CN115152231A - 估计加权预测参数 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于估计旨在用于预测图像块的加权预测参数的方法。
Description
技术领域
一个或多个实施方案的技术领域通常涉及视频压缩。具体地，至少一些实施方案涉及估计加权预测参数。
发明内容
与现有的视频压缩系统诸如HEVC(HEVC是指高效视频编码，也称为H.265和MPEG-H第2部分，其在“ITU-T H.265国际电联电信标准化部门(10/2014)，H系列：视听和多媒体系统，视听服务基础设施-移动视频的编码，高效视频编码，ITU-T H.265建议书”中进行描述)相比，或者与开发中的视频压缩系统诸如VVC(通用视频编码(草案7)，B.Bross、J.Chen、S.Liu、Y-K.Wang，文档JVET-P2001，日内瓦，2019年10月)相比，至少一些实施方案涉及改善压缩效率。
视频压缩系统提供用于对与图像序列中的图像有关的数据进行压缩和编码的规则。这些规则提供了一种对图像数据进行压缩和编码的方式，以传输比观察相机最初提供的关于图像的数据更少的数据。然后该减少的数据量需要更少的信道带宽来传输。如果接收器知道发送器用于执行压缩和编码的规则，则接收器可重新构建(或解码)来自传输数据的图像序列中的图像。
视频压缩系统使用帧间预测模式或帧内预测模式或帧间-帧内预测组合模式对图像块进行编码。对于帧间预测模式，运动估计/补偿用于从参考图像预测图像块。例如，可通过根据预先确定的匹配误差标准在预先确定的搜索窗口中搜索参考图像中的最佳匹配图像块来获得预测块。然后，匹配的图像块可以是用于预测原始图像块的帧间预测块，并且预测残差块被进一步处理并传输到解码器。参考图像块相对于原始图像块的水平和竖直方向上的相对偏移被分组并且被称为原始图像块的运动向量，该运动向量也被传输到解码器。
对于帧内预测模式，使用空间预测方法预测图像中的图像块。例如，可通过根据预先确定的匹配误差标准在预先确定的搜索窗口中搜索图像中的最佳匹配图像块来获得帧内预测块。然后，匹配的图像块可以是用于预测原始图像块的帧内预测块，并且预测残差块被进一步处理并传输到解码器。
帧内预测和帧间预测的主要目的是预测图像块，使得从预测图像块与原始图像块的差获得的预测残差块在编码中产生最低位数。
挑战之一是改善图像块的预测以减少预测残差块的动态。
这通过本文所述的一般方面解决，该一般方面涉及估计加权预测参数。
根据第一方面，提供了一种用于使用加权预测参数预测图像块的方法，该加权预测参数通过以下各项来估计：获得该加权预测参数的第一估计；基于从参考图像样本和该加权预测参数的第一估计导出的缩放后参考图像直方图来获得该加权预测参数的第二估计；以及基于以下各项启用使用该加权预测参数的第二估计来预测图像块：在从图像样本导出的图像直方图与从参考图像样本导出的参考图像直方图之间计算的直方图失真，以及在图像直方图与从参考图像直方图和该加权预测参数的第二估计导出的缩放后参考图像直方图之间计算的另一直方图失真。
在一个实施方案中，获得加权预测参数的第二估计取决于配置参数。
在一个实施方案中，获得加权预测参数的第二估计取决于图像的分量。
在变体中，针对图像的第一分量执行获得该加权预测参数的第二估计并且启用使用该加权预测参数的第二估计来预测图像块。方法进一步包括：针对图像的第二分量，基于以下各项启用使用加权预测参数来预测图像块：加权参数的第一估计和图像样本与缩放后参考图像样本之间的绝对差之和，以及图像样本与参考图像样本之间的绝对差之和。
在变体中，方法进一步包括在获得加权预测参数的第一估计之前扩展图像直方图。
在一个实施方案中，扩展图像直方图取决于图像样本的位深度和给定位深度。
在一个实施方案中，扩展图像直方图包括将图像样本相对于图像直方图的一个峰分布在该峰周围。
在一个实施方案中，从默认加权参数或基于图像样本和参考图像样本获得加权预测参数的第一估计。
根据其它方面，提供了一种装置、非暂态计算机可读介质和计算机程序产品。
通过将结合附图阅读的示例性实施方案的以下详细描述，一般方面的这些和其它方面、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
在附图中，示出了若干实施方案的示例。附图示出：
图1示出了在其中实现各个方面和实施方案的编码器的示例的框图；
图2示出了在其中实现各个方面和实施方案的视频解码器的框图；
图3示出了在其中实现各种方面和实施方案的系统的示例的框图；
图4示出了根据至少一个实施方案的估计加权预测参数的方法的流程图；
图5示出了根据至少一个实施方案的步骤420的流程图；
图6示出了从8位位深度图片增大至10位位深度图片如何影响直方图的典型示例；并且
图7示出了根据至少一个实施方案的直方图扩展的示例。
具体实施方式
