CN117956169A - 图像编解码方法和装置 - Google Patents

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CN117956169A CN202211350403.XA CN202211350403A CN117956169A CN 117956169 A CN117956169 A CN 117956169A CN 202211350403 A CN202211350403 A CN 202211350403A CN 117956169 A CN117956169 A CN 117956169A
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邸佩云
杨海涛
陈绍林
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Abstract

本申请提供一种图像编解码方法和装置。本申请的图像编码方法包括：获取待处理的图像块，图像块的尺寸为2×2，且图像块的采样格式为YUV4:4:4；对图像块的色度分量进行下采样以得到第一图像块，第一图像块的采样格式为YUV4:2:2，且第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点和第二色度像素点是基于图像块的第一色度分量中的4个像素点中的第三色度像素点和第四色度像素点得到的；对第一图像块的色度分量进行拆分以得到第二图像块和UV11图像块，第二图像块的采样格式为YUV4:2:0；根据第二图像块进行编码以得到基本层码流；根据UV11图像块进行编码以得到增强层码流。本申请可以确保图像的正常送显，并自适应于网络波动，提高传输效率和显示效果。

Description

图像编解码方法和装置
技术领域
本申请涉及视频编解码技术，尤其涉及一种图像编解码方法和装置。
背景技术
通常输入编码器进行编码的图像大多采用YUV4:2:0，基于YUV4:2:0的标准视频编解码器被广泛应用在各种产品中，例如，视频应用程序(application，APP)、手机(芯片)、电视(芯片)等。而高采样率色度分量YUV通常是指色度分量的采样率高于YUV4:2:0，例如，YUV4:4:4或者YUV4:2:2。
因此，利用现有的基于YUV4:2:0的标准视频编解码器，对高采样率色度分量YUV图像进行编码是一种常用需求。相关技术中，编码端将YUV4:4:4图像下采样到YUV4:2:0图像，进行图像编码，解码端重建得到的YUV4:2:0图像，再对其上采样还原为YUV4:4:4图像。
但是，现有方法存在计算复杂度较高，还原出的YUV4:4:4图像的主观效果较差的问题。
发明内容
本申请提供一种图像编解码方法和装置，可以确保图像的正常送显，并自适应于网络波动，提高传输效率。
第一方面，本申请提供一种图像编码方法，包括：获取待处理的图像块，所述图像块的尺寸为2×2，且所述图像块的采样格式为YUV4:4:4；对所述图像块的色度分量进行下采样以得到第一图像块，所述第一图像块的采样格式为YUV4:2:2，且所述第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点和第二色度像素点是基于所述图像块的第一色度分量中的4个像素点中的第三色度像素点和第四色度像素点得到的；对所述第一图像块的色度分量进行拆分以得到第二图像块和UV11图像块，所述第二图像块的采样格式为YUV4:2:0；对所述第二图像块进行编码以得到基本层码流；对所述UV11图像块进行编码以得到增强层码流。
本申请实施例，编码端基于YUV4:4:4格式的图像块得到YUV4:2:0格式的图像块和只包含色度分量的UV11图像块(UV11图像块包括用于表示第一色度分量的1个像素点和用于表示第二色度分量的1个像素点)，并对二者分别进行基本层编码和增强层编码，一方面分层编解码可以确保图像块的基本送显要求，即解码层得到基本层重建块，即可获取到与普通YUV4:2:0图像块相近的主观效果，即使解码端未收到增强层码流，也可以保证图像的显示效果，即确保图像的正常送显，另一方面，在网络质量较稳定的时候，解码端可以接收并解码基本层和增强层码流，达到更好的显示效果。基本层和增强层结合可以自适应于网络波动，提高传输效率。而在得到YUV4:2:0格式的图像块的过程中，可以先将YUV4:4:4格式的图像块的色度分量下采样得到YUV4:2:2格式的图像块，YUV4:2:2格式的图像块的一种色度分量中的2个像素点是基于YUV4:4:4格式的图像块的同类色度分量中的4个像素点中的2个像素点得到的，这样编码码流时可以只编入该种色度分量中2个像素点的信息，而不需要编码该种色度分量的所有4个像素点，可以节省码流开销。
在相关视频编解码技术中，图像块可以是指整帧图像中的最大编码单元(largestcoding unit，LCU)。整帧图像可以是指编码器正在处理的视频所包含的图像序列中的任意一个图像帧，该图像帧未经划分处理，其尺寸为一帧完整图像帧的尺寸。在H.265标准中，进行视频编码前会将原始的图像帧划分为多个编码树单元(coding tree unit，CTU)，CTU是视频编码的最大编码单元，可以按照四叉树方式划分为不同大小的CU。CTU作为最大的编码单元，因此也称为LCU；或者，该图像块也可以是指整帧图像；或者，该图像块还可以是指整帧图像中的感兴趣区域(region of interest，ROI)，即在图像中进行指定的某个需要处理的图像区域。
本申请实施例中，待处理的图像块可以是指尺寸为2×2的图像块。亦即，上述视频编解码技术中涉及的图像块进一步划分后，可以得到多个尺寸为2×2的图像块，本申请实施例可以以任意一个2×2的图像块为待处理的图像块，进行色度分量上的处理。
此外，本申请实施例中的待处理的图像块的采样格式为YUV4:4:4(参照图6a)，即待处理的图像块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率相同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量也分别包括4个像素点。需要说明的是，本申请实施例的待处理的图像块还可以采用其他的4:4:4采样格式，例如，YCbCr，对此不做具体限定。
为了便于描述，在本文中，图像块的左上、右上、左下、右下的像素点的顺序编号为0、1、2、3，但应理解，该编号仅作为一种示例，其并不构成对像素点的位置的限定。
此外，第一图像块的第二色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点是基于图像块的第二色度分量中的4个像素点中的第七色度像素点和第八色度像素点得到的。
其中，上述第一色度分量为U分量，上述第二色度分量为V分量；或者，上述第一色度分量为V分量，上述第二色度分量为U分量。
下文以第一色度分量为例对图像块的色度分量的处理过程进行描述，可以理解，第二色度分量的处理过程可以参照于此。
第一图像块的采样格式为YUV4:2:2(参照图6b)，即第一图像块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率不同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量分别包括2个像素点。
本申请实施例中，第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点和第二色度像素点是基于图像块的第一色度分量中的4个像素点中的第三色度像素点和第四色度像素点得到的。
上述第三色度像素点和第四色度像素点可以通过以下三种方式得到：
第一种：第三色度像素点和第四色度像素点是根据n1的取值确定的，n1是根据4个像素点的色度值确定的，n1表示图像块的第一色度分量的色度的种类，n1为正整数。
亦即，获取待处理的图像块的第一色度分量中的4个像素点的色度值；根据该4个像素点的色度值确定图像块的第一色度分量包含n1种色度，n1为正整数；根据n1的取值确定第三色度像素点和第四色度像素点。
图像块的第一色度分量包含n1种色度，n1是基于N确定的，N为上述4个像素点两两之间的色度值之差的绝对值中大于第一阈值(预先设定)的色度值之差的绝对值的个数。
当6个色度值之差全部比较完之后，看N的取值：
当N＝0时，n1＝1；
当0＜N≤4时，n1＝2；
当N＝5时，n1＝3；
当N＝6时，n1＝4。
需要说明的是，本申请实施例还可以采用其他方法获取n1的取值，对此不做具体限定。
第二种：第三色度像素点和第四色度像素点是4个像素点中色度值之差最大的2个像素点。
计算上述4个像素点两两之间的色度值之差绝对值，可以得到6个色度值之差的绝对值，比较该6个色度值之差的绝对值，确定其中最大值，因此计算得到该最大值的两个像素点即为第三色度像素点和第四色度像素点。
第三种：第三色度像素点和第四色度像素点是4个像素点中处于对角位置上的2个像素点。
例如，第三色度像素点和第四色度像素点可以是像素点0和3，或者，第三色度像素点和第四色度像素点可以是像素点1和2。
本申请实施例中，在确定第三色度像素点和第四色度像素点之后，还可以基于第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值得到第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点的色度值和第二色度像素点的色度值，这样便可以实现针对图像块的第一色度分量的下采样，从而得到第一图像块的第一色度分量。
可选的，先获取第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值；再获取第三色度像素点对应的第一权重值和第四色度像素点对应的第二权重值；然后根据第一权重值和第二权重值对第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值进行加权处理以得到第一色度像素点的色度值；将第四色度像素点的色度值确定为第二色度像素点的色度值。
可见，本申请实施例中，第一色度像素点的色度值是基于第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值加权处理(亦可称作滤波处理)得到，而为了解码端可以恢复出第三色度像素点的色度值，获取更好的上采样插值效果，第二色度像素点的色度值可以直接使用第四色度像素点的色度值。
需要说明的是，第二色度像素点的色度值也可以使用第三色度像素点的色度值。此外，本申请实施例也可以采用前述方法，基于第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值加权处理得到第二色度像素点的色度值，再将第三色度像素点或者第四色度像素点的色度值确定为第一色度像素点的色度值，对此不做具体限定。
在一种可能的实现方式中，获取第三色度像素点对应的第一权重值和第四色度像素点对应的第二权重值，可以先获取图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；再根据图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取第一权重值和第二权重值。
