CN117692643A - 根据串预测模式跳过残差的编码、解码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种根据串预测模式跳过残差的编码、解码方法和装置，根据包括反向串的串预测模式信息，自适应跳过或不跳过残差信息，在保持较低复杂度的前提下，达到消耗比特数和失真的最佳平衡，从而进一步提高编码效率。

Description

根据串预测模式跳过残差的编码、解码方法和装置

技术领域

本发明属于数据处理领域，特别是根据串预测模式跳过残差的编码、解码方法和装置。

背景技术

现有标准中(如AVS3)，串预测编码模式不编码残差，即码流中不存在残差信息。不编码残差，可以节省编码残差的比特数和减少残差编解码和残差值重建的复杂度，但可能导致重建值与原始值的误差变大。编码残差，需要消耗编码残差的比特数和增加残差编解码和残差值重建的复杂度，但可能使得重建值与原始值的误差变小。

发明内容：

本发明要解决是如何自适应的编码残差的问题。

本发明提出根据串预测模式跳过残差的编码、解码方法和装置。

根据串预测模式跳过残差的编码方法,包括以下步骤：

步骤1，对数据集至少采用包括反向串的串预测模式进行编码，得到串预测模式信息；

步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串，则进行步骤3，否则进行步骤4；

步骤3，编码残差信息，输出包括残差信息的压缩数据码流；

步骤4，跳过残差信息，输出压缩数据码流。

优选的，所述串预测模式包括普通串子模式，或者非普通串子模式，或者等值串及单位基矢量串子模式，或者帧间串预测子模式，或者正向光栅扫描串子模式，或者正向弓形扫描串子模式。

优选的，对数据集进行编码时，采用包括反向串的串预测模式和串矢量信息进行编码；串预测模式信息进行判断时，如果当前编码单元中的串都是反向串并且串矢量小于预设阈值，则编码残差信息，输出包括残差信息的压缩数据码流。

优选的，所述反向串包括参考串与当前串，所述参考串与当前串具有相反行内扫描方向或者具有相反行间扫描方向。

优选的，对数据集采用包括反向串的串预测模式进行编码时，在串预测模式中设置反向串标识，如果反向串标识为真，则数据集的当前编码单元中的串都是反向串。

根据串预测模式跳过残差的编码装置，用于实现所述的根据串预测模式跳过残差的编码方法，包括：

串预测模式信息编码模块：采用串预测模式进行编码，产生表示串预测模式信息的数据码流；

条件判断模块：根据串预测模式信息判断是否编码残差信息；

残差信息编码模块：编码残差信息，产生包括残差信息的压缩数据码流。

根据串预测模式跳过残差的解码方法，包括以下步骤：

步骤1，输入至少采用串预测模式的压缩数据码流，串预测模式至少包括反向串，对压缩数据码流进行解码，得到串预测模式信息；

步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串，则进行步骤3，否则进行步骤4；

步骤3，对压缩数据码流进行解码，解码出残差信息，获得包括残差信息的解码信息；

步骤4，对压缩数据码流进行解码，获得解码信息。

优选的，所述串预测模式包括普通串子模式，或者非普通串子模式，或者等值串及单位基矢量串子模式，或者帧间串预测子模式，或者正向光栅扫描串子模式，或者正向弓形扫描串子模式。

优选的，对压缩数据码流进行解码时，获得串预测模式信息和串矢量信息；根据所述串预测模式信息和串矢量信息进行判断，如果当前解码单元中的串都是反向串并且串矢量小于预设阈值，则获得残差信息。

