CN115299046A - 图像和视频编解码中发送切片分割信息的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于发送或解析图像分割信息的方法和装置。根据所述方法，根据图像分割信息将当前图像分割为一个或更多个切片和一个或更多个图块。确定控制语法，除非图像分割信息指示选择了矩形切片模式，并且允许每个子图像包括一个以上的矩形切片，并且当前图像在当前图像中仅包括一个矩形切片，否则控制语法是从编码器侧的视频比特流中发送，或者从解码器侧的视频比特流进行解析的。如果图像分割信息指示当前图像中存在多个切片，并且控制语法表明启用了环路滤波，则跨切片边界应用环路滤波。

Description

图像和视频编解码中发送切片分割信息的方法和装置
交叉引用
本发明要求申请日为2020年04月01日，申请号为63/003,362的美国临时专利申请的优先权，上述专利申请的内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明通常涉及视频编解码系统中的图像分割(picture partition)。具体地，本发明涉及将图像分割成切片(slice)和图块(tile)相关的分割信息的发信。
背景技术
高效视频编解码(High-efficiency video coding，HEVC)是由视频编解码联合协作团队(Joint Collaborative Team on Video Coding，JCT-VC)开发的最新国际视频编解码标准(Rec.ITU-T H.265ISO/IEC23008-2version 3:High Efficiency Video Coding,April,2015)。图1提供了HEVC编解码系统的框图。输入视频信号由从已编码的图像区域导出重构信号(136)使用帧间/帧内预测(110)来预测。预测残差信号由线性变换(transform，T)118来处理。变换系数被量化(quantized，Q)120并和其他辅助信息一起被熵编码(122)于比特流中。在对已反量化的(inverse quantization，IQ)124变换系数进行逆变换(inversetransform，IT)126后，从预测信号以及重构的残差信号生成重构信号128。重构信号进一步由环路滤波处理(例如，去块滤波器(de-blocking filter，DF)130和非去块滤波器(Non-deblocking filter，NDF)131)来移除编解码伪影。解码后的图像被存储于帧缓冲器(134)用于预测输入视频信号中的未来图像中。
在HEVC中，编码图像被分割成由相关编解码树单元(associated coding treeunit，CTU)表示的非重叠正方形块区域。编码图像可由切片的集合表示，每个切片包括整数个CTU。切片中单个CTU以光栅扫描顺序(raster scanning order)来处理。双向预测(bi-predictive，B)切片可以用帧内预测或帧间预测来解码，其使用最多两个运动向量与参考索引来预测每一块的样本值。预测(predictive，P)切片可以用帧内预测或帧间预测来解码，其使用最多一个运动向量与参考索引来预测每一块的样本值。帧内(intra，I)切片仅使用帧内预测来解码。
可以使用递归的四叉树(quadtree，QT)结构将CTU分割成多个非重叠的编解码单元(coding unit，CU)以适应各种局部运动以及纹理特性。一个或更多个预测单元(prediction unit，PU)被指定用于每一CU。预测单元与相关的CU语法一起作为用于发送预测子信息的基础单元。所指定的预测进程用于预测PU内相关像素样本的值。可以使用残差四叉树(residual quadtree，RQT)结构进一步来分割CU以表示相关预测残差信号。RQT的叶节点(leaf node)对应于变换单元(transform unit，TU)。变换单元包括大小为8×8、16×16或32×32的亮度样本的变换块或者大小为4×4的亮度样本的变换块，以及4:2:0色彩格式中图像的色度样本的两个对应的变换块。整数变换被应用于变换块以及已量化系数的层级值与其他辅助信息被熵编码于比特流中。图2示出了块分割210(左)及其对应的QT表示220(右)的示例。实线表示CU边界，虚线表示TU边界。
术语编解码树块(coding tree block，CTB)、编解码块(coding block，CB)、预测块(prediction block，PB)以及变换块(transform block，TB)被定义为指定分别与CTU、CU、PU以及TU相关的一个色彩分量的2-D样本数组。因此，CTU包括一个亮度CTB、两个色度CTB以及相关的语法元素。类似的关系对CU、PU以及TU是也有效的。树分割通常被同时应用于亮度以及色度两者，但是当色度达到某些最小尺寸时可以应用一些例外。