可见，本申请实施例可以通过图像块的亮度分量作为参考依据，确定上述第一权重值和第二权重值。其总体思路可以包括参照图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布，衡量第一亮度像素点的亮度值和第二亮度像素点的亮度值，二者中距离第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点的亮度值较近者对应的权重值较高，二者中距离第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点的亮度值较远者对应的权重值较低。其中，第一亮度像素点和第二亮度像素点是图像块的亮度分量中与第三色度像素点和第四色度像素点分别处于相同位置的像素点，例如，像素点0和3，第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点是图像块的亮度分量中其他两个像素点，例如，像素点1和2。这样使用加权平均的方式获取某个色度像素点，可以保证由该色度像素点组成的色度平面，主观效果看起来是平滑的。
第二图像块的采样格式为YUV4:2:0(参照图6c)，即第二图像块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率不同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量分别包括1个像素点。
因此从第一图像块可以拆分得到第二图像块和UV11图像块，UV11图像块包括表示第一色度分量的1个像素点和表示第二色度分量的1个像素点。示例性的，第一图像块的第一色度分量和第二色度分量分别包括2个像素点，其中一个像素点的色度值可以采用上述滤波处理得到，可以将该像素点拆分成第二图像块的色度分量，而将直接用原像素点的色度值的那个像素点拆分成UV11图像块中的像素点。这样第二图像块或基于第二图像块得到的重建块可以获取到与普通YUV4:2:0图像块相近的主观效果与编码压缩效率。
可以把YUV4:4:4采样格式的图像块中的U分量和V分量组合称作UV44图像块，其中，U分量包含该图像块中的用于表示分量U的4个像素点，V分量包含该图像块中的用于表示分量V的4个像素点。UVij图像块包括用于表示U分量的i个像素点和用于表示V分量的j个像素点，j和j为非负整数。例如，UV11图像块包括用于表示第一色度分量U的1个像素点和用于表示第二色度分量V的1个像素点。基于此，YUV4:2:0采样格式的图像块的色度分量可以看成是UV11图像块，YUV4:2:2采样格式的图像块的色度分量可以看成是UV22图像块。
需要说明的是，本申请实施例也可以将滤波处理的像素点拆分成UV11图像块中的像素点，而将直接用原像素点的色度值的那个像素点拆分成第二图像块的色度分量，对此不做具体限定。
本申请实施例可以对第二图像块进行编码以得到基本层码流；对UV11图像块进行编码以得到增强层码流。其中，前述对第二图像块进行编码并不限定是对该第二图像块直接进行编码，而是可以采用标准视频编码器根据第二图像块进行编码，也可以采用其他已有或未来编码器根据第二图像块进行编码，对此不做具体限定。
此外，前述对UV11图像块进行编码也并不限定是对该UV11图像块直接进行编码，而是可以根据UV11图像块编码时可以参照基本层的编码信息以及基于第二图像块得到的重建块进行编码指导与参考，例如，重建块的色度分量可用于预测参考，基本层的色度分量的块划分模式可以指导块划分等。
可选的，根据UV11图像块编码时也可以不参照基本层的编码信息以及基于第二图像块得到的重建块。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例可以获取相位采样信息，该相位采样信息包括用于指示第三色度像素点的位置和第四色度像素点的位置的信息；而后编码相位采样信息。
在上文实施例中，确定第三色像素点和第四色度像素点之后，可以通过相位采样信息将该两个色度像素点的位置告知解码端。相位采样信息可以包括相位采样模式的标识，例如，模式0(表示第三色像素点和第四色度像素点的位置在像素点0和3)、模式1(表示第三色像素点和第四色度像素点的位置在像素点0和1)、模式2(表示第三色像素点和第四色度像素点的位置在像素点1和2)。相位采样信息也可以包括第三色度像素点和第四色度像素点对应的像素点编码，例如，像素点0和3，像素点1和2。本申请实施例对相位采样信息的实施方式不做具体限定。
本申请实施例可以对相位采样信息进行编码，将其写入码流传输给解码端。也可以将相位采样信息写入文件中传输给解码端。此外还可以采用其他方式将相位采样信息传输给解码端，对此不做具体限定。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例可以获取权重信息，该权重信息包括用于指示第一权重值和第二权重值的信息；而后编码权重信息。
权重信息可以包括第一权重值和第二权重值，例如，w1＝0.75，w2＝0.25；权重信息也可以包括预先设定的第一权重值和第二权重值的几种模式的标识，例如，模式0(表示w1＝0.75，w2＝0.25)。本申请实施例对权重信息的实施方式不做具体限定。
本申请实施例可以对权重信息进行编码，将其写入码流传输给解码端。也可以将权重信息写入文件中传输给解码端。此外还可以采用其他方式将权重信息传输给解码端，对此不做具体限定。
第二方面，本申请提供一种图像解码方法，包括：获取基本层码流和增强层码流；解析所述基本层码流以得到第一重建块(与编码侧的第二图像块对应，第一重建块例如可以是第二图像块对应的重建值，亦可称为第二图像块对应的重建块)，所述第一重建块的尺寸为2×2，且所述第一重建块的采样格式为YUV4:2:0；解析所述增强层码流以得到UV11重建块(与编码侧的UV11图像块对应，UV11重建块例如可以是UV11图像块对应的重建值，亦可称为UV11图像块对应的重建块)；将所述第一重建块和所述UV11重建块组合以得到第二重建块(与编码侧的第一图像块对应，第二重建块例如可以是第一图像块对应的重建值，亦可称为第一图像块对应的重建块)，所述第二重建块的采样格式为YUV4:2:2；对所述第二重建块的色度分量进行上采样以得到目标重建块，所述目标重建块的采样格式为YUV4:4:4，且所述目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点、第二色度像素点、第三色度像素点和第四色度像素点是基于所述第二重建块的第一色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点得到的。
本申请实施例，解码端分别解码基本层码流和增强层码流得到YUV4:2:0格式的重建块和只包含色度分量的UV11重建块，并基于二者得到YUV4:4:4格式的图像块，一方面分层编解码可以确保图像块的基本送显要求，即解码层得到基本层重建块，即可获取到与普通YUV4:2:0图像块相近的主观效果，即使解码端未收到增强层码流，也可以保证图像的显示效果确保图像的正常送显，另一方面基本层和增强层结合可以自适应于网络波动，提高传输效率。而在得到YUV4:4:4格式的图像块的过程中，可以先得到YUV4:2:2格式的图像块，再将YUV4:2:2格式的重建块的色度分量上采样得到YUV4:4:4格式的重建块，YUV4:4:4格式的重建块的一种色度分量中的4个像素点是基于YUV4:2:2格式的重建块的同类色度分量中的2个像素点得到的，这样解码码流可以只需得到2个像素点的信息，而不需要解码得到该种色度分量的所有4个像素点，既节省码流，又可以提高解码效率。
本申请实施例中，目标重建块的亮度分量源自于第一重建块中的亮度分量，目标重建块的色度分量为经过上采样的色度分量。
第一重建块的采样格式为YUV4:2:0(参照图6c)，即第一重建块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率不同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量分别包括1个像素点。
本申请实施例可以采用标准视频解码技术对基本层码流进行解码，也可以采用其他已有或未来解码技术对基本层码流进行解码，对此不做具体限定。
解码端可以采用与编码端采用的编码器对应的解码器进行解码，因此对基本层码流解码后得到的第一重建块的采样格式是YUV4:2:0。如编码端所示，第一重建块的第一色度分量和第二色度分量的像素点的色度值可以采用滤波处理得到，这样第一重建块可以获取到与普通YUV4:2:0图像块相近的主观效果与编码压缩效率，即使解码端未收到增强层码流，也可以保证图像的显示效果。
可选的，对增强层码流解码时可以参照基本层的解码信息以及第一重建块进行解码指导与参考，例如，第一重建块的色度分量可用于预测参考，第一重建块的色度分量的块划分模式可以指导块划分等。
可选的，对增强层码流解码时也可以不参照第一重建块的解码信息以及第一重建块。
本申请实施例对增强层码流的解码方式可以使用已有标准解码器或非标准解码器，此处不做限定。
解码端可以采用与编码端采用的编码器对应的解码器进行解码，因此对增强层码流解码后得到的UV11重建块。
第二重建块的采样格式为YUV4:2:2(参照图6b)，即第二重建块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率不同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量分别包括2个像素点。
第一重建块和UV11重建块组合可以将第一重建块的第一色度分量和第二色度分量包括的像素点从1个增加到2个，从而得到第二重建块。本申请实施例中，组合可以包括拼接、按一定规律排列等实现方式，对此不做具体限定。
此外，目标重建块的第二色度分量中的第七色度像素点、第八色度像素点、第九色度像素点和第十色度像素点是基于第二重建块的第二色度分量中的第十一色度像素点和第十二色度像素点得到的。
其中，上述第一色度分量为U分量，上述第二色度分量为V分量；或者，上述第一色度分量为V分量，上述第二色度分量为U分量。
下文以第一色度分量为例对第二重建块的色度分量的处理过程进行描述，可以理解，第二色度分量的处理过程可以参照于此。
本申请实施例中，目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点、第二色度像素点、第三色度像素点和第四色度像素点是基于第二重建块的第一色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点得到的。
本申请实施例中，可以解码以得到相位采样信息，该相位采样信息包括用于指示与第五色度像素点对应的第一色度像素点的位置和与第六色度像素点对应的第二色度像素点的位置的信息；根据相位采样信息确定第一色度像素点和第二色度像素点。
第二重建块的第一色度分量包括第五色度像素点和第六色度像素点，该两个像素点可以对应目标重建块的第一色度分量包括的4个像素点的其中两个，因此需要先确定该两个像素点在2×2的图像块中的位置(像素点的编号)。
