CN115988205A - 用于帧内预测的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像的当前块的帧内预测的方法。所述方法包括：根据所述当前块的宽度和高度获得所述当前块的纵横比；基于所述纵横比获得加权因子；基于所述加权因子确定所述当前块的帧内预测值。可以高精度地或更简单地获得当前块的帧内预测值，以便提高编解码效率。

Description

用于帧内预测的方法和装置
本申请是分案申请，原申请的申请号是201980033799.5，原申请日是2019年06月13日，原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
相关申请案交叉申请
本申请要求于2018年6月15日递交的第62/685,297号美国临时专利申请案和于2019年1月14日递交的第62/792,363号美国临时专利申请案的在先申请优先权。每个上述申请的内容以引入的方式并入本文。
本发明涉及图像和/或视频编码及解码的技术领域，尤其涉及一种用于帧内预测的方法及装置。
背景技术
自从引入DVD光盘以来，数字视频已被广泛使用。在传输前，使用传输介质对视频进行编码和传输。观看者接收所述视频，并通过观看设备解码和显示所述视频。多年来，例如由于分辨率、色深和帧率的提高，视频的质量获得了提升。这带来了如今通常在互联网和移动通信网络上传输的更大的数据流。
然而，更高分辨率的视频由于包含更多的信息，通常需要更多的带宽。为降低带宽需求，引入了涉及视频压缩的视频编解码标准。当所述视频被编码时，所述带宽需求(或相应的就存储而言的内存需求)降低了。通常这种需求的降低是以质量为代价的。因此，所述视频编解码标准试图在带宽需求和质量之间找到平衡。
高效视频编码(High Efficiency Video Coding，简称HEVC)是本领域技术人员通常已知的视频编解码标准的示例。在HEVC中，将编码单元(coding unit，简称CU)拆分为预测单元(prediction unit，简称PU)或者变换单元(transform unit，简称TU)。多功能视频编码(Versatile Video Coding，简称VVC)下一代标准是ITU-T视频编码专家组(VideoCoding Experts Group，简称VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(Moving Picture ExpertsGroup，简称MPEG)标准化组织最新的联合视频计划，所述两个标准化组织以称之为联合视频探索组(Joint Video Exploration Team，简称JVET)的合作关系共同工作。VVC也被称为ITU-T H.266/下一代视频编码(Next Generation Video Coding，简称NGVC)标准。在VVC中，它删除了多个分区类型的概念，即它删除了所述CU、PU和TU概念的分离(针对最大变换长度的尺寸过大的CU除外)，并支持CU分区形状的更大灵活性。
这些编码单元(CU)(也称为块)的处理取决于它们的尺寸、空间位置和编码器指定的编码模式。根据预测类型，可将编码模式分为两组：帧内预测模式和帧间预测模式。帧内预测模式使用相同图片(也称为帧或图像)的样本来生成参考样本以计算正在重构的块的样本的预测值。帧内预测也称为空间预测。帧间预测模式旨在进行时间预测，并使用前一个或后一个图像的参考样本来预测当前图像的块的样本。
针对矩形块，在给定的帧内预测模式下，相邻像素的均值更不精确或者更为复杂，这降低了编解码效率。
发明内容
本发明公开了用于帧内预测的装置和方法，从而高精度地或更简单地获得当前块的帧内预测值，以便提高编解码效率。
本申请实施例第一方面公开了一种在编码器或解码器中实现当前块的帧内预测方法。所述方法包括获取所述当前块的宽度和高度，并将所述宽度与所述高度进行比较。所述方法还包括基于所述宽度和所述高度中较长者确定所述当前块的DC值。例如，当所述宽度大于所述高度时，基于所述宽度确定所述当前块的DC值。当所述高度大于所述宽度时，基于所述高度确定所述当前块的DC值。这使DC模式确定的设计在计算上简单。
可选地，所述第一方面的一实现方式提供了，当所述宽度大于所述高度时，所述DC值通过以下等式计算：
Figure BDA0003982655240000021
w＝log2(W)
其中DC表示所述DC值，W表示所述当前块的所述宽度，pi表示所述当前块的参考像素。
可选地，所述第一方面的另一实现方式提供了，当所述高度大于所述宽度时，所述DC值通过以下等式计算：
Figure BDA0003982655240000022
h＝log2(H)，
其中DC表示所述DC值，H表示所述当前块的所述高度，pi表示所述当前块的参考像素。
本申请实施例第二方面公开了一种在编码器或解码器中实现当前块的帧内预测方法。所述方法包括获得所述当前块的宽度和高度。所述方法还包括，当所述宽度大于所述高度与第一阈值的乘积时，基于所述宽度确定所述当前块的DC值。所述方法还包括，当所述高度大于所述宽度与第二阈值的乘积时，基于所述高度确定所述当前块的DC值。这使DC模式确定的设计在计算上简单。
可选地，所述第二方面的一实现方式提供了，所述第一阈值可以与所述第二阈值相同。例如，所述第一阈值可以等于1。
可选地，在所述第二方面中，所述方面的另一实现方式提供了，当W＞fTHR·H时，所述DC值确定为：
Figure BDA0003982655240000023
w＝log2(W)