本申请描述了各个方面，包括工具、特征、实施方案、模型、方法等。具体描述了这些方面中的许多方面，并且至少示出个体特性，通常以可能听起来有限的方式描述。然而，这是为了描述清楚，并不限制这些方面的应用或范围。实际上，所有不同的方面可组合和互换以提供进一步的方面。此外，这些方面也可与先前提交中描述的方面组合和互换。
本专利申请中描述和设想的方面可以许多不同的形式实现。图1、图2和图3提供了一些实施方案，但是设想了其他实施方案，并且图1、图2和图3的讨论不限制具体实施的广度。
这些方面中的至少一个方面通常涉及视频编码和解码。这些方面和其他方面可实现为方法、装置、计算机可读介质或计算机程序产品，该计算机可读介质上存储有用于根据上述方法中的任一方法来编码或解码视频数据的指令，该计算机程序产品包括指令，当由计算机执行该程序时，该指令使计算机执行上述方法中的任一方法。
在本申请中，术语“重构”和“解码”可以互换使用，术语“像素”和“样本”可以互换使用，术语“图像”、“图片”和“帧”可以互换使用。通常，但不一定，术语“重构”在编码端使用，而“解码”在解码端使用。
术语“直方图”是指样本值的直方图或累积直方图。
还使用了术语“直方图失真”。两个直方图H1和H2之间的“直方图失真”HD可由与每个区间相关联的H1和H2直方图值的绝对差之和或与每个区间“b”相关联的H1和H2直方图值的平方差之和来定义。
与图像分量相关联的直方图由与图像样本针对该分量可能具有的N个可能值(又名范围值)对应的N个区间构成。例如，8位图像由三个分量(ex:Y,U,V)构成，其中值介于0与255(Y)之间或介于-128与127(U,V)之间。与区间“b”相关联的直方图值是图像中的样本数量，该样本针对该分量具有等于“b”的值。与区间“b”相关联的累积直方图值是图像中的样本数量，该样本针对该分量具有低于或等于“b”的值。
本文描述了各种方法，并且每种方法包括用于实现方法的一个或多个步骤或动作。除非正确操作方法需要特定顺序的步骤或动作，否则可修改或组合特定步骤和/或动作的顺序和/或用途。
本申请中所述的各种方法和其它方面可用于修改模块，例如，图1的视频编码器100的推导编码参数的模块102。此外，本发明方面不限于特定的视频压缩系统诸如VVC或HEVC，并且可应用于例如其他标准和推荐(无论是现存的还是未来开发的)以及任何此类标准和推荐(包括VVC和HEVC)的扩展。除非另外指明或技术上排除在外，否则本申请中所述的方面可单独或组合使用。
本申请中使用了各种数值，例如帧内预测模式的编号。具体值是为了示例目的，并且所述方面不限于这些具体值。
图1示出了编码器100的框图。设想了这一编码器100的变型，但是为了清楚起见，下文描述了编码器100而不描述所有预期的变型。
在编码之前，视频序列可经过预编码处理(101)，例如，将颜色变换应用于输入彩色图片(例如，从RGB 4:4:4到YCbCr 4:2:0的转换)，或执行输入图像分量的重新映射，以便获得对压缩更具弹性的信号分布(例如，使用颜色分量中的一个颜色分量的直方图均衡化)。元数据可与预编码处理(101)相关联并且附加到比特流。
在编码器100中，图像由编码器元件进行编码，如下所述。以例如编码单元(CU)为单位对待编码图像进行分区(102)和处理。使用例如帧间预测模式或帧内预测模式或帧间-帧内预测组合模式对每个单元(通常为图像块)进行编码。当单元以帧内预测模式进行编码时，该单元执行帧内预测(160)。在帧间预测模式中，执行运动估计(175)和补偿(170)。在帧间-帧内预测组合模式中，该单元执行帧内预测(160)和运动估计(175)和补偿(170)。编码器决定(105)使用帧内预测模式或帧间预测模式或帧间-帧内预测组合模式中的哪一者来对单元进行编码，并且通过例如预测模式标记来指示该决策。例如，通过从原始单元减去(110)预测单元来计算预测残差。
然后，对预测残差进行变换(125)和量化(130)。对经量化的变换系数以及运动向量和其他语法元素进行熵编码(145)，以输出比特流。编码器可跳过变换，并对未变换的残余信号直接应用量化。编码器可绕过变换和量化两者，即，在不应用变换或量化过程的情况下直接对预测残差进行编码。
编码器对编码单元进行解码以提供用于进一步预测的参考。对经量化的变换系数进行解量化(140)和逆变换(150)以对预测残差进行解码。组合(155)经解码的预测残差和预测单元，重构单元。向重构单元应用环路滤波器(165)以执行例如图像去块或SAO(样本自适应偏移)滤波，以减少编码伪影。经滤波的单元存储在参考图片缓冲区(又称解码图片缓冲区DPB)(180)处。
图2示出了视频解码器200的框图。设想了这一解码器200的变型，但是为了清楚起见，下文描述了解码器200而不描述所有预期的变型。
在解码器200中，比特流由解码器元件进行解码，如下所述。
视频解码器200一般执行与如图2所述的编码过程相反的解码过程。解码器200通常还执行视频解码作为对视频数据编码的一部分。