相位采样信息可以包括相位采样模式的标识，例如，模式0(表示第一色像素点和第二色度像素点的位置在像素点0和3)、模式1(表示第一色像素点和第二色度像素点的位置在像素点0和1)、模式2(表示第一色像素点和第二色度像素点的位置在像素点1和2)。相位采样信息也可以包括第一色度像素点和第二色度像素点对应的像素点编码，例如，像素点0和3，像素点1和2。本申请实施例对相位采样信息的实施方式不做具体限定。
本申请实施例中，在确定第一色度像素点和第二色度像素点之后，还可以基于第五色度像素点的色度值和第六色度像素点的色度值得到目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点的色度值和第二色度像素点的色度值，这样便可以先得到第二重建块的第一色度分量的2个像素点。
先获取第五色度像素点的色度值和第六色度像素点的色度值；再获取第五色度像素点的第一权重值和第六色度像素点的第二权重值；然后根据第一权重值和第二权重值对第五色度像素点的色度值和第六色度像素点的色度值进行反加权处理以得到第一色度像素点的色度值；将第六色度像素点的色度值确定为第二色度像素点的色度值。
可见，本申请实施例中，第一色度像素点的色度值是基于第五色度像素点的色度值和第六色度像素点的色度值反加权处理(亦可称作反滤波处理)得到，而为了解码端可以恢复出第二色度像素点的色度值，获取更好的上采样插值效果，第二色度像素点的色度值可以直接使用第六色度像素点的色度值。
本申请实施例中，解码端获取第五色度像素点的第一权重值和第六色度像素点的第二权重值，可以采用以下两种方法：
第一种：解码以得到权重信息，该权重信息包括用于指示第一权重值和第二权重值的信息；根据权重信息获取第一权重值和第二权重值的信息。
第二种：先获取第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；再根据第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取第一权重值和第二权重值。
由于目标重建块的第一色度分量包括4个像素点，因此在得到其中的第一色度像素点和第二色度像素点后，还需要进行上采样以得到另外2个色度像素点(第三色度像素点和第四色度像素点)。
在一种可能的实现方式中，先获取目标重建块的亮度分量中的目标亮度像素点的4个亮度相邻点，目标亮度像素点与目标色度像素点(第三色度像素点或者第四色度像素点)对应，4个亮度相邻点与目标重建块的色度分量中的4个色度相邻点对应，4个色度相邻点分别位于目标色度像素点的上方、下方、左侧或右侧，且4个色度相邻点的色度值已得到；再获取目标亮度像素点的亮度值和4个亮度相邻点的亮度值；然后根据目标亮度像素点的亮度值和4个亮度相邻点的亮度值获取目标色度像素点的色度值。
以2×2图像块包括的4个位置作为对应依据，亮度分量、第一色度分量以及第二色度分量中，同处于左上的像素点相对应，同处于右上的像素点相对应，同处于左下的像素点相对应，同处于右下的像素点相对应。例如，目标色度像素点为第一色度分量的处于左上的像素点，那么目标亮度像素点为亮度分量的处于左上的像素点。
4个色度相邻点满足2个条件，一个条件是分别位于目标色度像素点的上方、下方、左侧或右侧，另一个条件是4个色度相邻点的色度值已得到。其中，4个色度相邻点的色度值已得到的说明可以参照下文实施例。
本申请实施例中，可以采用以下两种方法获取目标色度像素点的色度值：
第一种：分别计算目标亮度像素点的亮度值与4个亮度相邻点的亮度值的差值；根据目标亮度像素点的亮度值与4个亮度相邻点的亮度值的差值获取4个权重值；根据4个权重值对4个色度相邻点的色度值进行加权处理以得到目标色度像素点的色度值。
第二种：当目标亮度像素点的周围存在亮度边界或者目标色度像素点的周围存在色度边界时，获取4个亮度相邻点中与目标亮度像素点亮度相似的亮度相邻点的第一个数；根据第一个数获取目标色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，当得到相位采样信息时，获取目标色度像素点的色度值与第一色度像素点的色度值的差值，目标色度像素点为第三色度像素点或第四色度像素点；当差值大于第三阈值时，将第一色度像素点的色度值作为目标色度像素点的色度值。
第三方面，本申请提供一种编码装置，包括：获取模块，用于，获取待处理的图像块，所述图像块的尺寸为2×2，且所述图像块的采样格式为YUV4:4:4；处理模块，用于对所述图像块的色度分量进行下采样以得到第一图像块，所述第一图像块的采样格式为YUV4:2:2，且所述第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点和第二色度像素点是基于所述图像块的第一色度分量中的4个像素点中的第三色度像素点和第四色度像素点得到的；对所述第一图像块的色度分量进行拆分以得到第二图像块和UV11图像块，所述第二图像块的采样格式为YUV4:2:0；基本层编码模块，用于对所述第二图像块进行编码以得到基本层码流；增强层编码模块，用于对所述UV11图像块进行编码以得到增强层码流。
在一种可能的实现方式中，所述第三色度像素点和第四色度像素点是根据n1的取值确定的，所述n1是根据所述4个像素点的色度值确定，n1表示所述图像块的第一色度分量的色度的种类，n1为正整数。
在一种可能的实现方式中，当n1＝1、n1＝3或者n1＝4时，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中的预先设定位置的2个像素点；当n1＝2时，所述第三色度像素点是所述4个像素点中的预先设定位置的像素点，所述第四色度像素点是所述4个像素点中与所述第三色度像素点的色度值之差最大的像素点。
在一种可能的实现方式中，n1是基于N确定的，N为所述4个像素点两两之间的色度值之差中大于第一阈值的色度值之差的个数：
当N＝0时，n1＝1；
当0＜N≤4时，n1＝2；
当N＝5时，n1＝3；
当N＝6时，n1＝4。
在一种可能的实现方式中，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中色度值之差最大的2个像素点。
在一种可能的实现方式中，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中处于对角位置上的2个像素点。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，还用于获取所述第三色度像素点对应的第一权重值和所述第四色度像素点对应的第二权重值；根据所述第一权重值和所述第二权重值对所述第三色度像素点的色度值和所述第四色度像素点的色度值进行加权处理以得到所述第一色度像素点的色度值；将所述第四色度像素点的色度值确定为所述第二色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，具体用于获取所述图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；根据所述图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取所述第一权重值和所述第二权重值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，还用于对相位采样信息进行编码，其中所述相位采样信息包括用于指示所述第三色度像素点的位置和所述第四色度像素点的位置的信息。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，还用于对权重信息进行编码，其中，所述权重信息包括用于指示所述第一权重值和所述第二权重值的信息。
在一种可能的实现方式中，所述第一图像块的第二色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点是基于所述图像块的第二色度分量中的4个像素点中的第七色度像素点和第八色度像素点得到的。
在一种可能的实现方式中，所述第一色度分量为U分量，所述第二色度分量为V分量；或者，所述第一色度分量为V分量，所述第二色度分量为U分量。
第四方面，本申请提供一种解码装置，包括：获取模块，用于获取基本层码流和增强层码流；基本层解码模块，用于解析所述基本层码流以得到第一重建块，所述第一重建块的尺寸为2×2，且所述第一重建块的采样格式为YUV4:2:0；增强层解码模块，用于解析所述增强层码流以得到UV11重建块；处理模块，用于将所述第一重建块和所述UV11重建块组合以得到第二重建块，所述第二重建块的采样格式为YUV4:2:2；对所述第二重建块的色度分量进行上采样以得到目标重建块，所述目标重建块的采样格式为YUV4:4:4，且所述目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点、第二色度像素点、第三色度像素点和第四色度像素点是基于所述第二重建块的第一色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点得到的。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，还用于解码以得到相位采样信息，所述相位采样信息包括用于指示与所述第五色度像素点对应的所述第一色度像素点的位置和与所述第六色度像素点对应的所述第二色度像素点的位置的信息；根据所述相位采样信息确定所述第一色度像素点和所述第二色度像素点。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，具体用于获取所述第五色度像素点的色度值和所述第六色度像素点的色度值；获取所述第五色度像素点的第一权重值和所述第六色度像素点的第二权重值；根据所述第一权重值和所述第二权重值对所述第五色度像素点的色度值和所述第六色度像素点的色度值进行反加权处理以得到所述第一色度像素点的色度值；将所述第六色度像素点的色度值确定为所述第二色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，具体用于解码以得到权重信息，所述权重信息包括用于指示所述第一权重值和所述第二权重值的信息；根据所述权重信息获取所述第一权重值和所述第二权重值的信息。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，具体用于获取所述第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；根据所述第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取所述第一权重值和所述第二权重值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，具体用于获取所述目标重建块的亮度分量中的目标亮度像素点的4个亮度相邻点，所述目标亮度像素点与目标色度像素点对应，所述4个亮度相邻点与所述目标重建块的色度分量中的4个色度相邻点对应，所述4个色度相邻点分别位于所述目标色度像素点的上方、下方、左侧或右侧，且所述4个色度相邻点的色度值已得到；获取所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值；根据所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值获取所述目标色度像素点的色度值，所述目标色度像素点是所述第三色度像素点或者所述第四色度像素点。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，具体用于分别计算所述目标亮度像素点的亮度值与所述4个亮度相邻点的亮度值的差值；根据所述目标亮度像素点的亮度值与所述4个亮度相邻点的亮度值的差值获取4个权重值；根据所述4个权重值对所述4个色度相邻点的色度值进行加权处理以得到所述目标色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，具体用于当所述目标亮度像素点的周围存在亮度边界或者所述目标色度像素点的周围存在色度边界时，获取所述4个亮度相邻点中与所述目标亮度像素点亮度相似的亮度相邻点的第一个数；根据所述第一个数获取所述目标色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块，还用于当得到相位采样信息时，获取目标色度像素点的色度值与所述第一色度像素点的色度值的差值，所述目标色度像素点为所述第三色度像素点或所述第四色度像素点；当所述差值大于第三阈值时，将所述第一色度像素点的色度值作为所述目标色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述目标重建块的第二色度分量中的第七色度像素点、第八色度像素点、第九色度像素点和第十色度像素点是基于所述第二重建块的第二色度分量中的第十一色度像素点和第十二色度像素点得到的。
