CN115589487A - 图像编码的预测方法 - Google Patents

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章旭东
黄浩然
田景军
董鹏宇
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Abstract

本发明提供了一种图像编码的预测方法，包括：分别计算第一行像素和第一列像素经过编码再解码后的重构值；将剩余的像素按照每块2x2像素的大小划分为多个块；选择第一个像素块；根据位于该像素块不同方向的像素的重构值，分别计算多个方向预测模式下的四个像素的预测值，选择四个像素的预测值误差之和为最小的预测值，并找出此时对应的最优预测模式；根据预测值对像素块中的每个像素进行编码和解码，以得到像素块中每个像素的重构值；根据最优预测模式对像素块中右下角的像素的重构值进行修正，得到重构后的预测值；选择下一个像素块按照步骤S4～S7，完成最后一个像素块的像素预测。本发明纠正了预测误差，且提高了预测效率。

Description

图像编码的预测方法
技术领域
本发明涉及编码技术领域，尤其是涉及一种图像编码的预测方法。
背景技术
绝大多数的CCD、CMOS图像传感器中用一种称作Bayer的滤光片排列格式记录图像的三原色彩(红绿蓝，RGB)信息，这种图案是一种红绿滤光片间隔行和绿蓝滤光片间隔行循环交替的排列方式，因此Bayer格式是最常见的CMOS和CCD图像传感器的数据输出格式。尽管Bayer格式比全彩色格式能节省图像传输带宽和存储空间，但是在某些情况下依然需要对Bayer格式的图像进行压缩，进一步缩小图像体积(如低功耗小体积的嵌入式图像传感器，或分辨率高达数百万乃至千万像素的图像传感器)。但目前的压缩方法需要对Bayer格式图像进行预处理，例如Bayer结构转换(RAW2RGB,RAW2YCbCr)，这无疑增大了运算量、占用了较多运算资源(如处理器片上存储器)，不利于压缩方法的实时性、不利于压缩方法的低功耗小面积物理实现。因此，有必要进一步研究直接针对Bayer格式图像的压缩方法。
现有技术中，采用的压缩方式都是先对当前像素值进行预测，通过对预测残差进行压缩来实现，而广泛采用的预测方法是FELICS(Fast,Efficient,Lossless ImageCompression)和LOCO-I(Low Complexity Lossless Compression for Image)。
然而，现有技术的预测方法中，预测误差无法纠正，且现有技术是按照每个像素点进行预测，效率比较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像编码的预测方法，可以纠正预测误差，且且按照像素块进行预测，提高预测效率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种图像编码的预测方法，包括：
S1：分别计算第一行像素和第一列像素经过编码再解码后的重构值；
S2：将剩余的像素按照每块2x2像素的大小划分为多个块；
S3：选择第一个像素块；
S4：根据位于该像素块不同方向的像素的重构值，分别计算多个方向预测模式下的四个像素的预测值，选择四个像素的预测值误差之和为最小的预测值，并找出此时对应的最优预测模式；
S5：根据预测值对像素块中的每个像素进行编码和解码，以得到所述像素块中每个像素的重构值；
S6：根据所述最优预测模式对像素块中右下角的像素的重构值进行修正，得到重构后的预测值；
S7：选择下一个像素块，按照步骤S4～步骤S7完成最后一个像素块的像素预测。
可选的，在所述的图像编码的预测方法中，步骤S4中，预测方式包括：垂直方向预测方式、水平方向预测方式、均值预测方式、对角线左下方向预测模式、对角线右下方向预测模式、垂直右下方向预测模式、水平右下方向预测模式、垂直左下方向预测模式和水平右上预测模式模式。
可选的，在所述的图像编码的预测方法中，根据预测方向的不同，选择第一行像素和第一列像素中与所述像素块相邻的若干个像素的重构值，以分别计算四个像素的预测值。
可选的，在所述的图像编码的预测方法中，所述预测误差为像素的原始值和预测值的差的绝对值。
可选的，在所述的图像编码的预测方法中，所述四个像素的预测值误差之和包括：将四个像素的预测误差相加。
可选的，在所述的图像编码的预测方法中，误差之和越小预测模式越优。
可选的，在所述的图像编码的预测方法中，根据所述最优预测模式对像素块中右下角的像素的重构值进行修正的方法包括：根据所述像素块采用的预测模式，选择对应的修正方法。