具体地，解码器的输入包括视频比特流，该视频比特流可由视频编码器100生成。首先对比特流进行熵解码(230)以获得变换系数、运动向量和其他经编码的信息。图片分区信息指示如何对图片进行分区。因此，解码器可以根据经解码的图片分区信息划分(235)图像。对变换系数进行解量化(240)和逆变换(250)以对预测残差进行解码。组合(255)经解码的预测残差和预测单元，重构单元(通常为图像块)。可以从帧内预测(260)或运动补偿预测(即，帧间预测)(275)或帧内预测(260)和运动补偿预测(即，帧间预测)(275)两者获得预测单元(270)。向重构单元应用环路滤波器(265)。经滤波的单元存储在参考图片缓冲区(280)中。
经解码的图像还可经过解码后处理(285)，例如，逆颜色变换(例如，从YCbCr 4:2:0到RGB 4:4:4的变换)或执行在预编码过程(101)中执行的重新映射的逆过程的逆重新映射。解码后处理可使用在预编码处理中导出并且在比特流中发信号通知的元数据。
图3示出在其中实现各个方面和实施方案的系统的示例的框图。系统3000可体现为包括下文所述的各个部件的设备，并且被配置为执行本文档中所述的一个或多个方面。此类设备的示例包括但不限于各种电子设备，诸如个人计算机、膝上型计算机、智能电话、平板电脑、数字多媒体机顶盒、数字电视机接收器、个人视频录制系统、连接的家用电器和服务器。系统3000的元件可单独地或组合地体现在单个集成电路(IC)、多个IC和/或分立部件中。例如，在至少一个实施方案中，系统3000的处理元件和编码器/解码器元件分布在多个IC和/或分立部件上。在各种实施方案中，系统3000经由例如通信总线或通过专用输入和/或输出端口通信地耦接到一个或多个其他系统或其他电子设备。在各种实施方案中，系统3000被配置为实现本文档中所述的一个或多个方面。
系统3000包括至少一个处理器3010，该至少一个处理器被配置为执行加载到其中的指令，以用于实现例如本文档中所述的各个方面。处理器3010可包括嵌入式存储器、输入输出接口和本领域已知的各种其他电路。系统3000包括至少一个存储器3020(例如，易失性存储器设备和/或非易失性存储器设备)。系统3000包括存储设备3040，该存储设备可包括非易失性存储器和/或易失性存储器，包括但不限于电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存、磁盘驱动器和/或光盘驱动器。作为非限制性示例，存储设备3040可包括内部存储设备、附接存储设备(包括可拆卸和不可拆卸的存储设备)和/或网络可访问的存储设备。
系统3000包括编码器/解码器模块3030，该编码器/解码器模块被配置为例如处理数据以提供编码视频或解码视频，并且编码器/解码器模块3030可包括其自身的处理器和存储器。编码器/解码器模块3030表示可被包括在设备中以执行编码和/或解码功能的模块。众所周知，设备可包括编码模块和解码模块中的一者或两者。此外，编码器/解码器模块3030可实现为系统3000的独立元件，或者可结合在处理器3010内作为本领域技术人员已知的硬件和软件的组合。
待加载到处理器3010或编码器/解码器3030上以执行本文档中所述的各个方面的程序代码可存储在存储设备340中，并且随后被加载到存储器3020上以供处理器3010执行。根据各种实施方案，处理器3010、存储器3020、存储设备3040和编码器/解码器模块3030中的一者或多者可在本文档中所述过程的执行期间存储各个项目中的一个或多个项目。此类存储项目可包括但不限于输入视频、解码的视频或部分解码的视频、比特流、矩阵、变量以及处理等式、公式、运算和运算逻辑的中间或最终结果。
在一些实施方案中，处理器3010和/或编码器/解码器模块3030内部的存储器用于存储指令以及提供工作存储器以用于在编码或解码期间所需的处理。
然而，在其他实施方案中，处理设备外部的存储器(例如，处理设备可以是处理器3010或编码器/解码器模块3030)用于这些功能中的一个或多个功能。外部存储器可以是存储器3020和/或存储设备3040，例如动态易失性存储器和/或非易失性闪存存储器。
在若干实施方案中，外部非易失性闪存存储器用于存储例如电视机的操作系统。
在至少一个实施方案中，快速外部动态易失性存储器诸如RAM用作视频编码和解码操作的工作存储器，诸如MPEG-2(MPEG是指运动图片专家组，MPEG-2也称为ISO/IEC13818，并且13818-1也称为H.222，13818-2也称为H.262)、HEVC(HEVC是指高效视频编码，也称为H.265和MPEG-H部分2)或VVC(通用视频编码，由联合视频专家小组(JVET)开发的新标准)。
对系统3000的元件的输入可通过如模块3130中所示的各种输入设备提供。此类输入设备包括但不限于：(i)射频(RF)部分，其接收例如由广播器通过空中传输的RF信号；(ii)分量(COMP)输入端子(或一组COMP输入端子)；(iii)通用串行总线(USB)输入端子；和/或(iv)高清晰度多媒体接口(HDMI)输入端子。图3中未示出的其他示例包括复合视频。