其中DC表示所述DC值，fTHR表示所述第一阈值，W表示所述当前块的所述宽度，H表示所述当前块的所述高度，pi表示所述当前块的参考像素。
可选地，所述第二方面的另一实现方式提供了，当H＞fTHR·W时，所述DC值确定为：
Figure BDA0003982655240000031
h＝log2(H)，
其中DC表示所述DC值，fTHR表示所述第二阈值，W表示所述当前块的所述宽度，H表示所述当前块的所述高度，pi表示所述当前块的参考像素。
本申请实施例的第三方面公开了一种装置，所述装置用于执行本申请第一方面所述的方法。本发明第三方面所述的装置的更多特征和实现形式对应于本发明第一方面所述的方法的特征和实现形式。
本申请实施例的第四方面公开了一种装置，所述装置用于执行本发明第二方面所述的方法。本发明第四方面所述的装置的更多特征和实现形式对应于本发明第二方面所述的方法的特征和实现形式。
根据第五方面，本发明实施例涉及一种用于解码当前块的帧内预测的装置，其中所述装置包括处理器和存储器。所述存储器存储指令，所述指令使所述处理器执行所述第一方面或所述第二方面或所述第一或第二方面的任意可能的实施例所述的方法。
根据第六方面，本发明实施例涉及一种用于编码当前块的帧内预测的装置，其中所述装置包括处理器和存储器。所述存储器存储指令，所述指令使所述处理器执行所述第一方面或所述第二方面或所述第一或第二方面的任意可能的实施例所述的方法。
根据第七方面，提出了一种在其上存储指令的计算机可读存储介质，所述指令被执行时使得一个或多个处理器用于编码或解码当前块的帧内预测。所述指令使所述一个或多个处理器执行所述第一或第二方面或所述第一或第二方面的任意可能的实施例所述的方法。
根据第八方面，本发明实施例涉及一种包括程序代码的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上被执行时用于执行所述第一或第二方面或所述第一或第二方面的任意可能的实施例所述的方法。
为表述清楚，在不脱离本发明范围的前提下，任何一个前述实施例都可以与任何一个或多个其它前述实施例结合以创建新的实施例。
通过以下结合附图和权利要求的详细描述，这些以及其它特征将会被更清楚地理解。
附图说明
下文将参考以下附图详细描述示例性实施例：
图1示出了一种视频编码和解码系统100的示例的示意图；
图2示出了一种视频编码器200的示例的示意图；
图3示出了一种视频解码器300的示例的示意图；
图4示出了所提出的67个帧内预测模式的示意图；
图5(a)示出了一种用于矩形块的示例性DC帧内预测模式；
图5(b)示出了另一种用于矩形块的示例性DC帧内预测模式；
图5(c)示出了又一种用于矩形块的示例性DC帧内预测模式；
图6示出了DC值计算的示例性实施例；
图7示出了一种装置的示例性结构的示意图。
具体实施方式
以下结合附图进行描述，所述附图是描述的一部分，并通过图解说明的方式示出可以实施本发明的具体方面。
可以理解的是，与所描述的方法有关的内容对于与用于执行方法对应的设备或系统也同样适用，反之亦然。例如，如果描述了一个具体的方法步骤，对应的设备可以包括用于执行所描述的方法步骤的单元，即使此类单元未在图中详细阐述或说明。此外，应理解，除非另外具体指出，否则本文中描述的各种示例性方面的特征可彼此组合。
视频编解码通常指构成所述视频或视频序列的图片序列的处理。术语“图片”、“图像”或“帧”可以用于/作为同义语用于视频编解码领域以及本申请中。每个图像通常被划分为一组不重叠的块。所述图像的编码/解码通常在块级别进行操作，其中例如帧间预测或者帧内预测被用于生成预测块，以从当前块(当前处理的块/待处理的块)中减去所述预测块，从而获得残差块，所述残差块进一步变换和量化以减少待传输(压缩)的数据的量；而在解码器侧，相反的处理被应用到已编码/已压缩的块上，以重构所述块(视频块)用于表示。
帧内预测是在多个视频编解码框架中使用的机制，以在仅涉及给定帧的情况下提高压缩效率。DC模式为最频繁选择的帧内预测模式之一。这种模式背后的基本思想是计算通常位于块的顶部和左侧的相邻像素pi的均值DC。在常规方法中，除法运算被用于计算DC值，这会导致计算更加复杂。为避免所述除法运算，用于参考样本pi的两个分量的DC值被计算以获得所述DC值。两个分量的DC值对所述DC值贡献相等，这降低了精确性。本发明提供了一种高精度地或更简单地获得相邻像素的平均值的机制，以便提高编解码效率。以下描述了系统、编码器、解码器以及对应方法的实施例，这可以简化帧内预测值的计算。本发明中的术语“样本”用于包括但不限于样本、像素、亚像素等。
图1示出了一种视频编码和解码系统100的示例的框图，所述系统可以使用包括用于编码和解码技术在内的本发明中描述的技术。所述系统100不仅应用于视频编码和解码，也应用于图像编码和解码。如图1所示，系统100包括生成已编码视频数据的源设备102，所述视频数据稍后将由目的设备104解码。如图2所示的视频编码器200是所述源设备102的视频编码器108的一个示例。如图3所示的视频解码器300是所述目的设备104的视频解码器116的一个示例。源设备102和目的设备104可以包括以下多种设备中的任一个，包括台式电脑、笔记本(即膝上型)电脑、平板电脑、机顶盒、电话送受话器(如所谓的“智能”手机、所谓的“智能”平板)、电视机、照相机、显示设备、数字媒体播放器、电子游戏机、视频流设备等。某些情况下，可配备源设备102与目的设备104进行无线通信。