可选的，在所述的图像编码的预测方法中，根据所述像素块采用的预测模式，选择所述第一行像素和所述第一列像素中与所述像素块相邻的若干个像素的重构值作为像素块中右下角的像素修正后的重构值。
可选的，在所述的图像编码的预测方法中，比较修订后的重新预测值和原来的预测值，选择较小的预测值作为最终的预测值。
在本发明提供的图像编码的预测方法中，纠正了预测误差，且按照像素块进行的预测，提高了预测效率。
附图说明
图1是本发明实施例的图像编码的预测方法的流程图；
图2是本发明实施例的图像像素结构的示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
请参照图1，本发明提供了一种图像编码的预测方法，包括：
S1：分别计算第一行像素和第一列像素经过编码再解码后的重构值；
S2：将剩余的像素按照每块2x2像素的大小划分为多个块；
S3：选择第一个像素块；
S4：根据位于该像素块不同方向的像素的重构值，分别计算多个方向预测模式下的四个像素的预测值，选择四个像素的预测值误差之和为最小的预测值，并找出此时对应的最优预测模式；
S5：根据预测值对像素块中的每个像素进行编码和解码，以得到像素块中每个像素的重构值；
S6：根据最优预测模式对像素块中右下角的像素的重构值进行修正，得到重构后的预测值；
S7：选择下一个像素块，按照步骤S4～步骤S7完成最后一个像素块的像素预测。
进一步的，步骤S4中，预测方式包括：垂直方向预测方式、水平方向预测方式、均值预测方式、对角线左下方向预测模式、对角线右下方向预测模式、垂直右下方向预测模式、水平右下方向预测模式、垂直左下方向预测模式和水平右上预测模式模式。根据预测方向的不同，选择第一行像素和第一列像素中与像素块相邻的若干个像素的重构值，以分别计算四个像素的预测值。以图2为例，第一行像素的像素点分别命名为M点、A点、B点、C点、D点、E点和F点，第一列像素的像素点分别命名为M点、I点和J点，将除了第一行像素和第一列像素的其他像素点划分为2x2的像素块，这里以一个像素块为例，该像素点的四个像素块依次是0点、1点、2点和3点，0点和1点在同一行(第二行)，0点和2点在同一列(第二列)，2点和3点在同一行(第三行)，1点和3点在同一列(第三列)。
本发明实施例中，垂直方向预测方式的预测方法包括：根据像素块最上方的两个像素值的重构值计算像素块中每个像素的预测值。对应于图2，就是利用A点和B点的重构值计算像素块中每个像素的预测值。
本发明实施例中，水平方向预测方式的预测方法包括：根据像素块最左方的两个像素值的重构值计算像素块中每个像素的预测值。对应于图2，就是利用I点和J点的重构值计算像素块中每个像素的预测值。
本发明实施例中，均值预测方式的预测方法包括：根据像素块最上方的两个像素值的重构值和像素块最左方的两个像素值的重构值的平均值计算像素块中每个像素的预测值。即，根据A点、B点、I点和J点的重构值的平均值计算像素块中每个像素的预测值。
本发明实施例中，对角线左下方向预测模式的预测方法包括：利用右上角的像素点的重构值计算像素块中每个像素的预测值。即，根据A点、B点、C点、D点和E点计算像素块中每个像素的预测值。
本发明实施例中，对角线右下方向预测模式的预测方法包括：利用左上角的像素点的重构值计算像素块中每个像素的预测值。即，根据A点、B点、I点和M点计算像素块中每个像素的预测值。
本发明实施例中，垂直右下方向预测模式的预测方法包括：利用左上角的像素点的重构值计算像素块中每个像素的预测值。即，根据A点、B点、I点和M点计算像素块中每个像素的预测值。
本发明实施例中，水平右下方向预测模式的预测方法包括：利用左上角的像素点的重构值计算像素块中每个像素的预测值。即，根据A点、I点、J点和M点计算像素块中每个像素的预测值。
本发明实施例中，垂直左下方向预测模式的预测方法包括：利用右上角的像素点的重构值计算像素块中每个像素的预测值。即，根据A点、B点、C点和D点计算像素块中每个像素的预测值。
本发明实施例中，水平右上预测模式的的预测方法包括：利用右上角的像素点的重构值计算像素块中每个像素的预测值。即，根据B点、C点、D点、I点、J点、K点和L点计算像素块中每个像素的预测值。
接着，选择四个像素的预测值误差之和为最小的预测值，并找出此时对应的最优预测模式，具体的，四个像素的预测值误差之和包括：将四个像素的预测误差相加。误差之和越小预测模式越优。即，
Figure BDA0003894156980000051
SAE为误差之和。