在各种实施方案中，模块3130的输入设备具有如本领域已知的相关联的相应输入处理元件。例如，RF部分可与适于以下项的元件相关联：(i)选择所需的频率(也称为选择信号，或将信号频带限制到一个频带)，(ii)下变频选择的信号，(iii)再次频带限制到更窄频带以选择(例如)在某些实施方案中可称为信道的信号频带，(iv)解调经下变频和频带限制的信号，(v)执行纠错，以及(vi)解复用以选择所需的数据包流。各种实施方案的RF部分包括用于执行这些功能的一个或多个元件，例如频率选择器、信号选择器、频带限制器、信道选择器、滤波器、下变频器、解调器、纠错器和解复用器。RF部分可包括执行这些功能中的各种功能的调谐器，这些功能包括例如下变频接收信号至更低频率(例如，中频或近基带频率)或至基带。
在一个机顶盒实施方案中，RF部分及其相关联的输入处理元件接收通过有线(例如，电缆)介质发射的RF信号，并且通过滤波、下变频和再次滤波至所需的频带来执行频率选择。
各种实施方案重新布置上述(和其他)元件的顺序，移除这些元件中的一些元件，和/或添加执行类似或不同功能的其他元件。添加元件可包括在现有元件之间插入元件，例如，插入放大器和模数变换器。
在各种实施方案中，RF部分包括天线。
此外，USB和/或HDMI端子可包括用于跨USB和/或HDMI连接将系统3000连接到其他电子设备的相应接口处理器。
应当理解，输入处理(例如Reed-Solomon纠错)的各个方面可根据需要例如在单独的输入处理IC内或在处理器3010内实现。
类似地，USB或HDMI接口处理的方面可根据需要在单独的接口IC内或在处理器3010内实现。
将经解调、纠错和解复用的流提供给各种处理元件，包括例如处理器3010以及编码器/解码器3030，该处理元件与存储器和存储元件结合操作以根据需要处理数据流以呈现在输出设备上。
系统3000的各种元件可设置在集成壳体内。在集成壳体内，各种元件可使用合适的连接布置122140(例如，本领域已知的内部总线，包括IC间(I2C)总线、布线和印刷电路板)互连并且在这些元件之间传输数据。
系统3000包括能够经由通信信道3060与其他设备通信的通信接口3050。通信接口3050可包括但不限于被配置为通过通信信道3060发射和接收数据的收发器。通信接口3050可包括但不限于调制解调器或网卡，并且通信信道3060可例如在有线和/或无线介质内实现。
在各种实施方案中，使用诸如Wi-Fi网络，例如IEEE 802.11(IEEE是指电气和电子工程师协会)之类的无线网络将数据流式传输或以其他方式提供给系统3000。这些实施方案的Wi-Fi信号通过适用于Wi-Fi通信的通信信道3060和通信接口3050接收。这些实施方案的通信信道3060通常连接到接入点或路由器，该接入点或路由器提供对包括互联网的外部网络的访问，以用于允许流式应用和其他基于互联网的通信。
其他实施方案使用机顶盒向系统3000提供流式数据，该机顶盒通过输入图像块3130的HDMI连接递送数据。还有其他实施方案使用输入模块3130的RF连接向系统3000提供流式数据。
如上所述，各种实施方案以非流式的方式提供数据。
此外，各种实施方案使用除了Wi-Fi以外的无线网络，例如蜂窝网络或蓝牙网络。
系统3000可将输出信号提供到各种输出设备，包括显示器3100、扬声器3110和其他外围设备3120。
各种实施方案的显示器3100包括例如触摸屏显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、曲面显示器和/或可折叠显示器中的一者或多者。显示器3100可用于电视机、平板电脑、笔记本电脑、手机(移动电话)或其他设备。显示器3100还可与其他部件集成在一起(例如，如在智能电话中)，或者是单独的(例如，笔记本电脑的外部监视器)。
在实施方案的各种示例中，其他外围设备3120包括独立数字视频光盘(或数字多功能光盘，两个术语都是DVR)、光盘播放器、立体声系统和/或照明系统中的一者或多者。
各种实施方案使用一个或多个外围设备3120，该一个或多个外围设备提供基于系统3000输出的功能。例如，光盘播放器执行播放系统3000的输出的功能。
在各种实施方案中，使用信令诸如AV.Link、消费电子产品控制(CEC)或在具有或不具有用户干预的情况下使能设备到设备控制的其他通信协议，在系统3000与显示器3100、扬声器3110或其他外围设备3120之间传送控制信号。
输出设备可通过相应接口3070、3080和3090经由专用连接通信地耦接到系统3000。
另选地，输出设备可使用通信信道3060经由通信接口3050连接到系统3000。
显示器3100和扬声器3110可与电子设备诸如电视机中的系统3000的其他部件集成在单个单元中。
在各种实施方案中，显示器接口3070包括显示驱动器，诸如例如定时控制器(TCon)芯片。
另选地，如果输入3130的RF部分是单独机顶盒的一部分，则显示器3100和扬声器3110可选地与其他部件中的一个或多个部件分开。
在显示器3100和扬声器3110为外部部件的各种实施方案中，输出信号可经由专用输出连接(包括例如HDMI端口、USB端口或COMP输出)提供。