目的设备104可以通过链路112接收所述待解码的已编码视频数据。链路112可以包括任何类型的能够将所述已编码视频数据从源设备102移动到目的设备104的介质或设备。在一个示例中，链路112可以包括能使源设备102将已编码视频数据直接实时传输至目的设备104的通信介质。所述已编码视频数据可根据无线通信协议等通信标准进行调制，并传输至目的设备104。所述通信介质可以包括任一种无线或有线通信介质，如射频(radiofrequency，简称RF)频谱，或一个或多个物理传输线路。所述通信介质可以构成分组网络(如局域网、广域网、或诸如互联网的全球网络)的一部分。所述通信介质可以包括路由器、交换机、基站、或其它便于源设备102到目的设备104间通信的设备。
可替代地，已编码数据可以是从输出接口110输出至存储设备(未在图1中示出)。类似地，已编码数据可以是通过输入接口114从所述存储设备获取。目的设备104可以通过流或下载从存储设备中访问存储的视频数据。本发明的技术不一定局限于无线应用或设置。所述技术可以应用于支持以下任一种多媒体应用的视频编码：如无线电视广播、有线电视传输、卫星电视传输、流视频传输(如，通过互联网)，用于在数据存储介质上存储的数字视频的编码、存储在数据存储介质上的数字视频的解码或其它应用。在一些示例中，系统100可以用于支持单向或双向视频传输来支持视频流、视频回放、视频广播和/或可视电话等应用。
在图1的示例中，源设备102包括视频源106、视频编码器108和输出接口110。某些情况下，输出接口110可以包括调制器/解调器(调制解调器)和/或发射机。在源设备102中，视频源106可以包括诸如视频捕获设备之类的源，如，摄像机、包括之前捕获视频的视频档案、从视频内容提供者接收视频的视频馈送接口和/或生成计算机图形数据作为源视频或此类源的组合的的计算机图形系统。在一个示例中，若视频源106是摄像机，源设备102和目的设备104可组成所谓的拍照手机或可视电话。然而，本发明描述的技术一般可以应用于视频编解码，并可应用于无线和/或有线应用。
捕获的视频、预先捕获的视频或计算机生成的视频都可以由视频编码器108编码。所述已编码视频数据可以通过源设备102的输出接口110直接传输至目的设备104。所述已编码视频数据也可以(或可替代地)存储在所述存储设备上以便目的设备104或其它设备稍后接入以进行解码和/或回放。
目的设备104包括输入接口114、视频解码器116以及显示设备118。某些情况下，输入接口114可以包括接收器和/或调制解调器。目的设备104的输入接口114通过链路112接收所述已编码视频数据。通过链路112传送的或在所述存储设备上提供的所述已编码视频数据可以包括各种语法元素，所述语法元素由视频编码器108生成，以供诸如视频解码器116之类的视频解码器用于解码所述视频数据。此类语法元素可以包含于在通信介质上传输，在存储介质上存储，或者在文件服务器上存储的所述已编码视频数据中。
显示设备118可以与目的设备104集成在一起，或位于目的设备104的外部。某些示例中，目的设备104可以包括集成显示设备，也可以用于连接外部显示设备。在其它示例中，目的设备104可以是显示设备。一般来说，显示设备118向用户显示已解码的视频数据，并可以包括如下各种显示设备中的任一设备，如液晶显示器(liquid crystal display，简称LCD)、等离子显示器、有机发光二极管(organic light emitting diode，简称OLED)显示器或其它类型的显示设备。
视频编码器108和视频解码器116可以依照任意一种视频压缩标准工作，所述视频压缩标准包括但不限于MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-T H.264/MPEG-4标准的第10部分、高级视频编码(Advanced Video Coding，简称AVC)、高效视频编码(High EfficiencyVideo Coding，简称HEVC)、ITU-T H.266/下一代视频编码(Next Generation VideoCoding，简称NGVC)标准。
通常认为源设备102的视频编码器108可以用于依照这些现有的或将来的标准中的任意一种来编码视频数据。类似地，通常也认为目的设备104的视频解码器116可以用于依照这些现有的或将来的标准中的任意一种来解码视频数据。
视频编码器108和视频解码器116可分别作为各种合适的编码器电路中的一种来实现，如一个或多个微处理器、数字信号处理器(digital signal processor，简称DSP)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称FPGA)、离散逻辑、软件、硬件、固件或其任意组合。当软件实现了部分技术时，设备可在合适的非瞬时性计算机可读介质中存储用于所述软件的指令，并通过一个或多个处理器在硬件中执行所述指令以执行本发明的技术。视频编码器108和视频解码器116可分别包含在一个或多个编码器或解码器中，并可分别在各自设备中集成为组合编码器/解码器(encoder/decoder，简称CODEC)的一部分。
在视频编解码规范中，视频序列通常包括一系列图像。然而，应注意的是，本发明也可以适用于应用隔行扫描的情况的领域。视频编码器108可以输出比特流，所述比特流包括形成已编码图像和相关联数据的表示的比特序列。视频解码器116可以接收视频编码器108生成的比特流。此外，视频解码器116可以解析所述比特流，以从所述比特流中获得语法元素。视频解码器116可以至少部分基于从所述比特流获得的所述语法元素以重构视频数据的图像。重构所述视频数据的过程通常与视频编码器108执行的过程是互逆的。