在一种可能的实现方式中，所述第一色度分量为U分量，所述第二色度分量为V分量；或者，所述第一色度分量为V分量，所述第二色度分量为U分量。
第五方面，本申请提供一种编码器，包括：一个或多个处理器；非瞬时性计算机可读存储介质，耦合到所述处理器并存储由所述处理器执行的程序，其中所述程序在由所述处理器执行时，使得所述编码器执行根据上述第一方面任一项所述的方法。
第六方面，本申请提供一种解码器，包括：一个或多个处理器；非瞬时性计算机可读存储介质，耦合到所述处理器并存储由所述处理器执行的程序，其中所述程序在由所述处理器执行时，使得所述解码器执行根据上述第二方面任一项所述的方法。
第七方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，包括程序代码，当其由计算机设备执行时，用于执行根据上述第一至二方面任一项所述的方法。
第八方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，包括根据上述第一至二方面任一项所述的方法编码的比特流。
第九方面，本申请提供一种译码系统，包括编码器和解码器，其中，所述编码器可以采用上述第五方面所述的编码器，所述解码器可以采用上述第六方面所述的解码器。
附图说明
图1A为本申请实施例的译码系统10的示例性框图；
图1B为本申请实施例的视频译码系统40的示例性框图；
图2为本申请实施例的视频编码器20的示例性框图；
图3为本申请实施例的视频解码器30的示例性框图；
图4为本申请实施例的视频译码设备400的示例性框图；
图5为本申请可分级视频编码的一个示例性的层级示意图；
图6a-图6c为YUV格式图像常用采样格式的示意图；；
图7a-图7b为相位的示意图；
图8为本申请实施例的图像编解码架构的示例性框图；
图9为本申请图像编码方法的过程900的流程图；
图10为本申请图像解码方法的一个示例性的流程图；
图11a为编码框架的示意图；
图11b为解码框架的示意图；
图12a为色度自适应像素点采样的示意图；
图12b为第一色度分量自适应像素点采样方法的示意图；
图12c为依据色度采样信息进行像素点位置还原的示意图；
图12d为采样模式“0”时空缺像素邻域选取的示意图；
图12e为采样模式“1”时空缺像素邻域选取的示意图；
图12f为采样模式“2”时空缺像素邻域选取的示意图；
图13a为编码框架的示意图；
图13b为解码框架的示意图；
图14a为交叉位置固定像素点采样的示意图；
图14b为依据编码端采样方式对YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点位置还原的示意图；
图15a为色度自适应像素点采样过程；
图15b为YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点位置还原的示意图；
图15c为采样模式“0”时空缺的色度相邻点选取示意图；
图15d为采样模式“1”时空缺的色度相邻点选取示意图；
图15e为采样模式“2”时空缺的色度相邻点选取示意图；
图16为本申请实施例的编码装置1600的结构示意图；
图17为本申请实施例的解码装置1700的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
视频编码通常是指处理形成视频或视频序列的图像序列。在视频编码领域，术语“图像(picture)”、“帧(frame)”或“图片(image)”可以用作同义词。视频编码(或通常称为编码)包括视频编码和视频解码两部分。视频编码在源侧执行，通常包括处理(例如，压缩)原始视频图像以减少表示该视频图像所需的数据量(从而更高效存储和/或传输)。视频解码在目的地侧执行，通常包括相对于编码器作逆处理，以重建视频图像。实施例涉及的视频图像(或通常称为图像)的“编码”应理解为视频图像或视频序列的“编码”或“解码”。编码部分和解码部分也合称为编解码(编码和解码，CODEC)。
在无损视频编码情况下，可以重建原始视频图像，即重建的视频图像与原始视频图像具有相同的质量(假设存储或传输期间没有传输损耗或其它数据丢失)。在有损视频编码情况下，通过量化等执行进一步压缩，来减少表示视频图像所需的数据量，而解码器侧无法完全重建视频图像，即重建的视频图像的质量比原始视频图像的质量较低或较差。
几个视频编码标准属于“有损混合型视频编解码”(即，将像素域中的空间和时间预测与变换域中用于应用量化的2D变换编码结合)。视频序列中的每个图像通常分割成不重叠的块集合，通常在块级上进行编码。换句话说，编码器通常在块(视频块)级处理即编码视频，例如，通过空间(帧内)预测和时间(帧间)预测来产生预测块；从当前块(当前处理/待处理的块)中减去预测块，得到残差块；在变换域中变换残差块并量化残差块，以减少待传输(压缩)的数据量，而解码器侧将相对于编码器的逆处理部分应用于编码或压缩的块，以重建用于表示的当前块。另外，编码器需要重复解码器的处理步骤，使得编码器和解码器生成相同的预测(例如，帧内预测和帧间预测)和/或重建像素，用于处理，即编码后续块。
在以下译码系统10的实施例中，编码器20和解码器30根据图1A至图3进行描述。
图1A为本申请实施例的译码系统10的示例性框图，例如可以利用本申请技术的视频译码系统10(或简称为译码系统10)。视频译码系统10中的视频编码器20(或简称为编码器20)和视频解码器30(或简称为解码器30)代表可用于根据本申请中描述的各种示例执行各技术的设备等。
如图1A所示，译码系统10包括源设备12，源设备12用于将编码图像等编码图像数据21提供给用于对编码图像数据21进行解码的目的设备14。
源设备12包括编码器20，另外即可选地，可包括图像源16、图像预处理器等预处理器(或预处理单元)18、通信接口(或通信单元)22。
图像源16可包括或可以为任意类型的用于捕获现实世界图像等的图像捕获设备，和/或任意类型的图像生成设备，例如用于生成计算机动画图像的计算机图形处理器或任意类型的用于获取和/或提供现实世界图像、计算机生成图像(例如，屏幕内容、虚拟现实(virtual reality，VR)图像和/或其任意组合(例如增强现实(augmented reality，AR)图像)的设备。所述图像源可以为存储上述图像中的任意图像的任意类型的内存或存储器。
为了区分预处理器(或预处理单元)18执行的处理，图像(或图像数据)17也可称为原始图像(或原始图像数据)17。
预处理器18用于接收原始图像数据17，并对原始图像数据17进行预处理，得到预处理图像(或预处理图像数据)19。例如，预处理器18执行的预处理可包括修剪、颜色格式转换(例如从RGB转换为YCbCr)、调色或去噪。可以理解的是，预处理单元18可以为可选组件。
视频编码器(或编码器)20用于接收预处理图像数据19并提供编码图像数据21(下面将根据图2等进一步描述)。
源设备12中的通信接口22可用于：接收编码图像数据21并通过通信信道13向目的设备14等另一设备或任何其它设备发送编码图像数据21(或其它任意处理后的版本)，以便存储或直接重建。
目的设备14包括解码器30，另外即可选地，可包括通信接口(或通信单元)28、后处理器(或后处理单元)32和显示设备34。
目的设备14中的通信接口28用于直接从源设备12或从存储设备等任意其它源设备接收编码图像数据21(或其它任意处理后的版本)，例如，存储设备为编码图像数据存储设备，并将编码图像数据21提供给解码器30。
通信接口22和通信接口28可用于通过源设备12与目的设备14之间的直连通信链路，例如直接有线或无线连接等，或者通过任意类型的网络，例如有线网络、无线网络或其任意组合、任意类型的私网和公网或其任意类型的组合，发送或接收编码图像数据(或编码数据)21。
例如，通信接口22可用于将编码图像数据21封装为报文等合适的格式，和/或使用任意类型的传输编码或处理来处理所述编码后的图像数据，以便在通信链路或通信网络上进行传输。
通信接口28与通信接口22对应，例如，可用于接收传输数据，并使用任意类型的对应传输解码或处理和/或解封装对传输数据进行处理，得到编码图像数据21。
通信接口22和通信接口28均可配置为如图1A中从源设备12指向目的设备14的对应通信信道13的箭头所指示的单向通信接口，或双向通信接口，并且可用于发送和接收消息等，以建立连接，确认并交换与通信链路和/或例如编码后的图像数据传输等数据传输相关的任何其它信息，等等。
视频解码器(或解码器)30用于接收编码图像数据21并提供解码图像数据(或解码图像数据)31(下面将根据图3等进一步描述)。
后处理器32用于对解码后的图像等解码图像数据31(也称为重建后的图像数据)进行后处理，得到后处理后的图像等后处理图像数据33。后处理单元32执行的后处理可以包括例如颜色格式转换(例如从YCbCr转换为RGB)、调色、修剪或重采样，或者用于产生供显示设备34等显示的解码图像数据31等任何其它处理。
显示设备34用于接收后处理图像数据33，以向用户或观看者等显示图像。显示设备34可以为或包括任意类型的用于表示重建后图像的显示器，例如，集成或外部显示屏或显示器。例如，显示屏可包括液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)显示器、等离子显示器、投影仪、微型LED显示器、硅基液晶显示器(liquid crystal on silicon，LCoS)、数字光处理器(digital lightprocessor，DLP)或任意类型的其它显示屏。