这些实施方案可由处理器3010实现的计算机软件或由硬件或由硬件和软件的组合执行。
作为非限制性示例，这些实施方案可由一个或多个集成电路实现。
作为非限制性示例，存储器3020可以是适合于技术环境的任意类型，并且可使用任何适当的数据存储技术来实现，诸如光学存储器设备、磁存储器设备、基于半导体的存储器设备、固定存储器和可移动存储器。
作为非限制性示例，处理器3010可以是适合于技术环境的任意类型，并且可涵盖微处理器、通用计算机、专用计算机和基于多核架构的处理器中的一者或多者。
在帧间预测模式中，可从先前重建(解码)的并且存储在解码图片缓冲区(DPB)中的参考图片的参考块(ref)的运动补偿样本中预测图像块(cur)。接下来，然后可用加权预测参数(WP参数)校正运动补偿样本(也表示为帧间预测样本)以补偿图像块cur的样本与参考块ref的运动补偿样本之间的照明变化。
如在例如HEVC或VVC中定义的加权预测(WP)允许每组单元定义权重和偏移(wi；offi)，例如与参考图片“i”相关联的块、区域、切片或整个图片。编码图片缓冲区中的每组块(ex：参考图像)与加权预测参数相关联。在下文中，将使用术语图像，但是可将其替换为图像中的切片或区域，其中区域通常是一组块。
然后将WP应用于帧间预测样本上。
WP可应用于单向预测或双向预测两者。
例如，如果使用参考块索引refIdx0将图像块cur在单向上进行编码，则(w0；off0)可以指与refIdx0相关联的权重和偏移。加权单向预测样本Pred’0和加权双向预测样本Pred’01可由以下给出：
Pred’0＝((w0.Pred0[x]+(1<<(shift-1)))>>shift)+off0 (1)
Pred’01＝((w0.Pred0[x]+w1.Pred1[x]+off01)>>(shift+1) (2)
其中，off01＝(off0+off1+1)<<shift，并且Pred0是单向预测样本，并且Pred01是双向预测样本，两者均位于当前图像中的位置x处。
图4示出了根据至少一个实施方案的估计加权预测参数的方法的流程图。
在步骤410中，获得WP参数的第一估计。
在步骤410的一个实施方案中，从可能接收或存储的默认参数(权重可等于1并且偏移可等于0)获得WP参数的第一估计。
在步骤410的一个实施方案中，基于图像cur的样本和参考图像ref的(可能共址的)样本获得WP参数的第一估计。
在步骤410的一个实施方案中，基于针对图像cur和参考图像ref分别计算的平均样本值(DCcur,DCref)和平均标准偏差或绝对差的平均值(ACcur,ACref)获得WP参数的第一估计。
然后可如下推导出WP参数权重和偏移：
权重＝ACcur/ACref
偏移＝DCcur-权重x DCref
例如，图像“cur”的组分“C”的平均样本值DCcur由以下给出：
其中“cur(x)”是针对组分“C”位于图像“cur”中的位置“x”处的样本值。
例如，绝对差的平均值ACcur由以下给出：
在步骤420中，WP参数的第二估计基于从参考图像ref的(可能共址的)样本、当前图像cur的样本和WP参数的第一估计导出的缩放后参考图像直方图H’scaled。
图5示出了根据至少一个实施方案的步骤420的流程图。
在步骤4201中，计算图像cur的样本的图像直方图Hcur和参考图像ref的(可能共址的)样本的参考图像直方图Href。
在步骤4202中，当前WP参数(权重；偏移)从先前的WP参数值导出，例如通过将给定值添加到先前的权重和偏移值。
在步骤4203中，缩放后参考图像直方图Hscaled从参考图像直方图Href和当前WP参数(权重；偏移)导出如下：
j＝权重*i+偏移
Hscaled[权重*i+偏移]+＝Href[i]
其中i是Href的一个区间
在步骤4204中，在图像直方图Hcur与缩放后参考图像直方图Hscaled之间计算直方图失真D(Hcur,Hscaled)。
当D(Hcur,Hscaled)<min(与先前存储的WP参数相关联的直方图失真的值)时，存储(选择)当前WP参数。否则在步骤4202和步骤4203到4204(4205)迭代中考虑新的当前WP参数。
返回到图4，在步骤430中，在图像直方图Hcur与参考图像直方图Href之间计算直方图失真“HD_noWP”＝D(Hcur,Href)。当使用存储的WP参数时，在图像直方图Hcur与从步骤4203导出的缩放后参考图像直方图H’scaled之间计算另一直方图失真“HD_WP”＝D(Hcur,H’scaled)。
随后，当D(Hcurr,H’scaled)<D(Hcurr,Href)时，使用(启用)WP参数的第二估计来预测图像块(440)。否则(当D(Hcurr,H’scaled)>＝D(Hcurr,Href)时)，禁用WP参数的第二估计(不用于预测图像块)(450)。
在变体中，信息指示是否对加权参数的第一估计进行细化(如果是，则执行步骤420、430，之后是步骤440或450)(如果否，则执行步骤460，之后是步骤440或450)。