图2示出了一种视频编码器200的示例的示意图。所述视频编码器200不仅应用于视频编码，也应用于图像编码。所述视频编码器200包括用于接收视频流的帧或图像的输入块的输入，以及用于生成已编码视频比特流的输出。所述视频编码器200用于对所述视频流进行预测、变换、量化和熵编码。所述变换、量化和熵编码分别由变换单元201、量化单元202和编码单元203执行，以便作为输出生成已编码的视频比特流。
视频流对应多个帧，其中，将每个帧划分为帧内或帧间编码的一定大小的块。例如，所述视频流的第一帧的块由帧内预测单元209进行帧内编码。仅使用同一帧内的信息对帧内编码帧进行编码，从而可以对其进行独立解码，并且可以在比特流中提供用于随机访问的入口点。所述视频流的其它帧的块由帧间预测单元210进行帧间编码：来自称作参考帧的已编码帧的信息用于减少时间冗余，从而通过参考帧中相同大小的块预测出帧间编码帧的每个块。模式选择单元208用于选择是由帧内预测单元209还是由帧间预测单元210处理帧的块。
为了执行帧间预测，已编码的参考帧由逆量化单元204、逆变换单元205以及滤波单元206(可选的)处理，以便获得存储在帧缓冲区207中的所述参考帧。特别地，所述参考帧的参考块可以由这些单元处理以获得重构的参考块。然后，将所述重构的参考块重新组合成所述参考帧。
所述帧间预测单元210包含待帧间编码的当前帧或图像以及来自所述帧缓冲区207的一个或多个参考帧或图像用作输入。由所述帧间预测单元210应用运动估计和运动补偿。所述运动估计用于基于某个成本函数得到运动向量和参考帧。然后所述运动补偿根据所述参考帧的参考块到所述当前帧的变换来描述所述当前帧的当前块。所述帧间预测单元210针对所述当前块输出预测块，其中所述预测块将待编码的所述当前块与其预测块之间的差值最小化，即最小化残差块。例如，所述残差块的所述最小化基于率失真优化过程。
然后，由所述变换单元201对所述当前块与其预测(即，残差块)之间的差值进行变换。由所述量化单元202和所述编码单元203对变换系数进行量化和熵编码。所述已编码的视频比特流包括帧内编码块和帧间编码块。
图3示出了一种视频解码器300的示例的示意图。所述视频解码器300不仅应用于视频解码，也应用于图像解码。所述视频解码器300特别地包括帧缓冲区307和帧间预测单元310。所述帧缓冲区307用于存储从已编码的视频比特流获得的至少一个参考帧。所述帧间预测单元310用于从所述参考帧的参考块生成当前帧的当前块的预测块。
所述解码器300用于解码由视频编码器200生成的所述已编码的视频比特流，并且所述解码器300和所述编码器200都产生相同的预测。所述帧缓冲区307和所述帧间预测单元310的特征与图2中帧缓冲区207和帧间预测单元210的特征类似。
特别地，所述视频解码器300包括也存在于所述视频编码器200中的单元，例如逆量化单元304、逆变换单元305、滤波单元306(可选的)和帧内预测单元309。它们分别对应于所述视频编码器200的逆量化单元204、逆变换单元205、滤波单元206和帧内预测单元209。解码单元303用于解码接收到的已编码的视频比特流并相应地获得量化的残差变换系数。将所述量化的残差变换系数馈送到所述逆量化单元304和逆变换单元305以生成残差块。将所述残差块添加到预测块，并且将添加物馈送到所述滤波单元306以获得已解码的视频。所述已解码视频的帧可以存储在所述帧缓冲区307中，并且作为参考帧用于帧间预测。
所述视频编码器200可在编码前将输入视频帧拆分成块。本发明中的术语“块”用于任意类型的块或任意深度的块，例如，所述术语“块”包括在但不限于根块、块、子块以及叶子节点等。待编码的块不一定具有相同的大小。一幅图像可以包括不同大小的块，视频序列的不同图像的块光栅也可以不同。
根据HEVC/H.265标准，35种帧内预测模式是可用的。如图4所示，该组包含如下模式：平面模式(帧内预测模式索引为0)、DC模式(帧内预测模式索引为1)以及如图4中黑色箭头所示的覆盖180°范围且所述帧内预测模式索引值范围为2至34的定向(角度)模式。为了捕获自然视频中呈现的任意边缘方向，定向帧内模式的数量从HEVC中使用的33个扩展到65个。附加的定向模式在图4中被描绘为虚线箭头，所述平面模式和DC模式保持不变。值得注意的是，帧内预测模式覆盖的范围可以大于180°。特别地，索引值为3至64的62个定向模式覆盖约230°的范围，即，若干对模式具有相反的方向性。在HEVC参考模型(HEVC ReferenceModel，简称HM)和JEM平台的情况下，如图4所示，只有一对角度模式(即模式2和模式66)具有相反的方向性。为了构造预测器，传统的角度模式采集参考样本，并且(如果需要)过滤它们以获得样本预测器。构建预测器所需的参考样本的数量取决于用于插值的滤波器的长度(例如，双线性滤波器和三次滤波器的长度分别为2和4)。
本发明提出了一种在计算诸如DC值之类的帧内预测值时避免高精度除法运算的机制。本发明考虑了相邻边的实际长度，这需要每个块一个乘法、一些其它的基本算术运算和一个查找表(look up table，简称LUT)。与本方法的简单的实现方式相比，所述LUT的大小减少了。对于最小的块(亮度为4x4和色度为2x2)很重要的正方形块不需要乘法运算和所述LUT，以便在图像或其部分被细分为所述最小的块的最坏情况下避免此类诸如乘法的运算。此外，所述提出的机制可以结合传统方法和/或其它简化。在这种情况下，所提出的方法用于较大块和/或拉长块。基于传统方法的技术适用于大小较小且形状接近正方形的块。此外，DC值可以通过仅结合很长的拉长块(例如，64x4)的较长边采集参考样本来估计。下面介绍了计算过程的细节。