ITU-T SG16 WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的JVET目前正在建立下一代视频编解码标准。JVET-Q2001的多功能视频编解码(Versatile Video Coding，VVC)草案中(B.Bross J.Chen,S.Liu,“Versatile Video Coding(Draft 8),”Document of JointVideo Experts Team of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11,JVET-Q2001,17th Meeting:Brussels,BE,7–17January 2020)已采用一些有前景的新编码工具。在JVET-Q2001中指定的VVC草案中，与HEVC类似，已将编码图像分割为由CTU表示的非重叠正方形块区域。每个CTU可以通过四叉树与二叉和三叉拆分的嵌套多类型树分割为一个或多个较小尺寸的CU。所得的CU分割可以为正方形或矩形。
在JVET-Q2001中指定的VVC草案中，图块是覆盖图像矩形(rectangular)区域的CTU序列。图块中以光栅扫描顺序扫描图块中的CTU。一幅图像分割为一个或更多个图块行(row)和一个或更多个图块列(column)。切片由整数个完整图块或图像的图块中的整数个连续完整的CTU列组成。支持两种切片模式，即光栅扫描切片模式和矩形切片模式，如语法元素rect_slice_flag指示。在光栅扫描切片模式下，切片包括图像的切片光栅扫描中的完整切片序列。在矩形切片模式下，切片包括共同形成图像的矩形区域的多个完整图块，或包括共同形成图像的矩形区域的一个图块的多个连续完整列。在与切片对应的矩形区域内，以切片光栅扫描顺序扫描矩形切片中的图块。图3和图4分别提供了在光栅扫描切片模式和矩形切片模式下将图像分割为图块和切片的示例。图3示出了将具有18x12亮度CTU的图像分割为12个图块和3个光栅扫描切片的示例。每个CTU用虚线包围的小矩形表示，每个图块用细实线表示，每个切片用粗线包围的灰色区域表示。图4示出了将具有18x12亮度CTU的图像分割为24个图块和9个矩形切片的示例。语法元素slice_address指定切片中第一个图块的光栅扫描图块索引。语法元素num_tiles_in_slice_minus1的值加1指定当前切片中连续图块的数量。
发明内容
公开了一种用于发送或解析图像分割信息的方法和装置。根据所述方法，根据图像分割信息将当前图像分割为一个或更多个切片和一个或更多个图块。确定控制语法，除非图像分割信息指示选择了矩形切片模式，并且允许每个子图像包括一个以上的矩形切片，并且当前图像在当前图像中仅包括一个矩形切片，否则控制语法是从编码器侧的视频比特流中发送，或者从解码器侧的视频比特流进行解析的。如果图像分割信息指示当前图像中存在多个切片，并且控制语法表明启用了环路滤波(in-loop filtering)，则跨切片边界应用环路滤波。从对应于目标切片的视频比特流的切片标头级别来发信通知或解析所述语法。
附图说明
图1示出了示例性自适应帧间/帧内视频编码系统。
图2示出了块分割的示例，其中，块分割的结果在左侧示出，编解码树(也称为分割树结构)在右侧示出。
图3示出了将具有18x12亮度CTU的图像分割为12个图块和3个光栅扫描切片的示例。
图4示出了将具有18x12亮度CTU的图像分割为24个图块和9个矩形切片的示例。
图5示出了根据本发明实施方式的示例性视频解码系统的流程图，其中如果目标切片的地址不与当前图像的索引的最后一个图块索引对应，并且光栅扫描切片模式用于图像分割，则解析与目标切片中的多个切片有关的语法。
具体实施方式
以下描述是实施本发明的最佳构想模式。所述描述是为了说明本发明的一般原理，而不应被认为是限制性的。本发明的范围最好通过参考所附的权利要求来确定。
在JVET-Q2001中指定的VVC草案中，图块是覆盖图像矩形区域的CTU序列。图块中以光栅扫描顺序扫描图块中的CTU。一幅图像分割为一个或更多个图块行和一个或更多个图块列。切片由整数个完整图块或图像的图块中的整数个连续完整的CTU列组成。当使用语法元素no_pic_partition_flag等于0将编码图像进一步分割为一个以上的切片或一个图块时，通过图像参数集(picture parameter set，PPS)中的语法元素pps_log2_ctu_size_minus5、num_exp_tile_columns_minus1、num_exp_tile_rows_minus1和tile_row_height_minus1发信通知用于导出编码图像的图块分割的信息。当使用矩形切片模式时(即，rect_slice_flag＝1)，可以发信通知语法元素tile_idx_delta_present_flag以指定是否以切片光栅顺序将编码图像分割为矩形切片行和矩形切片列。ile_idx_delta_present_flag等于0表示tile_idx_delta[i]语法元素不在PPS中，并且所有参考PPS的图像均按切片光栅顺序分割为矩形切片行和矩形切片列行。tile_idx_delta_present_flag等于1表示tile_idx_delta[i]语法元素(指示当前切片的图块索引与下一个切片的图块索引之间的差异)可能出现在PPS中，并且参考PPS的图像中的所有矩形切片都由tile_idx_delta[i]的值指示的顺序指定，i值递增。当编码图像中的切片数等于1时，不发送tile_idx_delta_present_flag的值，并且推断其等于0。