尽管图1A示出了源设备12和目的设备14作为独立的设备，但设备实施例也可以同时包括源设备12和目的设备14或同时包括源设备12和目的设备14的功能，即同时包括源设备12或对应功能和目的设备14或对应功能。在这些实施例中，源设备12或对应功能和目的设备14或对应功能可以使用相同硬件和/或软件或通过单独的硬件和/或软件或其任意组合来实现。
根据描述，图1A所示的源设备12和/或目的设备14中的不同单元或功能的存在和(准确)划分可能根据实际设备和应用而有所不同，这对技术人员来说是显而易见的。
编码器20(例如视频编码器20)或解码器30(例如视频解码器30)或两者都可通过如图1B所示的处理电路实现，例如一个或多个微处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、离散逻辑、硬件、视频编码专用处理器或其任意组合。编码器20可以通过处理电路46实现，以包含参照图2编码器20论述的各种模块和/或本文描述的任何其它编码器系统或子系统。解码器30可以通过处理电路46实现，以包含参照图3解码器30论述的各种模块和/或本文描述的任何其它解码器系统或子系统。所述处理电路46可用于执行下文论述的各种操作。如图4所示，如果部分技术在软件中实施，则设备可以将软件的指令存储在合适的计算机可读存储介质中，并且使用一个或多个处理器在硬件中执行指令，从而执行本发明技术。视频编码器20和视频解码器30中的其中一个可作为组合编解码器(encoder/decoder，CODEC)的一部分集成在单个设备中，如图1B所示。
源设备12和目的设备14可包括各种设备中的任一种，包括任意类型的手持设备或固定设备，例如，笔记本电脑或膝上型电脑、手机、智能手机、平板或平板电脑、相机、台式计算机、机顶盒、电视机、显示设备、数字媒体播放器、视频游戏控制台、视频流设备(例如，内容业务服务器或内容分发服务器)、广播接收设备、广播发射设备，等等，并可以不使用或使用任意类型的操作系统。在一些情况下，源设备12和目的设备14可配备用于无线通信的组件。因此，源设备12和目的设备14可以是无线通信设备。
在一些情况下，图1A所示的视频译码系统10仅仅是示例性的，本申请提供的技术可适用于视频编码设置(例如，视频编码或视频解码)，这些设置不一定包括编码设备与解码设备之间的任何数据通信。在其它示例中，数据从本地存储器中检索，通过网络发送，等等。视频编码设备可以对数据进行编码并将数据存储到存储器中，和/或视频解码设备可以从存储器中检索数据并对数据进行解码。在一些示例中，编码和解码由相互不通信而只是编码数据到存储器和/或从存储器中检索并解码数据的设备来执行。
图1B为本申请实施例的视频译码系统40的示例性框图，如图1B所示，视频译码系统40可以包含成像设备41、视频编码器20、视频解码器30(和/或藉由处理电路46实施的视频编/解码器)、天线42、一个或多个处理器43、一个或多个内存存储器44和/或显示设备45。
如图1B所示，成像设备41、天线42、处理电路46、视频编码器20、视频解码器30、处理器43、内存存储器44和/或显示设备45能够互相通信。在不同实例中，视频译码系统40可以只包含视频编码器20或只包含视频解码器30。
在一些实例中，天线42可以用于传输或接收视频数据的经编码比特流。另外，在一些实例中，显示设备45可以用于呈现视频数据。处理电路46可以包含专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)逻辑、图形处理器、通用处理器等。视频译码系统40也可以包含可选的处理器43，该可选处理器43类似地可以包含专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)逻辑、图形处理器、通用处理器等。另外，内存存储器44可以是任何类型的存储器，例如易失性存储器(例如，静态随机存取存储器(static random access memory，SRAM)、动态随机存储器(dynamic random accessmemory，DRAM)等)或非易失性存储器(例如，闪存等)等。在非限制性实例中，内存存储器44可以由超速缓存内存实施。在其它实例中，处理电路46可以包含存储器(例如，缓存等)用于实施图像缓冲器等。
在一些实例中，通过逻辑电路实施的视频编码器20可以包含(例如，通过处理电路46或内存存储器44实施的)图像缓冲器和(例如，通过处理电路46实施的)图形处理单元。图形处理单元可以通信耦合至图像缓冲器。图形处理单元可以包含通过处理电路46实施的视频编码器20，以实施参照图2和/或本文中所描述的任何其它编码器系统或子系统所论述的各种模块。逻辑电路可以用于执行本文所论述的各种操作。
在一些实例中，视频解码器30可以以类似方式通过处理电路46实施，以实施参照图3的视频解码器30和/或本文中所描述的任何其它解码器系统或子系统所论述的各种模块。在一些实例中，逻辑电路实施的视频解码器30可以包含(通过处理电路46或内存存储器44实施的)图像缓冲器和(例如，通过处理电路46实施的)图形处理单元。图形处理单元可以通信耦合至图像缓冲器。图形处理单元可以包含通过处理电路46实施的视频解码器30，以实施参照图3和/或本文中所描述的任何其它解码器系统或子系统所论述的各种模块。
在一些实例中，天线42可以用于接收视频数据的经编码比特流。如所论述，经编码比特流可以包含本文所论述的与编码视频帧相关的数据、指示符、索引值、模式选择数据等，例如与编码分割相关的数据(例如，变换系数或经量化变换系数，(如所论述的)可选指示符，和/或定义编码分割的数据)。视频译码系统40还可包含耦合至天线42并用于解码经编码比特流的视频解码器30。显示设备45用于呈现视频帧。
应理解，本申请实施例中对于参考视频编码器20所描述的实例，视频解码器30可以用于执行相反过程。关于信令语法元素，视频解码器30可以用于接收并解析这种语法元素，相应地解码相关视频数据。在一些例子中，视频编码器20可以将语法元素熵编码成经编码视频比特流。在此类实例中，视频解码器30可以解析这种语法元素，并相应地解码相关视频数据。
为便于描述，参考通用视频编码(versatile video coding，VVC)参考软件或由ITU-T视频编码专家组(video coding experts group，VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(motion picture experts group，MPEG)的视频编码联合工作组(joint collaborationteam on video coding，JCT-VC)开发的高性能视频编码(high-efficiency videocoding，HEVC)描述本发明实施例。本领域普通技术人员理解本发明实施例不限于HEVC或VVC。
编码器和编码方法
图2为本申请实施例的视频编码器20的示例性框图。如图2所示，视频编码器20包括输入端(或输入接口)201、残差计算单元204、变换处理单元206、量化单元208、反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波器220、解码图像缓冲器(decodedpicture buffer，DPB)230、模式选择单元260、熵编码单元270和输出端(或输出接口)272。模式选择单元260可包括帧间预测单元244、帧内预测单元254和分割单元262。帧间预测单元244可包括运动估计单元和运动补偿单元(未示出)。图2所示的视频编码器20也可称为混合型视频编码器或基于混合型视频编解码器的视频编码器。
残差计算单元204、变换处理单元206、量化单元208和模式选择单元260组成编码器20的前向信号路径，而反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、缓冲器216、环路滤波器220、解码图像缓冲器(decoded picture buffer，DPB)230、帧间预测单元244和帧内预测单元254组成编码器的后向信号路径，其中编码器20的后向信号路径对应于解码器的信号路径(参见图3中的解码器30)。反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波器220、解码图像缓冲器230、帧间预测单元244和帧内预测单元254还组成视频编码器20的“内置解码器”。
图像和图像分割(图像和块)
编码器20可用于通过输入端201等接收图像(或图像数据)17，例如，形成视频或视频序列的图像序列中的图像。接收的图像或图像数据也可以是预处理后的图像(或预处理后的图像数据)19。为简单起见，以下描述使用图像17。图像17也可称为当前图像或待编码的图像(尤其是在视频编码中将当前图像与其它图像区分开时，其它图像例如同一视频序列，即也包括当前图像的视频序列，中的之前编码后图像和/或解码后图像)。
(数字)图像为或可以视为具有强度值的像素点组成的二维阵列或矩阵。阵列中的像素点也可以称为像素(pixel或pel)(图像元素的简称)。阵列或图像在水平方向和垂直方向(或轴线)上的像素点数量决定了图像的大小和/或分辨率。为了表示颜色，通常采用三个颜色分量，即图像可以表示为或包括三个像素点阵列。在RBG格式或颜色空间中，图像包括对应的红色、绿色和蓝色像素点阵列。但是，在视频编码中，每个像素通常以亮度/色度格式或颜色空间表示，例如YCbCr，包括Y指示的亮度分量(有时也用L表示)以及Cb、Cr表示的两个色度分量。亮度(luma)分量Y表示亮度或灰度水平强度(例如，在灰度等级图像中两者相同)，而两个色度(chrominance，简写为chroma)分量Cb和Cr表示色度或颜色信息分量。相应地，YCbCr格式的图像包括亮度像素点值(Y)的亮度像素点阵列和色度值(Cb和Cr)的两个色度像素点阵列。RGB格式的图像可以转换或变换为YCbCr格式，反之亦然，该过程也称为颜色变换或转换。如果图像是黑白的，则该图像可以只包括亮度像素点阵列。相应地，图像可以为例如单色格式的亮度像素点阵列或4:2:0、4:2:2和4:4:4彩色格式的亮度像素点阵列和两个相应的色度像素点阵列。
在一个实施例中，视频编码器20的实施例可包括图像分割单元(图2中未示出)，用于将图像17分割成多个(通常不重叠)图像块203。这些块在H.265/HEVC和VVC标准中也可以称为根块、宏块(H.264/AVC)或编码树块(Coding Tree Block，CTB)，或编码树单元(CodingTree Unit，CTU)。分割单元可用于对视频序列中的所有图像使用相同的块大小和使用限定块大小的对应网格，或在图像或图像子集或图像组之间改变块大小，并将每个图像分割成对应块。
在其它实施例中，视频编码器可用于直接接收图像17的块203，例如，组成所述图像17的一个、几个或所有块。图像块203也可以称为当前图像块或待编码图像块。
与图像17一样，图像块203同样是或可认为是具有强度值(像素点值)的像素点组成的二维阵列或矩阵，但是图像块203的比图像17的小。换句话说，块203可包括一个像素点阵列(例如，单色图像17情况下的亮度阵列或彩色图像情况下的亮度阵列或色度阵列)或三个像素点阵列(例如，彩色图像17情况下的一个亮度阵列和两个色度阵列)或根据所采用的颜色格式的任何其它数量和/或类型的阵列。块203的水平方向和垂直方向(或轴线)上的像素点数量限定了块203的大小。相应地，块可以为M×N(M列×N行)个像素点阵列，或M×N个变换系数阵列等。