图5(a)是一种用于矩形块的给定帧内预测模式(例如，DC帧内预测模式)的实施例。如图5(a)所示，W≠H，当前块为矩形块，其中W和H分别表示块的宽度和高度。考虑到W＝2w和H＝2h(即块的边的长度为2的幂)，宽度和高度的总和可以写为：
W+H＝2w+2h＝2w+2w＝2w+1    (1)
当W>H时，
W+H＝2h(2w-h+1)    (2-1)
当H>W时，
W+H＝2w(2h-w+1)   (2-2)
当W>H时，水平与垂直方向的块的纵横比RA为：
RA＝2w-h    (3-1)
当H>W时，水平与垂直方向的块的纵横比RA为：
RA＝2h-w   (3-2)
令m＝min(w,h)，然后公式(2-1)和公式(2-2)可以被改写为：
W+H＝2m(RA+1)   (4)
相邻像素pi的DC均值依照公式(5)进行计算：
Figure BDA0003982655240000081
将公式(4)代入公式(5)，
Figure BDA0003982655240000082
公式(6)可以被改写为：
Figure BDA0003982655240000083
其中，<<和>>分别为左移运算和右移运算。
由于分区深度通常是有限的，且先验地在编码器侧和解码器侧均为已知的，一般来说，
Figure BDA0003982655240000084
的值可以使用LUT制成表格，其中记录的量可以计算为：
Figure BDA0003982655240000085
其中Lmin和Lmax分别为块的边的最小长度和最大长度。根据四叉树加二叉树(QuadTree plus Binary Tree，简称QTBT)的默认设置，Lmin＝4和Lmax＝128，即
Figure BDA0003982655240000086
针对正方形块，可以应用传统方法，或者在所述LUT中添加多一条记录。
表达式
Figure BDA0003982655240000087
取值如下：
Figure BDA0003982655240000088
为了在计算
Figure BDA0003982655240000089
时保持DC值计算的精确性，将其重新表达如下：
Figure BDA00039826552400000810
其中，q为整型参数，所述整型参数取不导致所用数据类型溢出的最大可能值。公式(9)可以提供一种使用定点乘法和比特移位运算来计算DC值的方式，不涉及除法运算。将表达式(9)代入公式(7)：
Figure BDA00039826552400000811
公式(10)可以被简化为：
Figure BDA00039826552400000812
公式(10)可以影响计算的精确性，但可以降低公式(10)的计算复杂度。在任一情况下，可以将
Figure BDA0003982655240000091
制成表格并存储在所述LUT中。值得注意的是，对于不同的RA的值，q的值可以不同，以便将计算的精确性最大化。
如上所示，如果使用公式(10)或(11)，则需要乘法运算。一方面，如果图像或其一个区域被划分为非常小的块(例如，亮度为4x4，色度为2x2)，这至关重要。在这种情况下(例如，正方形块或接近正方形块)，可以采用传统的方法。另一方面，如果块非常不对称(例如，32x4)，则传统的DC计算方法会对DC模式的编解码效率产生不利影响。因此，所提出的基于公式(10)和(11)的技术可以与基于传统DC计算方法的方法相结合，例如公式(12)-(14)。
Figure BDA0003982655240000092
Figure BDA0003982655240000093
DC＝(DC上+DC左)＞＞1(14)
其中，参考样本pi在块DC上之上，参考样本pj在块DC左的左侧。
另一种保持对于拉长块(例如，64x4)在计算上简单的DC模式设计的机制基于以下假设：
Figure BDA0003982655240000094
若W＞fTHR·H。(15)
Figure BDA0003982655240000095
若H＞fTHR·W。(16)
fTHR是一个阈值(例如，fTHR＝8)。公式(15)和(16)可以具有不同或相同的阈值。因此，仅使用最长块的边的参考样本来计算DC值。
计算DC值时仅考虑最长边分量的另一实施例如下所示：
Figure BDA0003982655240000096
若W≥H，
Figure BDA0003982655240000097
若H≥W，
其中w＝log2(W)，h＝log2(H)，W，H分别为预测块的宽度与高度。在这些示例中，阈值fTHR为1。
等式(17)的示例在图5(b)中示出，等式(18)的示例在图5(c)中示出。
表1和表2示出了
Figure BDA0003982655240000101
和q的不同示例性值。
表1：若q不取决于RA，q的不同取值下
Figure BDA0003982655240000102
的值
Figure BDA0003982655240000103
表2：若q＝qconst+qRA取决于RA，qconst的不同取值下qRA和
Figure BDA0003982655240000104
的值
Figure BDA0003982655240000105
Figure BDA0003982655240000111
图6示出了使用所提出的发明进行DC值计算的示例性实施例。进程的输入为块的宽度和高度以及宽度和高度相应的对数。
在本实施例中，考虑了三种块的形状的情况。具体地，一种情况是宽度和高度相等时的正方形，两种矩形的情况是宽度大于高度，反之亦然。