优选的，所述反向串包括参考串与当前串，所述参考串与当前串具有相反行内扫描方向或者具有相反行间扫描方向。

优选的，对采用串预测模式的压缩数据码流进行解码时，在串预测模式中设置反向串标识，如果反向串标识为真，则压缩数据码流的当前解码单元中的串都是反向串。

根据串预测模式跳过残差的解码装置，用于实现所述的根据串预测模式跳过残差的解码方法，其特征在于，包括：

串预测模式信息解码模块：对采用串预测模式的压缩数据码流进行解码，获得串预测模式信息，所述串预测模式包括反向串；

条件判断模块：根据串预测模式信息判断是否解码残差信息；

残差信息解码模块：对压缩数据码流进行解码，获得包括残差信息的解码信息。

根据串预测模式跳过残差的编解码方法，包括所述的根据串预测模式跳过残差的编码方法和/或者所述的根据串预测模式跳过残差的解码方法。

根据串预测模式跳过残差的编解码装置，包括所述的根据串预测模式跳过残差的编码装置和所述的根据串预测模式跳过残差的解码装置。

优选的，所述预设阈值与编码块的大小相关。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

本发明根据包括反向串的串预测模式信息，自适应跳过或不跳过残差信息，在保持较低复杂度的前提下，达到消耗比特数和失真的最佳平衡，从而进一步提高图像编码效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明与现有算法的比对图。

图2是本发明的编码方法示意图。

图3是本发明的解码方法示意图。

图4是相反行内扫描方向串示意图。

图5是相反行间扫描方向串示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

数据集是由数据的样值也称元素(例如：字节、比特、像素、像素分量、空间采样点、变换域系数)组成的排列成一定空间(一维、二维、或多维)形状的有限数据的集合(例如：一个一维数据队列、一个二维数据文件、一帧图像、一个视频序列、一个变换域、一个变换块、多个变换块、一个三维场景、一个持续变化的三维场景的序列)。对数据集，特别是二维或以上数据集进行数据压缩的编码(以及相应的解码)时，通常把此数据集划分成若干具有预定形状的子集，称为编码块(从解码的角度也就是解码块，统称为编码块或解码块)，以编码块或解码块为单位，按照预定的时间顺序，一块一块进行编码或解码。在任一时刻，正在编码中的编码块称为当前编码块。在任一时刻，正在解码中的解码块称为当前解码块。当前编码块或当前解码块统称为当前编码块或解码块或简称为当前块。正在编码或解码中的样值称为当前编码样值或当前解码样值，简称为当前样值也称为当前元素。

对于具有一定形状的一个编码块或解码块，在很多场合需要将其划分成更精细的基元(基本单元)，按照预定的时间顺序，一个基元一个基元进行编码或解码。对一个基元内的所有样值，通常施行同一类型的编码或解码操作。在任一时刻，正在编码或解码中的基元称为当前基元。对一个基元进行编码的结果是一个或多个编码参数，最后产生含这些编码参数的压缩数据码流。对一个基元进行解码就是解析所述压缩数据码流获得一个或多个编码参数，从所述一个或多个编码参数复原出重构的数据的样值。基元的例包括编码块或解码块(整个块作为一个基元)、子块、微块、串、字节串、alpha(阿尔法)串、像素单元串、像素串、样值串、索引串、线条。

现有标准中，串预测编码模式包括两种子模式：普通串子模式和非普通串子模式。

在普通串子模式中，分为两种串类型，分别是不完全匹配串和完全匹配串。完全匹配串：用串矢量表示当前串与参考串的位置关系，串长度为4的倍数。不完全匹配串：至少存在一个未匹配像素的串，串长度恒为4，用四个flag来标识匹配像素或未匹配像素。若存在至少一个匹配像素，用串矢量表示当前串与参考串的位置关系。未匹配像素直接从码流中解码得到重建值。

在非普通串子模式中，分为三种串类型，分别是等值串、单位基矢量串和未匹配像素串。等值串：这种串的特点是串中所有的像素都取相等的数值，该串根据点矢量来导出当前串的预测值。单位基矢量串：仅允许使用单位位移矢量(0,-1)，即参考串位于当前串直接相邻正上方。另外，参考串还必须在当前编码单元内部。未匹配像素串：未匹配像素直接从码流中解码得到重建值。

采用反向串的编码单元会被划分为两个串：其中第一个串的长度为4，其串矢量的编码方案同相同方向扫描串的串矢量编码方案；而第二个串的长度为当前编码单元总像素数减去4，默认为匹配串，它的串矢量等于第一个串的串矢量，因此第二个串实际上不需要往码流中写入任何比特。两个串的参考串与当前串都具有相反扫描方向。