在一个实施例中，图2所示的视频编码器20用于逐块对图像17进行编码，例如，对每个块203执行编码和预测。
在一个实施例中，图2所示的视频编码器20还可以用于使用片(也称为视频片)分割和/或编码图像，其中图像可以使用一个或多个片(通常为不重叠的)进行分割或编码。每个片可包括一个或多个块(例如，编码树单元CTU)或一个或多个块组(例如H.265/HEVC/VVC标准中的编码区块(tile)和VVC标准中的砖(brick)。
在一个实施例中，图2所示的视频编码器20还可以用于使用片/编码区块组(也称为视频编码区块组)和/或编码区块(也称为视频编码区块)对图像进行分割和/或编码，其中图像可以使用一个或多个片/编码区块组(通常为不重叠的)进行分割或编码，每个片/编码区块组可包括一个或多个块(例如CTU)或一个或多个编码区块等，其中每个编码区块可以为矩形等形状，可包括一个或多个完整或部分块(例如CTU)。
残差计算
残差计算单元204用于通过如下方式根据图像块203和预测块265来计算残差块205(后续详细介绍了预测块265)：例如，逐个像素点(逐个像素)从图像块203的像素点值中减去预测块265的像素点值，得到像素域中的残差块205。
变换
变换处理单元206用于对残差块205的像素点值执行离散余弦变换(discretecosine transform，DCT)或离散正弦变换(discrete sine transform，DST)等，得到变换域中的变换系数207。变换系数207也可称为变换残差系数，表示变换域中的残差块205。
变换处理单元206可用于应用DCT/DST的整数化近似，例如为H.265/HEVC指定的变换。与正交DCT变换相比，这种整数化近似通常由某一因子按比例缩放。为了维持经过正变换和逆变换处理的残差块的范数，使用其它比例缩放因子作为变换过程的一部分。比例缩放因子通常是根据某些约束条件来选择的，例如比例缩放因子是用于移位运算的2的幂、变换系数的位深度、准确性与实施成本之间的权衡等。例如，在编码器20侧通过逆变换处理单元212为逆变换(以及在解码器30侧通过例如逆变换处理单元312为对应逆变换)指定具体的比例缩放因子，以及相应地，可以在编码器20侧通过变换处理单元206为正变换指定对应比例缩放因子。
在一个实施例中，视频编码器20(对应地，变换处理单元206)可用于输出一种或多种变换的类型等变换参数，例如，直接输出或由熵编码单元270进行编码或压缩后输出，例如使得视频解码器30可接收并使用变换参数进行解码。
量化
量化单元208用于通过例如标量量化或矢量量化对变换系数207进行量化，得到量化变换系数209。量化变换系数209也可称为量化残差系数209。
量化过程可减少与部分或全部变换系数207有关的位深度。例如，可在量化期间将n位变换系数向下舍入到m位变换系数，其中n大于m。可通过调整量化参数(quantizationparameter，QP)修改量化程度。例如，对于标量量化，可以应用不同程度的比例来实现较细或较粗的量化。较小量化步长对应较细量化，而较大量化步长对应较粗量化。可通过量化参数(quantization parameter，QP)指示合适的量化步长。例如，量化参数可以为合适的量化步长的预定义集合的索引。例如，较小的量化参数可对应精细量化(较小量化步长)，较大的量化参数可对应粗糙量化(较大量化步长)，反之亦然。量化可包括除以量化步长，而反量化单元210等执行的对应或逆解量化可包括乘以量化步长。根据例如HEVC一些标准的实施例可用于使用量化参数来确定量化步长。一般而言，可以根据量化参数使用包含除法的等式的定点近似来计算量化步长。可以引入其它比例缩放因子来进行量化和解量化，以恢复可能由于在用于量化步长和量化参数的等式的定点近似中使用的比例而修改的残差块的范数。在一种示例性实现方式中，可以合并逆变换和解量化的比例。或者，可以使用自定义量化表并在比特流中等将其从编码器向解码器指示。量化是有损操作，其中量化步长越大，损耗越大。
在一个实施例中，视频编码器20(对应地，量化单元208)可用于输出量化参数(quantization parameter，QP)，例如，直接输出或由熵编码单元270进行编码或压缩后输出，例如使得视频解码器30可接收并使用量化参数进行解码。
反量化
反量化单元210用于对量化系数执行量化单元208的反量化，得到解量化系数211，例如，根据或使用与量化单元208相同的量化步长执行与量化单元208所执行的量化方案的反量化方案。解量化系数211也可称为解量化残差系数211，对应于变换系数207，但是由于量化造成损耗，反量化系数211通常与变换系数不完全相同。
逆变换
逆变换处理单元212用于执行变换处理单元206执行的变换的逆变换，例如，逆离散余弦变换(discrete cosine transform，DCT)或逆离散正弦变换(discrete sinetransform，DST)，以在像素域中得到重建残差块213(或对应的解量化系数213)。重建残差块213也可称为变换块213。
重建
重建单元214(例如，求和器214)用于将变换块213(即重建残差块213)添加到预测块265，以在像素域中得到重建块215，例如，将重建残差块213的像素点值和预测块265的像素点值相加。
滤波
环路滤波器单元220(或简称“环路滤波器”220)用于对重建块215进行滤波，得到滤波块221，或通常用于对重建像素点进行滤波以得到滤波像素点值。例如，环路滤波器单元用于顺利进行像素转变或提高视频质量。环路滤波器单元220可包括一个或多个环路滤波器，例如去块滤波器、像素点自适应偏移(sample-adaptive offset，SAO)滤波器或一个或多个其它滤波器，例如自适应环路滤波器(adaptive loop filter，ALF)、噪声抑制滤波器(noise suppression filter，NSF)或任意组合。例如，环路滤波器单元220可以包括去块滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器。滤波过程的顺序可以是去块滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器。再例如，增加一个称为具有色度缩放的亮度映射(luma mapping with chromascaling，LMCS)(即自适应环内整形器)的过程。该过程在去块之前执行。再例如，去块滤波过程也可以应用于内部子块边缘，例如仿射子块边缘、ATMVP子块边缘、子块变换(sub-block transform，SBT)边缘和内子部分(intra sub-partition，ISP)边缘。尽管环路滤波器单元220在图2中示为环路滤波器，但在其它配置中，环路滤波器单元220可以实现为环后滤波器。滤波块221也可称为滤波重建块221。
在一个实施例中，视频编码器20(对应地，环路滤波器单元220)可用于输出环路滤波器参数(例如SAO滤波参数、ALF滤波参数或LMCS参数)，例如，直接输出或由熵编码单元270进行熵编码后输出，例如使得解码器30可接收并使用相同或不同的环路滤波器参数进行解码。
解码图像缓冲器
解码图像缓冲器(decoded picture buffer，DPB)230可以是存储参考图像数据以供视频编码器20在编码视频数据时使用的参考图像存储器。DPB 230可以由多种存储器设备中的任一种形成，例如动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)，包括同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、磁阻RAM(magnetoresistive RAM，MRAM)、电阻RAM(resistive RAM，RRAM)或其它类型的存储设备。解码图像缓冲器230可用于存储一个或多个滤波块221。解码图像缓冲器230还可用于存储同一当前图像或例如之前的重建块等不同图像的其它之前的滤波块，例如之前重建和滤波的块221，并可提供完整的之前重建即解码图像(和对应参考块和像素点)和/或部分重建的当前图像(和对应参考块和像素点)，例如用于帧间预测。解码图像缓冲器230还可用于存储一个或多个未经滤波的重建块215，或一般存储未经滤波的重建像素点，例如，未被环路滤波单元220滤波的重建块215，或未进行任何其它处理的重建块或重建像素点。
模式选择(分割和预测)
模式选择单元260包括分割单元262、帧间预测单元244和帧内预测单元254，用于从解码图像缓冲器230或其它缓冲器(例如，列缓冲器，图中未显示)接收或获得原始块203(当前图像17的当前块203)和重建块数据等原始图像数据，例如，同一(当前)图像和/或一个或多个之前解码图像的滤波和/或未经滤波的重建像素点或重建块。重建块数据用作帧间预测或帧内预测等预测所需的参考图像数据，以得到预测块265或预测值265。
模式选择单元260可用于为当前块(包括不分割)的预测模式(例如帧内或帧间预测模式)确定或选择一种分割，生成对应的预测块265，以对残差块205进行计算和对重建块215进行重建。
在一个实施例中，模式选择单元260可用于选择分割和预测模式(例如，从模式选择单元260支持的或可用的预测模式中)，所述预测模式提供最佳匹配或者说最小残差(最小残差是指传输或存储中更好的压缩)，或者提供最小信令开销(最小信令开销是指传输或存储中更好的压缩)，或者同时考虑或平衡以上两者。模式选择单元260可用于根据码率失真优化(rate distortion Optimization，RDO)确定分割和预测模式，即选择提供最小码率失真优化的预测模式。本文“最佳”、“最低”、“最优”等术语不一定指总体上“最佳”、“最低”、“最优”的，但也可以指满足终止或选择标准的情况，例如，超过或低于阈值的值或其他限制可能导致“次优选择”，但会降低复杂度和处理时间。
换言之，分割单元262可用于将视频序列中的图像分割为编码树单元(codingtree unit，CTU)序列，CTU 203可进一步被分割成较小的块部分或子块(再次形成块)，例如，通过迭代使用四叉树(quad-tree partitioning，QT)分割、二叉树(binary-treepartitioning，BT)分割或三叉树(triple-tree partitioning，TT)分割或其任意组合，并且用于例如对块部分或子块中的每一个执行预测，其中模式选择包括选择分割块203的树结构和选择应用于块部分或子块中的每一个的预测模式。
下文将详细地描述由视频编码器20执行的分割(例如，由分割单元262执行)和预测处理(例如，由帧间预测单元244和帧内预测单元254执行)。
分割
分割单元262可将一个编码树单元203分割(或划分)为较小的部分，例如正方形或矩形形状的小块。对于具有三个像素点阵列的图像，一个CTU由N×N个亮度像素点块和两个对应的色度像素点块组成。
H.265/HEVC视频编码标准把一帧图像分割成互不重叠的CTU，CTU的大小可设置为64×64(CTU的大小也可设置为其它值，如JVET参考软件JEM中CTU大小增大为128×128或256×256)。64×64的CTU包含由64列、每列64个像素的矩形像素点阵，每个像素包含亮度分量或/和色度分量。