第一步601是通过比较宽度值和高度值来区分正方形的情况。对于正方形的情况，常规方法是在步骤620计算DC值，并且跳过其余步骤。
第二步602，包括步骤6021和步骤6022，区分了步骤6021中的其余两个矩形的情况，并将结果存储在步骤6022中的“isHor”变量中。针对这两种情况，相应地分配了纵横比RA的值以及较长边索引s的值。
第三步603是通过将s与预定义的阈值(例如，3)进行比较来定义所述块是否是小的，并且所述块不是拉长块。通过另一阈值(例如，2)将RA阈值化以检查后一条件。若这两个条件都满足，在步骤630中，通过上述的公式(12)-(14)计算所述DC值，并且跳过其余步骤。
第四步604通过图6示出的条件定义所述块是否被拉长且足够大，例如，将s与预定义的阈值(例如，4)进行比较，所述块不是拉长块。通过另一阈值fTHR将2RA阈值化以检查后一条件。在以上描述中公开了变量的表示。如果这些条件被满足，则下一步605判断变量“isHor”是真或假。DC值从步骤607中左侧的参考样本中计算得出(如果“isHor”是假)，或从步骤606的顶端计算得出(如果“isHor”是真)。
图6的最后一步608通过公式(10)-(11)默认计算所述DC值。
本发明的另一实施例考虑了正在对其执行预测的颜色平面。具体地，图6中的“W＝＝H？”条件可以修订为“W＝＝H or isChroma？”。若被预测的块属于色度颜色平面(例如，Cb或Cr)，设置“isChroma”变量为真；若所述块属于亮度颜色平面，设置“isChroma”变量为假。
图7为一种可用于实施各种实施例的装置700的框图。所述装置700可以是图1中所示的源设备102，或者图2中所示的视频编码器200，或者是图1中所示的目的设备104，或者是图3中所示的视频解码器300。此外，所述装置700可以托管一个或多个所描述的元件。在一些实施例中，所述装置700配备有一个或多个输入/输出设备，如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、小键盘、键盘、打印机、显示器等。所述装置700可以包括一个或多个中央处理器(central processing unit，简称CPU)710、存储器720、大容量存储器730、视频适配器740以及连接到总线的I/O接口760。所述总线可以为任何类型的若干总线架构中的一个或多个，包括内存总线或者内存控制器、外围总线、视频总线等。
所述CPU710可以有任意类型的电子数据处理器。在实施例中，存储器720可包含在开机时使用的ROM以及在执行程序时使用的存储程序和数据的DRAM。在实施例中，存储器720是非瞬时的。所述大容量存储器730包括任意类型的存储设备，其用于存储数据、程序和其它信息，并使这些数据、程序和其它信息可通过总线访问。所述大容量存储器730包括例如固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等中的一个或多个。
所述视频适配器740和所述I/O接口760提供接口以将外部输入和输出设备耦合到所述装置700。例如，所述装置700可以给客户端提供SQL命令接口。如图所示，输入和输出设备的示例包括耦合至所述视频适配器740的显示器790和耦合至所述I/O接口760的鼠标/键盘/打印机770的任意组合。其它设备可以耦合至所述装置700，可以利用更多的或更少的接口卡。举例来说，串行接口卡(未图示)可以用于为打印机提供串行接口。
所述装置700还包括一个或多个网络接口750，所述网络接口包括例如以太网电缆或诸如此类的有线链路，和/或用以接入节点或一个或多个网络780的无线链路。所述网络接口750允许所述装置700通过所述网络780与远程单元通信。例如，所述网络接口750可以提供与数据库的通信。在一个实施例中，所述装置700与局域网或者广域网耦合以进行数据处理以及与远端设备比如其它处理单元、互联网、远端存储设备等通信。
本发明的优点如下：
使用高精度的乘法，例如公式(7)、(10)和(11)，来替代传统方法中的除法运算；
所需LUT的大小保持为小；
所提出的技术可以与其它方法结合以降低DC模式最坏情况的计算复杂度，例如与公式(12)-(14)结合。不同的块可以使用相同的或不同的技术。例如，块1可以使用公式(7)，块2可以使用公式(10)，块3可以使用公式(11)，块4可以使用公式(12)-(14)等；或者多个块使用相同的公式(7)或(10)或(11)或(15)或(16)；或者所述提出的技术的任意组合；或者所述提出的技术与传统方法的任意组合；和/或
针对很长的拉长块(例如，64x4)，可以跳过最短的边以简化计算，例如，公式(15)和(16)。
例如，所述实施例可分别应用于诸如距离加权定向帧内预测(Distance-WeightedDirectional Intra-Prediction，简称DWDIP)或线性帧内预测(Linear Intra-Prediction，简称LIP)的其它帧内预测技术。获得用于DWDIP的辅助参考样本的渐变分量的步骤使用相同的机制。