根据本发明的一方面，当编码图像中的图块数等于1时，在编码图像中仅存在一个等于0的图块索引，并且不发送tile_idx_delta。在模式1中，发送tile_idx_delta_present_flag进一步取决于编码图像中图块的数量。在一个实施方式中，仅当编码图像中的切片数大于1并且编码图像中的图块数大于整数阈值T时才发信通知tile_idx_delta_present_flag，其中T可以等于1、2或3。当不发送tile_idx_delta_present_flag时，推断其等于0。
根据本发明的另一方面，当编码图像中的图块行数或图块列数等于1时，编码图像总是按照切片光栅顺序分割为矩形切片行和矩形切片列(垂直或水平)。
在模式2中，发送tile_idx_delta_present_flag进一步取决于编码图像中的图块行数或图块列数是否大于1。在一个实施方式中，仅当编码图像中的切片数大于1并且编码图像中的图块行数或图块列大于1时才发信通知tile_idx_delta_present_flag。当不发送tile_idx_delta_present_flag时，推断其等于0。
根据本发明的另一方面，指定是否应跨切片边界应用环路滤波操作的语法控制旗标仅与包括一个以上切片的编码图像有关。在所提出的方法中，发信通知所述控制旗标取决于编码图像中的切片数是否大于1。
在一个示例实施方式中，根据本发明，使用发送tile_idx_delta_present_flag的方法2修改JVET-Q2001中指定的视频编码器。表1中提供了针对PPS的修改后的语法表。在提出的方法中，仅当编码图像中的切片数大于1并且编码图像中的图块行数或图块列数大于1时才发信通知tile_idx_delta_present_flag。当使用矩形切片模式且编码切片的数量等于1时，不发信通知语法元素loop_filter_across_slices_enabled_flag，所述语法元素指定是否可以在参考PPS的图像中跨切片边界执行环路滤波操作。
表1根据所提出方法基于JVET-Q2001修改的语法表
Figure BDA0003851750960000061
Figure BDA0003851750960000071
Figure BDA0003851750960000081
可以在编码器和/或解码器中实现上述提出的任何方法。例如，可以在高级语法编码模块、编码器和/或解码器的高级语法解码模块中实现所提出的任何方法。或者，所提出的任何方法可以被实现为集成到编码器的高级语法编码模块和/或解码器的高级语法解码模块的电路。也可以在图像编码器和/或解码器中实现前述提出的任何方法，其中，所得到的比特流对应于仅使用图像内预测的一个编码帧。
图5示出了根据本发明实施方式的示例性视频解码系统的流程图，其中如果满足一组条件，则解析用于控制是否跨切片边界应用环路滤波器的控制语法。流程图中所示的步骤可被实现为可在编码器侧和/或解码器侧的一个或更多个处理器(例如，一个或更多个中央处理单元(central processing unit，CPU)上执行的程序代码。流程图中所示的步骤也可以基于硬件来实现，例如被布置为执行流程图中的步骤的一个或更多个电子设备或处理器。根据所述方法，在步骤510中，接收包括当前图像的视频比特流。在步骤520中，从视频比特流中解析出图像分割信息，其中，根据所述图像分割信息将当前图像分割为一个或更多个切片以及一个或更多个图块。在步骤530中，确定控制语法，除非图像分割信息指示选择了矩形切片模式，并且允许每个子图像包括一个以上的矩形切片，并且当前图像在当前图像中仅包括一个矩形切片，否则控制语法是从视频比特流中解析的。在步骤540中，从视频比特流中导出重构图像，其中，重构图像包括根据图像分割信息的图像分割。在步骤550中，如果图像分割信息指示当前图像中存在多个切片，并且控制语法表明启用了环路滤波，则跨切片边界应用环路滤波。
可以相应地得出与图5中的解码器相对应的示例性视频编码系统的流程图。
所示的流程图旨在说明根据本发明的视频编解码的示例。本领域技术人员可以修改每个步骤，重新布置步骤，拆分步骤或组合步骤以实践本发明，而不背离本发明的精神。在本发明中，已经使用特定的语法和语义来说明用于实现本发明的实施方式的示例。本领域技术人员可以通过用等效的语法和语义替换语法和语义来实施本发明，而不脱离本发明的精神。
呈现以上描述是为了使本领域技术人员能够实施在特定应用及其要求的上下文中提供的本发明。对所描述的实施方式的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可以应用于其他实施方式。因此，本发明并不旨在限于所示出和描述的特定实施方式，而是与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最广范围相一致。在以上详细描述中，示出了各种具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解可以实施本发明。