根据串预测模式跳过残差的编码方法,包括以下步骤：

步骤1，对数据集至少采用包括反向串的串预测模式进行编码，得到串预测模式信息；

步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串，则进行步骤3，否则进行步骤4；

步骤3，编码残差信息，输出包括残差信息的压缩数据码流；

步骤4，输出压缩数据码流。

在一个具体实施方式中，步骤1中，串预测模式包括普通串子模式，或者非普通串子模式，或者等值串及单位基矢量串子模式，或者帧间串预测子模式，或者正向光栅扫描串子模式，或者正向弓形扫描串子模式。反向串包括参考串与当前串，所述参考串与当前串具有相反行内扫描方向或者具有相反行间扫描方向。

在一个具体实施方式中，步骤1中，数据集中增加反向串类型标识isc_rsd_flag标志位，isc_rsd_flag取值为1，表示当前编码单元中的串都是反向串，isc_rsd_flag取值为0，表示当前编码单元中的串都是正向扫描方向的串。进一步的，数据集中增加反向串类型标识intra_row_rsd_flag，当其值为1时，如图4所示，参考串与当前串具有相反行内扫描方向；当其值为0时，如图5所示，参考串与当前串具有相反行间扫描方向。

在一个具体实施方式中，步骤1，对数据集采用包括反向串的串预测模式和串矢量信息进行编码。步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息和串矢量信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串并且串矢量小于预设阈值，则进入步骤3，否则进行步骤4进入步骤4；预设阈值根据编码块的大小设置，比如串矢量的绝对值之和(水平串矢量分量和垂直串矢量分量的绝对值之和)小于A*块大小，A为参数。步骤3，编码残差信息，输出包括残差信息的压缩数据码流。步骤4，输出不包括残差信息的压缩数据码流。

在一个具体实施方式中，步骤1，对数据集采用包括反向串的串预测模式进行编码。步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串并且为普通串子模式，则进入步骤3，否则进行步骤4进入步骤4。步骤3，编码残差信息，输出包括残差信息的压缩数据码流。步骤4，输出不包括残差信息的压缩数据码流。

在一个具体实施方式中，编码普通串预测子模式标识。如果当前编码单元是普通串预测子模式，编码第一个串的匹配类型；如果第一个串为不完全匹配串，则其长度恒为4。编码反向扫描串标识，如果反向扫描串标识为真，即当前串为反向扫描串，则编码行内或行间反向串类型标识，编码反向串串矢量SV，设置第二串的匹配类型为真，设置第二个串的串长度为当前编码单元像素总数减去4，设置第二个串的串矢量为SV，如果当前编码单元是普通串预测子模式且反向扫描串标识为真，则编码残差；如果反向扫描串标识为假，编码第一个正向扫描串为不完全匹配串的信息。如果第一个串为完全匹配串，编码第一个正向扫描串为完全匹配串的信息，如果反向扫描串标识为假，编码非第一个正向扫描串的信息。如果当前编码单元是非普通串预测子模式，编码非普通串预测子模式信息。

根据串预测模式跳过残差的编码装置，用于实现所述的根据串预测模式自适应跳过残差的编码方法，包括：串预测模式信息编码模块：采用串预测模式进行编码，产生表示串预测模式信息的数据码流；条件判断模块：根据串预测模式信息判断是否进行编码残差信息；残差信息编码模块：编码残差信息，产生包括残差信息的压缩数据码流。

根据串预测模式跳过残差的解码方法，包括以下步骤：

步骤1，输入通过串预测模式编码过的压缩数据码流，串预测模式至少包括反向串，对压缩数据码流进行解码，得到串预测模式信息；

步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串，则进行步骤3，否则进行步骤4；

步骤3，对压缩数据码流进行解码，解码出残差信息，获得包括残差信息的解码信息；

步骤4，对压缩数据码流进行解码，获得解码信息。

在一个具体实施方式中，步骤1中，串预测模式包括普通串子模式，或者非普通串子模式，或者等值串及单位基矢量串子模式，或者帧间串预测子模式，或者正向光栅扫描串子模式，或者正向弓形扫描串子模式。反向串包括参考串与当前串，所述参考串与当前串具有相反行内扫描方向或者具有相反行间扫描方向。