H.265使用基于QT的CTU划分方法，将CTU作为QT的根节点(root)，按照QT的划分方式，将CTU递归划分成若干个叶节点(leaf node)。一个节点对应于一个图像区域，节点如果不划分，则该节点称为叶节点，其对应的图像区域即为一个CU；如果节点继续划分，则节点对应的图像区域可以被划分成四个相同大小的区域(其长和宽各为被划分区域的一半)，每个区域对应一个节点，需要分别确定这些节点是否还会划分。一个节点是否划分由码流中该节点对应的划分标志位split_cu_flag指示。一个节点A划分一次得到4个节点Bi，i＝0～3，Bi称为A的子节点，A称为Bi的父节点。根节点的QT层级(qtDepth)为0，节点的QT层级是该节点的父节点的四QT层级加1。
H.265/HEVC标准中，对于YUV4:2:0格式的图像，一个CTU包含一个亮度块和两个色度块，亮度块和色度块可以使用相同的方式划分，称作亮度色度联合编码树。VVC中，如果当前帧为I帧，则当一个CTU为帧内编码帧(I帧)中的预设大小(如64×64)的节点时，该节点包含的亮度块通过亮度编码树被划分成一组只包含亮度块的编码单元，该节点包含的色度块通过色度编码树被划分成一组只包含色度块的编码单元；亮度编码树和色度编码树的划分相互独立。这种亮度块和色度块使用独立的编码树，称为分离树(separate trees)。在H.265中，CU包含亮度像素和色度像素；在H.266、AVS3等标准中，除了具有同时包含亮度像素和色度像素的CU之外，还存在只包含亮度像素的亮度CU和只包含色度像素的色度CU。
如上所述，视频编码器20用于从(预定的)预测模式集合中确定或选择最好或最优的预测模式。预测模式集合可包括例如帧内预测模式和/或帧间预测模式。
帧内预测
帧内预测模式集合可包括35种不同的帧内预测模式，例如，像DC(或均值)模式和平面模式的非方向性模式，或如HEVC定义的方向性模式，或者可包括67种不同的帧内预测模式，例如，像DC(或均值)模式和平面模式的非方向性模式，或如VVC中定义的方向性模式。例如，若干传统角度帧内预测模式自适应地替换为VVC中定义的非正方形块的广角帧内预测模式。又例如，为了避免DC预测的除法运算，仅使用较长边来计算非正方形块的平均值。并且，平面模式的帧内预测结果还可以使用位置决定的帧内预测组合(positiondependent intra prediction combination，PDPC)方法修改。
帧内预测单元254用于根据帧内预测模式集合中的帧内预测模式使用同一当前图像的相邻块的重建像素点来生成帧内预测块265。
帧内预测单元254(或通常为模式选择单元260)还用于输出帧内预测参数(或通常为指示块的选定帧内预测模式的信息)以语法元素266的形式发送到熵编码单元270，以包含到编码图像数据21中，从而视频解码器30可执行操作，例如接收并使用用于解码的预测参数。
帧间预测
在可能的实现中，帧间预测模式集合取决于可用参考图像(即，例如前述存储在DBP230中的至少部分之前解码的图像)和其它帧间预测参数，例如取决于是否使用整个参考图像或只使用参考图像的一部分，例如当前块的区域附近的搜索窗口区域，来搜索最佳匹配参考块，和/或例如取决于是否执行半像素、四分之一像素和/或16分之一内插的像素内插。
除上述预测模式外，还可以采用跳过模式和/或直接模式。
例如，扩展合并预测，这种模式的合并候选列表由以下五种候选类型按顺序组成：来自空间相邻CU的空间MVP、来自并置CU的时间MVP、来自FIFO表的基于历史的MVP、成对平均MVP和零MV。可以使用基于双边匹配的解码器侧运动矢量修正(decoder side motionvector refinement，DMVR)来增加合并模式的MV的准确度。带有MVD的合并模式(mergemode with MVD，MMVD)来自有运动矢量差异的合并模式。在发送跳过标志和合并标志之后立即发送MMVD标志，以指定CU是否使用MMVD模式。可以使用CU级自适应运动矢量分辨率(adaptive motion vector resolution，AMVR)方案。AMVR支持CU的MVD以不同的精度进行编码。根据当前CU的预测模式，自适应地选择当前CU的MVD。当CU以合并模式进行编码时，可以将合并的帧间/帧内预测(combined inter/intra prediction，CIIP)模式应用于当前CU。对帧间和帧内预测信号进行加权平均，得到CIIP预测。对于仿射运动补偿预测，通过2个控制点(4参数)或3个控制点(6参数)运动矢量的运动信息来描述块的仿射运动场。基于子块的时间运动矢量预测(subblock-based temporal motion vector prediction，SbTMVP)，与HEVC中的时间运动矢量预测(temporal motion vector prediction，TMVP)类似，但预测的是当前CU内的子CU的运动矢量。双向光流(bi-directional optical flow，BDOF)以前称为BIO，是一种减少计算的简化版本，特别是在乘法次数和乘数大小方面的计算。在三角形分割模式中，CU以对角线划分和反对角线划分两种划分方式被均匀划分为两个三角形部分。此外，双向预测模式在简单平均的基础上进行了扩展，以支持两个预测信号的加权平均。
帧间预测单元244可包括运动估计(motion estimation，ME)单元和运动补偿(motion compensation，MC)单元(两者在图2中未示出)。运动估计单元可用于接收或获取图像块203(当前图像17的当前图像块203)和解码图像231，或至少一个或多个之前重建块，例如，一个或多个其它/不同之前解码图像231的重建块，来进行运动估计。例如，视频序列可包括当前图像和之前的解码图像231，或换句话说，当前图像和之前的解码图像231可以为形成视频序列的图像序列的一部分或形成该图像序列。
例如，编码器20可用于从多个其它图像中的同一或不同图像的多个参考块中选择参考块，并将参考图像(或参考图像索引)和/或参考块的位置(x、y坐标)与当前块的位置之间的偏移(空间偏移)作为帧间预测参数提供给运动估计单元。该偏移也称为运动矢量(motion vector，MV)。
运动补偿单元用于获取，例如接收，帧间预测参数，并根据或使用该帧间预测参数执行帧间预测，得到帧间预测块246。由运动补偿单元执行的运动补偿可能包含根据通过运动估计确定的运动/块矢量来提取或生成预测块，还可能包括对子像素精度执行内插。内插滤波可从已知像素的像素点中产生其它像素的像素点，从而潜在地增加可用于对图像块进行编码的候选预测块的数量。一旦接收到当前图像块的PU对应的运动矢量时，运动补偿单元可在其中一个参考图像列表中定位运动矢量指向的预测块。
运动补偿单元还可以生成与块和视频片相关的语法元素，以供视频解码器30在解码视频片的图像块时使用。此外，或者作为片和相应语法元素的替代，可以生成或使用编码区块组和/或编码区块以及相应语法元素。
熵编码
熵编码单元270用于将熵编码算法或方案(例如，可变长度编码(variable lengthcoding，VLC)方案、上下文自适应VLC方案(context adaptive VLC，CALVC)、算术编码方案、二值化算法、上下文自适应二进制算术编码(context adaptive binary arithmeticcoding，CABAC)、基于语法的上下文自适应二进制算术编码(syntax-based context-adaptive binary arithmetic coding，SBAC)、概率区间分割熵(probability intervalpartitioning entropy，PIPE)编码或其它熵编码方法或技术)应用于量化残差系数209、帧间预测参数、帧内预测参数、环路滤波器参数和/或其它语法元素，得到可以通过输出端272以编码比特流21等形式输出的编码图像数据21，使得视频解码器30等可以接收并使用用于解码的参数。可将编码比特流21传输到视频解码器30，或将其保存在存储器中稍后由视频解码器30传输或检索。
视频编码器20的其它结构变体可用于对视频流进行编码。例如，基于非变换的编码器20可以在某些块或帧没有变换处理单元206的情况下直接量化残差信号。在另一种实现方式中，编码器20可以具有组合成单个单元的量化单元208和反量化单元210。
解码器和解码方法
图3为本申请实施例的视频解码器30的示例性框图。视频解码器30用于接收例如由编码器20编码的编码图像数据21(例如编码比特流21)，得到解码图像331。编码图像数据或比特流包括用于解码所述编码图像数据的信息，例如表示编码视频片(和/或编码区块组或编码区块)的图像块的数据和相关的语法元素。
在图3的示例中，解码器30包括熵解码单元304、反量化单元310、逆变换处理单元312、重建单元314(例如求和器314)、环路滤波器320、解码图像缓冲器(DBP)330、模式应用单元360、帧间预测单元344和帧内预测单元354。帧间预测单元344可以为或包括运动补偿单元。在一些示例中，视频解码器30可执行大体上与参照图2的视频编码器100描述的编码过程相反的解码过程。
如编码器20所述，反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波器220、解码图像缓冲器DPB230、帧间预测单元344和帧内预测单元354还组成视频编码器20的“内置解码器”。相应地，反量化单元310在功能上可与反量化单元110相同，逆变换处理单元312在功能上可与逆变换处理单元122相同，重建单元314在功能上可与重建单元214相同，环路滤波器320在功能上可与环路滤波器220相同，解码图像缓冲器330在功能上可与解码图像缓冲器230相同。因此，视频编码器20的相应单元和功能的解释相应地适用于视频解码器30的相应单元和功能。
熵解码
熵解码单元304用于解析比特流21(或一般为编码图像数据21)并对编码图像数据21执行熵解码，得到量化系数309和/或解码后的编码参数(图3中未示出)等，例如帧间预测参数(例如参考图像索引和运动矢量)、帧内预测参数(例如帧内预测模式或索引)、变换参数、量化参数、环路滤波器参数和/或其它语法元素等中的任一个或全部。熵解码单元304可用于应用编码器20的熵编码单元270的编码方案对应的解码算法或方案。熵解码单元304还可用于向模式应用单元360提供帧间预测参数、帧内预测参数和/或其它语法元素，以及向解码器30的其它单元提供其它参数。视频解码器30可以接收视频片和/或视频块级的语法元素。此外，或者作为片和相应语法元素的替代，可以接收或使用编码区块组和/或编码区块以及相应语法元素。
反量化
反量化单元310可用于从编码图像数据21(例如通过熵解码单元304解析和/或解码)接收量化参数(quantization parameter，QP)(或一般为与反量化相关的信息)和量化系数，并基于所述量化参数对所述解码的量化系数309进行反量化以获得反量化系数311，所述反量化系数311也可以称为变换系数311。反量化过程可包括使用视频编码器20为视频片中的每个视频块计算的量化参数来确定量化程度，同样也确定需要执行的反量化的程度。