在变体中，当从默认参数(权重可等于1并且偏移可等于0)获得WP参数的第一估计时，则步骤410之后是步骤(步骤420、430，然后是步骤440或450)。
在变体中，该信息可以是编码器的配置参数。
在变体中，信息涉及图像的分量。然后，可针对图片的一个分量执行步骤420和430，并且针对该图片的另一分量执行步骤460。
在变体中，针对图像的所有分量使用相同的信息。然后，可针对那些分量执行步骤420和430或步骤460。
在步骤460中，在图像cur的样本与缩放后参考图像的(可能共址的)样本之间计算绝对差之和(SAD_WP)。
在图像cur的样本与参考图像ref的(可能共址的)样本之间计算另一绝对差之和(SAD_noWP)。
然后，当SAD_WP<SAD_noWP时，使用(启用)WP参数的第一估计来预测图像块(440)。否则(当SAD_WP>＝SAD_noWP时)，禁用WP参数的第一估计(不用于预测图像块)(450)。
使用SAD以启用或禁用使用WP参数来预测图像块假设视频序列包括很少的运动，因为SAD测量图像和参考图像中(可能共址的或全局运动补偿的)样本之间的差。然而，在具有运动对象的序列的视频的情况下，SAD的有效性显著降低。可以通过使用基于直方图的失真(步骤430)来解决此问题，以更好地决定是启用还是禁用所估计的WP参数来预测图像块。
在变体中，方法可包括增加待预测的图像块的样本的位深度。然后获得并存储具有比图像块的样本位深度更大位深度的内部样本。该位深度增加增大了基于样本的预测过程中的数值精度。
例如，可将图像的8位样本增加到10位内部样本。
如图6所示，位深度的增加可能会对图像直方图和参考图像直方图产生很大的影响。
图6的上部示出了从8位位深度图片增大至10位位深度图片如何影响直方图的典型示例。左上方的直方图代表8位图像直方图的一部分，右上方是10位(向左偏移2位)图像直方图。可以看到位深度增加产生了某些区间的空的直方图值。然而，有损编码算法将不重建完全相同的样本值，并且重建样本值的直方图可能看起来很不一样，如图6的底部所示。
为了解决这个问题，在变体中，该方法包括当图像cur的位深度(input-bit-depth)低于另一给定位深度(given-bit-depth)诸如内部样本的位深度或重建图像的位深度时，扩展图像直方图Hcur。
在位深度增加之后，图像cur的直方图由孤立的“峰”构成，这些峰使用空区间分开，间隔一定距离。
例如，可通过将直方图峰值N(k)分布在位于每个k x(1<<db)位置处的所述“孤立的”峰周围来执行平滑过程，其中：db＝given-bit-depth-input-bit-depth
值的分布(扩展)可为均匀的，如图7的左侧所示，或不均匀的，如图7的右侧所示。
扩展窗口中的直方图值之和在扩展之前和之后保持恒定等于N(k)。
在图7的示例中，虚线直方图是位深度增加之后的图像直方图，并且实线是扩展图像直方图。通常，如果“internal-bit-depth”＝10位并且“input-bit-depth”＝8位，则扩展窗口大小是(1<<db)＝4。
在不均匀扩展的情况下，可使用以“孤立”峰位置为中心的高斯权重，如图7的右侧所示，以模拟编码之后样本误差的合理/可能分布。
各种具体实施参与解码。如本申请中所用，“解码”可涵盖例如对所接收的编码序列执行的过程的全部或部分，以便产生适于显示的最终输出。
在各种实施方案中，此类过程包括通常由解码器执行的一个或多个过程，例如熵解码、逆量化、逆变换和差分解码。
在各种实施方案中，此类过程还包括或另选地包括由本专利申请中所述的各种具体实施的解码器执行的过程，例如接收信息INF；基于当前图像块的仿射变换从帧间预测块和帧内预测块导出帧间-帧内预测组合块；以及使用所确定的帧间-帧内预测组合对图像块进行解码。
作为进一步的示例，在一个实施方案中，“解码”仅是指熵解码，在另一个实施方案中，“解码”仅是指差分解码，并且在又一个实施方案中，“解码”是指熵解码和差分解码的组合。短语“解码过程”是具体地指代操作的子集还是广义地指代更广泛的解码过程基于具体描述的上下文将是清楚的，并且据信将被本领域的技术人员很好地理解。
各种具体实施参与编码。
以与上面关于“解码”的讨论类似的方式，如在本申请中使用的“编码”可涵盖例如对输入视频序列执行以便产生编码比特流的全部或部分过程。
在各种实施方案中，此类过程包括通常由编码器执行的一个或多个过程，例如，分区、差分编码、变换、量化和熵编码。
在各种实施方案中，此类过程还包括或另选地包括由本申请中描述的各种实施方式的编码器执行的过程，例如，使用应用于围绕当前图像块的上下文的神经网络确定当前图像块的帧内预测；基于帧内预测对当前图像块进行编码；以及发送经编码的当前图像块。
作为进一步的示例，在一个实施方案中，“编码”仅是指熵编码，在另一个实施方案中，“编码”仅是指差分编码，并且在又一个实施方案中，“编码”是指差分编码和熵编码的组合。短语“编码过程”是具体地指代操作的子集还是广义地指代更广泛的编码过程基于具体描述的上下文将是清楚的，并且据信将被本领域的技术人员很好地理解。