在一个具体实施方式中，步骤1中，压缩数据码流中增加反向串标识isc_rsd_flag标志位，isc_rsd_flag取值为1，表示当前编码单元中的串都是反向串，isc_rsd_flag取值为0，表示当前编码单元中的串都是正向扫描方向的串。进一步的，压缩数据码流中增加反向串标识intra_row_rsd_flag，当其值为1时，参考串与当前串具有相反行内扫描方向；当其值为0时，参考串与当前串具有相反行间扫描方向。

在一个具体实施方式中，步骤1，对至少含表示串预测模式信息的压缩数据码流进行解码，获得串预测模式信息和串矢量信息，串预测模式包括反向串。步骤2，对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串并且串矢量小于预设阈值，则进入步骤3，否则进行步骤4进入步骤4；预设阈值根据编码块的大小设置，比如串矢量的绝对值之和(水平串矢量分量和垂直串矢量分量的绝对值之和)小于A*块大小，A为参数。步骤3，对压缩数据码流进行解码，获得包括残差信息的解码信息。步骤4，对压缩数据码流进行解码，获得不包括残差信息的解码信息。

在一个具体实施方式中，步骤1，对至少含表示串预测模式信息的压缩数据码流进行解码，获得串预测模式信息和串矢量信息，串预测模式包括反向串。步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串并且为普通串子模式，则进入步骤3，否则进行步骤4进入步骤4。步骤3，对压缩数据码流进行解码，获得包括残差信息的解码信息。步骤4，对压缩数据码流进行解码，获得不包括残差信息的解码信息。

根据串预测模式跳过残差的解码装置，用于实现所述的根据串预测模式跳过残差的解码方法，包括：串预测模式信息解码模块：对采用串预测模式进行编码过的数据集进行解码，获得串预测模式信息，所述串预测模式包括反向串；条件判断模块：根据串预测模式信息判断是否解码残差信息；残差信息解码模块：对压缩数据码流进行解码，获得包含残差信息的解码信息。

根据串预测模式跳过残差的编解码方法，步骤1，对数据集至少采用包括反向串的串预测模式进行编码，得到串预测模式信息。步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串，则进行步骤3，否则进行步骤4。步骤3，编码残差信息，输出包括残差信息的压缩数据码流；步骤4，输出压缩数据码流。步骤5，输入通过串预测模式编码过的压缩数据码流，串预测模式至少包括反向串，对压缩数据码流进行解码，得到串预测模式信息。步骤6,对步骤5得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串，则进行步骤7，否则跳过步骤8。步骤7，对压缩数据码流进行解码，获得包括残差信息的解码信息。步骤8，对压缩数据码流进行解码，获得解码信息。

如图1所示，Test1为现有串预测模式，Test2采用本实施例的方法，两者相比得到图中数据。TGM、MC、G和CC分别表示序列类别，ALL I ntra表示全I帧配置，编码效率优劣的客观评价方法采用国际通用的Y、U、V三分量的BDrate和CPSNR降低率来衡量，数值为负值，表示编码效率提高。算法复杂度的比较分别用国际通用的编、解码运行时间的比值来衡量，分别见图中EncT ime[％]、DecT ime[％]。从图1的表中可知，采用本实施例的方法与现有算法相比，提高了编码效率，降低了算法复杂度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.根据串预测模式跳过残差的编码方法,其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对数据集至少采用包括反向串的串预测模式进行编码，得到串预测模式信息；

