第一设备使用所述第一像素填充所述不可用相邻块的像素值;
所述第一设备基于所述不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值;其中,所述参考像素包括所述第一像素和所述不可用相邻块填充后的像素。
5.如权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述第一设备使用第一像素计算不同帧内预测模式下,所述待编码块中N*N个像素的预测值,包括:
在判断所述相邻块的可用性之后,若不存在所述可用相邻块,所述第一设备使用固定值填充不可用相邻块的像素;其中,所述固定值基于所述待编码图像的比特深度所得到的;
所述第一设备基于不同帧内预测模式中预测值的计算公式,使用对应的参考像素,计算所述待编码块中N*N个像素的预测值;其中,所述参考像素为所述不可用相邻块填充后的像素。
6.如权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述第一设备基于所述不同帧内预测模式下的残差选择帧内编码代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式,包括:
所述第一设备基于所述不同帧内预测模式下的残差得到失真值;
所述第一设备根据公式J=D+λ*R计算所述不同帧内预测模式下帧内编码的率失真代价;
所述第一设备选择率失真代价最小的帧内预测模式为最佳帧内预测模式;
其中,所述J为所述不同帧内预测模式下帧内编码的率失真代价;所述D为所述失真值,所述D用于指示所述不同帧内预测模式的预测值与所述待编码块像素的原始值之间的误差;所述R为在所述不同帧内预测模式下,编码所述待编码图像所需的比特数;所述λ为拉格朗日乘子。
7.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述第一设备使用所述第一像素填充不可用相邻块的像素值,包括:
所述第一设备在第一像素中选择与所述不可用相邻块邻近的像素;
所述第一设备使用所述邻近的像素填充所述不可用相邻块的像素。
8.一种帧内预测模式的选择装置,其特征在于,所述帧内预测模式的选择装置为第一设备,包括执行如权利要求1-7任意一项所述的帧内预测模式的选择方法的单元。
9.一种帧内预测模式的选择设备,其特征在于,包括:存储器和处理器;
其中,所述存储器用于存储程序代码,所述处理器用于调用所述存储器存储的程序代码,执行如权利要求1-7任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1-7任意一项所述的方法。
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