本发明中描述的主题和操作的实施例可以在数字电子电路中实现，或者以计算机软件、固件或硬件(包括本发明中公开的结构及其结构等同物)或它们中一个或多个的组合来实现。本发明中描述的主题和操作的实施例可以实施为一个或多个计算机程序，即计算机程序指令的一个或多个模块，所述模块被编码在计算机存储介质上，从而由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。可替代地或附加地，所述程序指令可以被编码在人工生成的传播信号上，例如，机器生成的电、光或电磁信号，所述信号被生成以用于编码信息并传输至由数据处理装置执行的合适的接收器装置。诸如计算机可读介质的计算机存储介质可以是或包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储基板、随机或串行访问存储器阵列或设备，或者它们中的一种或多种的组合中。此外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但是计算机存储介质可以是在人工生成的传播信号中编码的计算机程序指令的源地或目的地。所述计算机存储介质也可以是或包括在一个或多个单独的物理和/或非瞬时性组件或介质(例如，多个CD、磁盘或其它存储设备)中。
在一些实现方式中，本发明描述的操作可以实现为云计算网络中的服务器上提供的托管服务。例如，计算机可读存储介质可以在云计算网络中进行逻辑分组和访问。所述云计算网络中的服务器可以包括用于提供基于云的服务的云计算平台。术语“云”、“云计算”和“基于云”可以在不脱离本发明的范围的情况下适当地互换使用。基于云的服务可以是服务器提供并通过网络传送到客户端平台的托管服务，以增强、补充或替换在客户端计算机上本地执行的应用。电路可以使用基于云的服务来快速接收软件升级、应用和其它资源，否则需要一段冗长的时间才能将所述资源传送到所述电路。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言编写，包括编译性语言或解释性语言、声明语言或过程语言，并且可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为适合在计算环境中使用的模块、组件、子例程、对象或其它单元。计算机程序可以但不需要对应文件系统中的文件。程序可以存储在托管其它程序或数据的文件的一部分中(例如，一个或多个脚本存储在标记语言文档中)，专用于讨论中的所述程序的单个文件中，或多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可以部署用于在一台计算机或多台计算机上执行，所述多台计算机位于同一站点或分布在多个站点并通过通信网络互连。
本发明中描述的过程和逻辑流可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器来执行，从而通过操作输入数据和生成输出来执行动作。所述过程和逻辑流也可以由专用逻辑电路执行，装置也可以实现为专用逻辑电路，例如现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称FPGA)或者专用集成电路(application-specificintegrated circuit，简称ASIC)。
举例来说，适合于执行计算机程序的处理器包括通用和专用的微处理器以及任意类型的数字计算机的任意一个或多个处理器。一般来说，处理器接收来自只读存储器或随机存取存储器或两者的指令和数据。计算机的基本元件是依照指令执行动作的处理器和存储指令和数据的一个或多个存储设备。一般来说，计算机也包括或可操作地耦合以接收来自一个或多个存储数据的大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)的数据，或发送数据至所述一个或多个存储数据的大容量存储设备，或者两者都进行。然而，计算机不需要有此类设备。此外，计算机可以嵌入到其它设备中，如移动电话、个人数字助理(personaldigital assistant，简称PDA)、移动音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(GlobalPositioning System，简称GPS)接收器或便携存储设备(例如通用串行总线(UniversalSerial Bus，简称USB)闪存盘)，仅举几例。适合于存储计算机程序指令和数据的设备包括各种形式的非易失性存储器、介质和存储设备，举例来说，包括半导体存储设备，例如，EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内置硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。所述处理器和所述存储器可由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路。
虽然本发明包含许多具体实现细节，这些不应该对任何实现方式或可能要求保护的内容的范围构成限制，而应作为特定实现方式的特定特征的描述。在单独的实现方式的上下文中，在本发明中描述的某些特征可以在单个实现方式中组合实现。相反地，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实现方式中或者在任意适合的子组合中实现。此外，尽管特征可以在上文描述为作用于某些组合，甚至最初要求如此，但是在一些情况下，可以从所述组合中删除所要求保护的组合中的一个或多个特征，并且所述要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变化。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描述了操作，但这不应理解为要求以所示的所述特定顺序或先后顺序执行此类操作，或者要求执行所有所示的操作以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，在上述实现方式中，各种系统组件的分离不应理解为在所有实现方式中都需要此类分离，并且应当理解的是，所描述的程序组件和系统通常可以一同集成在单个软件产品中，或者封装在多个软件产品中。