步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串，则进行步骤3，否则进行步骤4；

步骤3，编码残差信息，输出包括残差信息的压缩数据码流；

步骤4，跳过残差信息，输出压缩数据码流。

2.根据权利要求1所述的根据串预测模式跳过残差的编码方法，其特征在于，所述串预测模式包括普通串子模式，或者非普通串子模式，或者等值串及单位基矢量串子模式，或者帧间串预测子模式，或者正向光栅扫描串子模式，或者正向弓形扫描串子模式。

3.根据权利要求1所述的根据串预测模式跳过残差的编码方法，其特征在于，对数据集进行编码时，采用包括反向串的串预测模式和串矢量信息进行编码；串预测模式信息进行判断时，如果当前编码单元中的串都是反向串并且串矢量小于预设阈值，则编码残差信息，输出包括残差信息的压缩数据码流。

4.根据权利要求1所述的根据串预测模式跳过残差的编码方法，其特征在于，所述反向串包括参考串与当前串，所述参考串与当前串具有相反行内扫描方向或者具有相反行间扫描方向。

5.根据权利要求1所述的根据串预测模式跳过残差的编码方法，其特征在于，对数据集采用包括反向串的串预测模式进行编码时，在串预测模式中设置反向串标识，如果反向串标识为真，则数据集的当前编码单元中的串都是反向串。

6.根据串预测模式跳过残差的编码装置，用于实现权利要求1-5任一所述的根据串预测模式跳过残差的编码方法，其特征在于，包括：

串预测模式信息编码模块：采用串预测模式进行编码，产生表示串预测模式信息的数据码流；

条件判断模块：根据串预测模式信息判断是否编码残差信息；

残差信息编码模块：编码残差信息，产生包括残差信息的压缩数据码流。

7.根据串预测模式跳过残差的解码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，输入至少采用串预测模式的压缩数据码流，串预测模式至少包括反向串，对压缩数据码流进行解码，得到串预测模式信息；

步骤2,对步骤1得到的串预测模式信息进行判断，如果当前编码单元中的串都是反向串，则进行步骤3，否则进行步骤4；

步骤3，对压缩数据码流进行解码，解码出残差信息，获得包括残差信息的解码信息；

步骤4，对压缩数据码流进行解码，获得解码信息。

8.根据权利要求7所述的根据串预测模式跳过残差的解码方法，其特征在于，所述串预测模式包括普通串子模式，或者非普通串子模式，或者等值串及单位基矢量串子模式，或者帧间串预测子模式，或者正向光栅扫描串子模式，或者正向弓形扫描串子模式。

9.根据权利要求7所述的根据串预测模式跳过残差的解码方法，其特征在于，对压缩数据码流进行解码时，获得串预测模式信息和串矢量信息；根据所述串预测模式信息和串矢量信息进行判断，如果当前解码单元中的串都是反向串并且串矢量小于预设阈值，则获得残差信息。

10.根据权利要求7所述的根据串预测模式跳过残差的解码方法，其特征在于，所述反向串包括参考串与当前串，所述参考串与当前串具有相反行内扫描方向或者具有相反行间扫描方向。

11.根据权利要求7所述的根据串预测模式跳过残差的解码方法，其特征在于，对采用串预测模式的压缩数据码流进行解码时，在串预测模式中设置反向串标识，如果反向串标识为真，则压缩数据码流的当前解码单元中的串都是反向串。

12.根据串预测模式跳过残差的解码装置，用于实现权利要求7-11任一所述的根据串预测模式跳过残差的解码方法，其特征在于，包括：

串预测模式信息解码模块：对采用串预测模式的压缩数据码流进行解码，获得串预测模式信息，所述串预测模式包括反向串；

条件判断模块：根据串预测模式信息判断是否解码残差信息；

残差信息解码模块：对压缩数据码流进行解码，获得包括残差信息的解码信息。

13.根据串预测模式跳过残差的编解码方法，包括权利要求1-5任一所述的根据串预测模式跳过残差的编码方法和权利要求7-11任一所述的根据串预测模式跳过残差的解码方法。

14.根据串预测模式跳过残差的编解码装置，包括权利要求6所述的根据串预测模式跳过残差的编码装置和权利要求12所述的根据串预测模式跳过残差的解码装置。