当附图呈现为流程图时，应当理解，其还提供了对应装置的框图。类似地，当附图呈现为框图时，应当理解，其还提供了对应的方法/过程的流程图。
各种实施方案是指速率失真优化。
具体地，在编码过程期间，通常考虑速率和失真之间的平衡或权衡，这常常考虑到计算复杂性的约束。速率失真优化通常表述为最小化速率失真函数，该速率失真函数是速率和失真的加权和。存在不同的方法解决速率失真优化问题。例如，这些方法可基于对所有编码选项(包括所有考虑的模式或编码参数值)的广泛测试，并且完整评估其编码成本以及重构信号在编码和解码之后的相关失真。更快的方法还可用于降低编码复杂性，特别是对基于预测或预测残差信号而不是重构的残差信号的近似失真的计算。也可使用这两种方法的混合，诸如通过针对可能的编码选项中的仅一些编码选项使用近似失真，而针对其他编码选项使用完全失真。其他方法仅评估可能的编码选项的子集。更一般地，许多方法采用各种技术中任一种来执行优化，但是优化不一定是对编码成本和相关失真两者的完整评估。然而，根据至少一个实施方案，由于深度帧内预测模式是用于帧内预测的唯一可用模式时，去除了编码中的速率失真优化。
本文所述的具体实施和方面可在例如方法或过程、装置、软件程序、数据流或信号中实现。即使仅在单个形式的具体实施的上下文中讨论(例如，仅作为方法讨论)，讨论的特征的具体实施也可以其他形式(例如，装置或程序)实现。
装置可在例如适当的硬件、软件和固件中实现。
方法可在例如一般是指处理设备的处理器中实现，该处理设备包括例如计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑设备。
处理器还包括通信设备，诸如例如计算机、手机、便携式/个人数字助理(“PDA”)以及便于最终用户之间信息通信的其他设备。
提及“一个实施方案”或“实施方案”或“一个具体实施”或“具体实施”以及它们的其他变型，意味着结合实施方案描述的特定的特征、结构、特性等包括在至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”或“在一个具体实施中”或“在具体实施中”的出现以及出现在本申请通篇的各个地方的任何其他变型不一定都是指相同的实施方案。
另外，本申请可涉及“确定”各种信息。确定信息可包括例如估计信息、计算信息、预测信息或从存储器检索信息中的一者或多者。
此外，本申请可涉及“访问”各种信息。访问信息可包括例如接收信息、检索信息(例如，从存储器)、存储信息、移动信息、复制信息、计算信息、确定信息、预测信息或估计信息中的一者或多者。
另外，本申请可涉及“接收”各种信息。与“访问”一样，接收旨在为广义的术语。接收信息可包括例如访问信息或检索信息(例如，从存储器)中的一者或多者。此外，在诸如例如存储信息、处理信息、发射信息、移动信息、复制信息、擦除信息、计算信息、确定信息、预测信息或估计信息的操作期间，“接收”通常以一种方式或另一种方式参与。
应当理解，例如，在“A/B”、“A和/或B”以及“A和B中的至少一者”的情况下，使用以下“/”、“和/或”和“至少一种”中的任一种旨在涵盖仅选择第一列出的选项(A)，或仅选择第二列出的选项(B)，或选择两个选项(A和B)。作为进一步的示例，在“A、B和/或C”和“A、B和C中的至少一者”的情况下，此类短语旨在涵盖仅选择第一列出的选项(A)，或仅选择第二列出的选项(B)，或仅选择第三列出的选项(C)，或仅选择第一列出的选项和第二列出的选项(A和B)，或仅选择第一列出的选项和第三列出的选项(A和C)，或仅选择第二列出的选项和第三列出的选项(B和C)，或选择所有三个选项(A和B和C)。如对于本领域和相关领域的普通技术人员显而易见的是，这可扩展到所列出的尽可能多的项目。
而且，如本文所用，词语“发信号通知”是指(除了别的以外)向对应解码器指示某物。例如，在某些实施方案中，编码器发信号通知多个参数中的特定一个参数以进行深度帧内预测。
这样，在一个实施方案中，在编码器侧和解码器侧两者均使用相同的参数。因此，例如，编码器可将特定参数发射(显式信令)到解码器，使得解码器可使用相同的特定参数。相反，如果解码器已具有特定参数以及其他，则可在不发射(隐式信令)的情况下使用信令，以简单允许解码器知道和选择特定参数。通过避免发射任何实际功能，在各种实施方案中实现了位节省。应当理解，信令可以各种方式实现。例如，在各种实施方案中，使用一个或多个语法元素、标记等将信息发信号通知至对应解码器。虽然前面涉及词语“signal(发信号通知)”的动词形式，但是词语“signal(信号)”在本文也可用作名词。