接着，根据最优预测模式对像素块中右下角的像素的重构值进行修正，得到重构后的预测值。本发明实施例中，根据像素块采用的预测模式，选择对应的修正方法。具体的，根据像素块采用的预测模式，选择第一行像素和第一列像素中与像素块相邻的若干个像素的重构值作为像素块中右下角的像素修正后的重构值。比较修订后的重新预测值和原来的预测值，选择较小的预测值作为最终的预测值。例如，最优预测模式为垂直方向预测方式时，像素块中右下角像素的预测值为B点的重构值。最优预测模式为水平方向预测方式时，像素块中右下角像素的预测值为J点的重构值。预测误差为像素的原始值和预测值的差的绝对值。最优预测模式为均值预测方式时，像素块中右下角像素的预测值为P3＝(RA+RB+RC+RD+2)＞＞2，其中，RA为像素点A的重构值，RB为像素点B的重构值，RC为像素点C的重构值，RD为像素点D的重构值。最优预测模式为对角线左下方向预测模式时，像素块中右下角像素的预测值为P3＝(RC+2*RD+RE+2)＞＞2，其中，RC为像素点C的重构值，RD为像素点D的重构值，RE为像素点E的重构值。最优预测模式为对角线右下方向预测模式时，像素块中右下角像素的预测值为P3＝(RA+2*RM+RI+2)＞＞2，其中，RA为像素点A的重构值，RM为像素点M的重构值，RI为像素点I的重构值。最优预测模式为垂直右下方向预测模式时，像素块中右下角像素的预测值为P3＝(RM+2*RA+RB+2)＞＞2，其中，RM为像素点M的重构值，RA为像素点A的重构值，RB为像素点B的重构值。最优预测模式为水平右下方向预测模式时，像素块中右下角像素的预测值为P3＝(RM+2*RI+RJ+2)＞＞2，其中，RM为像素点M的重构值，RI为像素点I的重构值，RJ为像素点J的重构值。最优预测模式为垂直左下方向预测模式时，像素块中右下角像素的预测值为P3＝(RB+2*RC+RD+2)＞＞2，其中，RB为像素点B的重构值，RC为像素点C的重构值，RD为像素点D的重构值。最优预测模式为水平右上预测模式模式时，像素块中右下角像素的预测值为P3＝(RJ+2*RK+RL+2)＞＞2，其中，RJ为像素点J的重构值，RK为像素点K的重构值，RL为像素点L的重构值。像素点K和像素点L的重构值可以使用像素点C和像素点D的重构值代替。
综上，在本发明实施例提供的图像编码的预测方法中，纠正了预测误差，且按照像素块进行的预测，提高了预测效率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种图像编码的预测方法，其特征在于，包括：
S1：分别计算第一行像素和第一列像素经过编码再解码后的重构值；
S2：将剩余的像素按照每块2x2像素的大小划分为多个块；
S3：选择第一个像素块；
S4：根据位于该像素块不同方向的像素的重构值，分别计算多个方向预测模式下的四个像素的预测值，选择四个像素的预测值误差之和为最小的预测值，并找出此时对应的最优预测模式；
S5：根据预测值对像素块中的每个像素进行编码和解码，以得到所述像素块中每个像素的重构值；
S6：根据所述最优预测模式对像素块中右下角的像素的重构值进行修正，得到重构后的预测值；
S7：选择下一个像素块，按照步骤S4～步骤S7完成最后一个像素块的像素预测。
2.如权利要求1所述的图像编码的预测方法，其特征在于，步骤S4中，预测方式包括：垂直方向预测方式、水平方向预测方式、均值预测方式、对角线左下方向预测模式、对角线右下方向预测模式、垂直右下方向预测模式、水平右下方向预测模式、垂直左下方向预测模式和水平右上预测模式模式。
3.如权利要求2所述的图像编码的预测方法，其特征在于，根据预测方向的不同，选择第一行像素和第一列像素中与所述像素块相邻的若干个像素的重构值，以分别计算四个像素的预测值。
4.如权利要求1所述的图像编码的预测方法，其特征在于，所述预测误差为像素的原始值和预测值的差的绝对值。
5.如权利要求1所述的图像编码的预测方法，其特征在于，所述四个像素的预测值误差之和包括：将四个像素的预测误差相加。
6.如权利要求1所述的图像编码的预测方法，其特征在于，误差之和越小预测模式越优。
7.如权利要求1所述的图像编码的预测方法，其特征在于，根据所述最优预测模式对像素块中右下角的像素的重构值进行修正的方法包括：
根据所述像素块采用的预测模式，选择对应的修正方法。
8.如权利要求7所述的图像编码的预测方法，其特征在于，根据所述像素块采用的预测模式，选择所述第一行像素和所述第一列像素中与所述像素块相邻的若干个像素的重构值作为像素块中右下角的像素修正后的重构值。
9.如权利要求1所述的图像编码的预测方法，其特征在于，比较修订后的重新预测值和原来的预测值，选择较小的预测值作为最终的预测值。
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