如上所述的本发明的实施方式可以以各种硬件、软件代码或两者的组合来实现。例如，本发明的实施方式可以是集成到视频压缩芯片中的一个或更多个电路，或者是集成到视频压缩软件中以执行本文所述处理的程序代码。本发明的实施方式还可以是要在数字信号处理器(Digital signal processor，DSP)上执行以执行本文描述的处理的程序代码。本发明还可以包括由计算机处理器，数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的许多功能。这些处理器可以被配置为通过执行定义本发明所体现的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来执行根据本发明的特定任务。可以以不同的编程语言和不同的格式或样式来开发软件代码或固件代码。也可以为不同的目标平台编译软件代码。然而，不同的代码格式，软件代码的样式和语言以及配置代码以执行根据本发明的任务的其他手段将不脱离本发明的精神和范围。
在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其他特定形式实施。所描述的示例在所有方面仅应被认为是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是前述描述来指示。落在请求保护范围的等同含义和范围内的所有改变均应包括在其范围之内。

Claims (8)

1.一种视频序列解码方法，所述方法包括：
接收包括当前图像的视频比特流；
从所述视频比特流中解析图像分割信息，其中，根据所述图像分割信息将所述当前图像分割为一个或更多个切片和一个或更多个图块；
确定控制语法，除非所述图像分割信息指示选择了矩形切片模式，允许每个子图像包括一个以上的矩形切片，并且所述当前图像在所述当前图像中仅包括一个矩形切片，否则所述控制语法是从所述视频比特流解析的；
从所述视频比特流中导出重构图像，其中，所述重构图像包括根据所述图像分割信息的图像分割；以及
如果所述图像分割信息指示所述当前图像中存在多个切片，并且所述控制语法表明已启用跨切片边界环路滤波，跨切片边界应用环路滤波。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制语法为所述视频比特流的图像参数集级别。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述图像分割信息指示选择了所述矩形切片模式，推断所述控制语法具有指示不跨切片边界进行环路滤波的值，允许每个子图像包括一个以上的矩形切片，并且所述当前图像在所述当前图像中仅包括一个矩形切片。
4.一种用于解码视频序列的装置，所述装置包括一个或更多个电子电路或处理器用于：
接收包括当前图像的视频比特流；
从所述视频比特流中解析图像分割信息，其中，根据所述图像分割信息将所述当前图像分割为一个或更多个切片和一个或更多个图块；
确定控制语法，除非所述图像分割信息指示选择了矩形切片模式，允许每个子图像包括一个以上的矩形切片，并且所述当前图像在所述当前图像中仅包括一个矩形切片，否则所述控制语法是从所述视频比特流解析的；
从所述视频比特流中导出重构图像，其中，所述重构图像包括根据所述图像分割信息的图像分割；以及
如果所述图像分割信息指示所述当前图像中存在多个切片，并且所述控制语法表明已启用跨切片边界环路滤波，跨切片边界应用环路滤波。
5.一种视频序列编码方法，所述方法包括：
接收与当前图像对应的输入数据；
将所述当前图像分割为一个或更多个切片和/或一个或更多个图块；
在视频比特流中发送图像分割信息；
确定控制语法，除非所述图像分割信息指示选择了矩形切片模式，允许每个子图像包括一个以上的矩形切片，并且所述当前图像在所述当前图像中仅包括一个矩形切片，否则所述控制语法是从所述视频比特流中发送的；以及
如果所述当前图像中存在一个以上切片，并且所述控制语法表明已启用跨切片边界环路滤波，跨切片边界应用环路滤波。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制语法为所述视频比特流的图像参数集级别。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，如果所述图像分割信息指示选择了所述矩形切片模式，推断所述控制语法具有指示不跨切片边界进行环路滤波的值，允许每个子图像包括一个以上的矩形切片，并且所述当前图像在所述当前图像中仅包括一个矩形切片。
8.一种用于编码视频序列的装置，所述装置包括一个或更多个电子电路或处理器用于：
接收与当前图像对应的输入数据；
将所述当前图像分割为一个或更多个切片和/或一个或更多个图块；
在视频比特流中发送图像分割信息；
确定控制语法，除非所述图像分割信息指示选择了矩形切片模式，允许每个子图像包括一个以上的矩形切片，并且所述当前图像在所述当前图像中仅包括一个矩形切片，否则所述控制语法是从所述视频比特流中发送的；以及
如果所述当前图像中存在一个以上切片，并且所述控制语法表明已启用跨切片边界环路滤波，跨切片边界应用环路滤波。
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