对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，具体实施可产生格式化为携带例如可存储或可传输的信息的各种信号。信息可包括例如用于执行方法的指令或由所述具体实施中的一个具体实施产生的数据。例如，可格式化信号以携带所述实施方案的比特流。可格式化此类信号例如为电磁波(例如，使用频谱的射频部分)或基带信号。格式化可包括例如对数据流编码并且用编码的数据流调制载体。信号携带的信息可以是例如模拟或数字信息。已知的是，信号可通过各种不同的有线或无线链路发射。信号可存储在处理器可读介质上。
我们描述了多个实施方案。这些实施方案的特征可在各种权利要求类别和类型中单独地或以任何组合提供。
Claims (15)
1.一种方法，所述方法包括使用加权预测参数预测图像块，所述加权预测参数通过以下各项来估计：
获得所述加权预测参数的第一估计；
基于从参考图像样本和所述加权预测参数的所述第一估计导出的缩放后参考图像直方图来获得所述加权预测参数的第二估计；以及
基于以下各项启用使用所述加权预测参数的所述第二估计来预测所述图像块：在从所述图像样本导出的图像直方图与从所述参考图像样本导出的参考图像直方图之间计算的直方图失真，以及在所述图像直方图与从所述参考图像直方图和所述加权预测参数的所述第二估计导出的缩放后参考图像直方图之间计算的另一直方图失真。
2.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述加权预测参数的所述第二估计取决于配置参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述加权预测参数的所述第二估计取决于所述图像的分量。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
-针对所述图像的第一分量执行获得所述加权预测参数的第二估计并且启用使用所述加权预测参数的所述第二估计来预测所述图像块，所述方法进一步包括，针对所述图像的第二分量：
-基于以下各项启用使用所述加权预测参数来预测所述图像块：所述加权参数的所述第一估计和所述图像样本与所述缩放后参考图像样本之间的绝对差之和，以及所述图像样本与参考图像样本之间的绝对差之和。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括在获得所述加权预测参数的所述第一估计之前扩展所述图像直方图。
6.根据权利要求5所述的方法，其中扩展所述图像直方图取决于所述图像样本的所述位深度和给定位深度。
7.根据权利要求5所述的方法，其中扩展所述图像直方图包括将所述图像样本相对于所述图像直方图的一个峰分布在所述峰周围。
8.根据权利要求1所述的方法，其中从默认加权参数或基于所述图像样本和参考图像样本获得所述加权预测参数的第一估计。
9.一种装置，所述装置包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置用于使用加权预测参数来预测图像块，所述加权预测参数通过以下各项来估计：
获得所述加权预测参数的第一估计；
基于从所述参考图像样本和所述加权预测参数的所述第一估计导出的缩放后参考图像直方图来获得所述加权预测参数的第二估计；以及
基于以下各项启用使用所述加权预测参数的所述第二估计来预测所述图像块：在从所述图像样本导出的图像直方图与从所述参考图像样本导出的参考图像直方图之间计算的直方图失真，以及在所述图像直方图与从所述参考图像直方图和所述加权预测参数的所述第二估计导出的缩放后参考图像直方图之间计算的另一直方图失真。
10.根据权利要求9所述的装置，其中获得所述加权预测参数的所述第二估计取决于配置参数。
11.根据权利要求9所述的装置，其中获得所述加权预测参数的所述第二估计取决于所述图像的分量。
12.根据权利要求11所述的装置，其中：
-针对所述图像的第一分量执行获得所述加权预测参数的第二估计并且启用使用所述加权预测参数的所述第二估计来预测所述图像块，所述一个或多个处理器被进一步配置用于，针对所述图像的第二分量：
-基于以下各项启用使用所述加权预测参数来预测所述图像块：所述加权参数的所述第一估计和所述图像样本与所述缩放后参考图像样本之间的绝对差之和，以及所述图像样本与参考图像样本之间的绝对差之和。
13.根据权利要求9所述的装置，所述装置进一步包括用于在获得所述加权预测参数的所述第一估计之前扩展所述图像直方图的装置。
14.一种非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可读介质包含根据权利要求1至8中的一项所述的方法生成的数据内容。
15.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，当所述程序由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求1至8中的一项所述的方法中的任一方法。
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2020
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