因此，描述了本主题的特定实现方式。其它实现方式在以下权利要求的保护范围之内。在某些情况下，权利要求中所述的动作可以按照不同的顺序执行，并且仍然可以获得期望的结果。此外，为了获得期望的结果，附图中描绘的所述过程不一定需要按照所示的特定顺序或者先后顺序。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。

Claims (19)

1.一种图像的当前块的帧内预测的方法，其特征在于，所述方法包括：
获得当前块的宽度和高度；
当所述宽度大于所述高度与第一阈值的乘积时，基于所述宽度确定所述当前块的DC值；
当所述高度大于所述宽度与第二阈值的乘积时，基于所述高度确定所述当前块的DC值；
所述当前块的宽度W为W＝2w，所述当前块的高度H为H＝2h，其中h和w为整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值与所述第二阈值相同。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一阈值和所述第二阈值等于1。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当W＞fTHR·H时，所述DC值确定为：
Figure FDA0003982655230000011
其中DC表示所述DC值，fTHR表示所述第一阈值，W表示所述当前块的所述宽度，H表示所述当前块的所述高度，pi表示所述当前块的参考像素。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当H＞fTHR·W时，所述DC值确定为：
Figure FDA0003982655230000012
其中DC表示所述DC值，fTHR表示所述第二阈值，W表示所述当前块的所述宽度，H表示所述当前块的所述高度，pi表示所述当前块的参考像素。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当W＞fTHR·H时，fTHR为阈值，所述DC值确定为：
Figure FDA0003982655230000013
其中pi为所述当前块的相邻像素。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当H＞fTHR·W时，fTHR为阈值，所述DC值确定为：
Figure FDA0003982655230000014
其中pi为所述当前块的相邻像素。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：
当W＞fTHR·H，纵横比RA＝2w-h；
当H＞fTHR·W，纵横比RA＝2h-w。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述纵横比获得加权因子；
基于所述加权因子确定所述DC值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述加权因子对应所述当前块的所述纵横比与1之和的倒数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述加权因子等于
Figure FDA0003982655230000021
其中RA为所述纵横比。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述加权因子等于
Figure FDA0003982655230000022
其中RA为所述纵横比，q为整型参数。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述加权因子的值被制成表格并存储在查找表(look up table，简称LUT)中。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法应用于图像的单色度平面的块。
15.一种编码器，其特征在于，包括用于执行权利要求1至14中任一项所述方法的处理电路，所述编码器还用于发送码流，所述码流用于指示进行DC帧内预测。
16.一种解码器，其特征在于，包括用于执行权利要求1至14中任一项所述方法的处理电路，所述解码器还用于接收码流，所述码流用于指示进行DC帧内预测。
17.一种计算机程序产品，其特征在于，包括用于执行权利要求1至14中任一项所述方法的程序代码。
18.一种用于图像的当前块的帧内预测的解码器，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
非瞬时性计算机可读存储介质，与所述处理器耦合且存储供所述处理器执行的程序，其中所述程序在被所述处理器执行时，配置所述解码器执行权利要求1至14中任一项所述的方法。
19.一种用于图像的当前块的帧内预测的编码器，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
非瞬时性计算机可读存储介质，与所述处理器耦合且存储供所述处理器执行的程序，其中所述程序在被所述处理器执行时，配置所述编码器执行权利要求1至14中任一项所述的方法。
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