逆变换
逆变换处理单元312可用于接收解量化系数311，也称为变换系数311，并对解量化系数311应用变换以得到像素域中的重建残差块213。重建残差块213也可称为变换块313。变换可以为逆变换，例如逆DCT、逆DST、逆整数变换或概念上类似的逆变换过程。逆变换处理单元312还可以用于从编码图像数据21(例如通过熵解码单元304解析和/或解码)接收变换参数或相应信息，以确定应用于解量化系数311的变换。
重建
重建单元314(例如，求和器314)用于将重建残差块313添加到预测块365，以在像素域中得到重建块315，例如，将重建残差块313的像素点值和预测块365的像素点值相加。
滤波
环路滤波器单元320(在编码环路中或之后)用于对重建块315进行滤波，得到滤波块321，从而顺利进行像素转变或提高视频质量等。环路滤波器单元320可包括一个或多个环路滤波器，例如去块滤波器、像素点自适应偏移(sample-adaptive offset，SAO)滤波器或一个或多个其它滤波器，例如自适应环路滤波器(adaptive loop filter，ALF)、噪声抑制滤波器(noise suppression filter，NSF)或任意组合。例如，环路滤波器单元220可以包括去块滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器。滤波过程的顺序可以是去块滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器。再例如，增加一个称为具有色度缩放的亮度映射(luma mapping with chromascaling，LMCS)(即自适应环内整形器)的过程。该过程在去块之前执行。再例如，去块滤波过程也可以应用于内部子块边缘，例如仿射子块边缘、ATMVP子块边缘、子块变换(sub-block transform，SBT)边缘和内子部分(intra sub-partition，ISP)边缘。尽管环路滤波器单元320在图3中示为环路滤波器，但在其它配置中，环路滤波器单元320可以实现为环后滤波器。
解码图像缓冲器
随后将一个图像中的解码视频块321存储在解码图像缓冲器330中，解码图像缓冲器330存储作为参考图像的解码图像331，参考图像用于其它图像和/或分别输出显示的后续运动补偿。
解码器30用于通过输出端312等输出解码图像311，向用户显示或供用户查看。
预测
帧间预测单元344在功能上可与帧间预测单元244(特别是运动补偿单元)相同，帧内预测单元354在功能上可与帧间预测单元254相同，并基于从编码图像数据21(例如通过熵解码单元304解析和/或解码)接收的分割和/或预测参数或相应信息决定划分或分割和执行预测。模式应用单元360可用于根据重建块、块或相应的像素点(已滤波或未滤波)执行每个块的预测(帧内或帧间预测)，得到预测块365。
当将视频片编码为帧内编码(intra coded，I)片时，模式应用单元360中的帧内预测单元354用于根据指示的帧内预测模式和来自当前图像的之前解码块的数据生成用于当前视频片的图像块的预测块365。当视频图像编码为帧间编码(即，B或P)片时，模式应用单元360中的帧间预测单元344(例如运动补偿单元)用于根据运动矢量和从熵解码单元304接收的其它语法元素生成用于当前视频片的视频块的预测块365。对于帧间预测，可从其中一个参考图像列表中的其中一个参考图像产生这些预测块。视频解码器30可以根据存储在DPB 330中的参考图像，使用默认构建技术来构建参考帧列表0和列表1。除了片(例如视频片)或作为片的替代，相同或类似的过程可应用于编码区块组(例如视频编码区块组)和/或编码区块(例如视频编码区块)的实施例，例如视频可以使用I、P或B编码区块组和/或编码区块进行编码。
模式应用单元360用于通过解析运动矢量和其它语法元素，确定用于当前视频片的视频块的预测信息，并使用预测信息产生用于正在解码的当前视频块的预测块。例如，模式应用单元360使用接收到的一些语法元素确定用于编码视频片的视频块的预测模式(例如帧内预测或帧间预测)、帧间预测片类型(例如B片、P片或GPB片)、用于片的一个或多个参考图像列表的构建信息、用于片的每个帧间编码视频块的运动矢量、用于片的每个帧间编码视频块的帧间预测状态、其它信息，以解码当前视频片内的视频块。除了片(例如视频片)或作为片的替代，相同或类似的过程可应用于编码区块组(例如视频编码区块组)和/或编码区块(例如视频编码区块)的实施例，例如视频可以使用I、P或B编码区块组和/或编码区块进行编码。
在一个实施例中，图3所示的视频编码器30还可以用于使用片(也称为视频片)分割和/或解码图像，其中图像可以使用一个或多个片(通常为不重叠的)进行分割或解码。每个片可包括一个或多个块(例如CTU)或一个或多个块组(例如H.265/HEVC/VVC标准中的编码区块和VVC标准中的砖。
在一个实施例中，图3所示的视频解码器30还可以用于使用片/编码区块组(也称为视频编码区块组)和/或编码区块(也称为视频编码区块)对图像进行分割和/或解码，其中图像可以使用一个或多个片/编码区块组(通常为不重叠的)进行分割或解码，每个片/编码区块组可包括一个或多个块(例如CTU)或一个或多个编码区块等，其中每个编码区块可以为矩形等形状，可包括一个或多个完整或部分块(例如CTU)。
视频解码器30的其它变型可用于对编码图像数据21进行解码。例如，解码器30可以在没有环路滤波器单元320的情况下产生输出视频流。例如，基于非变换的解码器30可以在某些块或帧没有逆变换处理单元312的情况下直接反量化残差信号。在另一种实现方式中，视频解码器30可以具有组合成单个单元的反量化单元310和逆变换处理单元312。
应理解，在编码器20和解码器30中，可以对当前步骤的处理结果进一步处理，然后输出到下一步骤。例如，在插值滤波、运动矢量推导或环路滤波之后，可以对插值滤波、运动矢量推导或环路滤波的处理结果进行进一步的运算，例如裁剪(clip)或移位(shift)运算。
应该注意的是，可以对当前块的推导运动矢量(包括但不限于仿射模式的控制点运动矢量、仿射、平面、ATMVP模式的子块运动矢量、时间运动矢量等)进行进一步运算。例如，根据运动矢量的表示位将运动矢量的值限制在预定义范围。如果运动矢量的表示位为bitDepth，则范围为-2^(bitDepth-1)至2^(bitDepth-1)-1，其中“^”表示幂次方。例如，如果bitDepth设置为16，则范围为-32768～32767；如果bitDepth设置为18，则范围为-131072～131071。例如，推导运动矢量的值(例如一个8×8块中的4个4×4子块的MV)被限制，使得所述4个4×4子块MV的整数部分之间的最大差值不超过N个像素，例如不超过1个像素。这里提供了两种根据bitDepth限制运动矢量的方法。
尽管上述实施例主要描述了视频编解码，但应注意的是，译码系统10、编码器20和解码器30的实施例以及本文描述的其它实施例也可以用于静止图像处理或编解码，即视频编解码中独立于任何先前或连续图像的单个图像的处理或编解码。一般情况下，如果图像处理仅限于单个图像17，帧间预测单元244(编码器)和帧间预测单元344(解码器)可能不可用。视频编码器20和视频解码器30的所有其它功能(也称为工具或技术)同样可用于静态图像处理，例如残差计算204/304、变换206、量化208、反量化210/310、(逆)变换212/312、分割262/362、帧内预测254/354和/或环路滤波220/320、熵编码270和熵解码304。
图4为本申请实施例的视频译码设备400的示例性框图。视频译码设备400适用于实现本文描述的公开实施例。在一个实施例中，视频译码设备400可以是解码器，例如图1A中的视频解码器30，也可以是编码器，例如图1A中的视频编码器20。
视频译码设备400包括：用于接收数据的入端口410(或输入端口410)和接收单元(receiver unit，Rx)420；用于处理数据的处理器、逻辑单元或中央处理器(centralprocessing unit，CPU)430；用于传输数据的发送单元(transmitter unit，Tx)440和出端口450(或输出端口450)；用于存储数据的存储器460。视频译码设备400还可包括耦合到入端口410、接收单元420、发送单元440和出端口450的光电(optical-to-electrical，OE)组件和电光(electrical-to-optical，EO)组件，用于光信号或电信号的出口或入口。
处理器430通过硬件和软件实现。处理器430可实现为一个或多个处理器芯片、核(例如，多核处理器)、FPGA、ASIC和DSP。处理器430与入端口410、接收单元420、发送单元440、出端口450和存储器460通信。处理器430包括译码模块470。译码模块470实施上文所公开的实施例。例如，译码模块470执行、处理、准备或提供各种编码操作。因此，通过译码模块470为视频译码设备400的功能提供了实质性的改进，并且影响了视频译码设备400到不同状态的切换。或者，以存储在存储器460中并由处理器430执行的指令来实现译码模块470。
存储器460包括一个或多个磁盘、磁带机和固态硬盘，可以用作溢出数据存储设备，用于在选择执行程序时存储此类程序，并且存储在程序执行过程中读取的指令和数据。存储器460可以是易失性和/或非易失性的，可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、三态内容寻址存储器(ternary content-addressable memory，TCAM)和/或静态随机存取存储器(static random-access memory，SRAM)。
为了便于理解，下面先对本申请实施例所使用到的一些技术或术语进行解释说明，该技术或术语也作为发明内容的一部分。
一、可分级视频编码
又称可伸缩视频编码，是当前视频编码标准的扩展编码标准(一般为高级视频编码(advanced video coding，AVC)(H.264)的扩展标准可伸缩视频编码(scalable videocoding，SVC)，或高效率视频编码(high efficiency video coding，HEVC)(H.265)的扩展标准可伸缩高效视频编码(scalable high efficiency video coding，SHVC))。可分级视频编码的出现主要是为了解决实时视频传输中出现的由于网络带宽实时变化带来的丢包和时延抖动问题。
可分级视频编码中的基本结构可称作层级，可分级视频编码技术通过对原始的图像块进行空域分级(分辨率分级)，可以得到不同分辨率的层级的码流。分辨率可以是指图像块的以像素为单位的尺寸大小，低层级的分辨率较低，而高层级的分辨率不低于低层级的分辨率；或者，通过对原始的图像块进行时域分级(帧率分级)，可以得到不同帧率的层级的码流。帧率可以是指单位时间内视频包含的图像帧数，低层级的帧率较低，而高层级的帧率不低于低层级的帧率；或者，通过对原始的图像块进行质量域分级，可以得到不同编码质量的层级的码流。编码质量可以是指视频的品质，低层级的图像失真程度较大，而高层级的图像失真程度不高于低层级的图像失真程度。
通常，被称作基本层的层级是可分级视频编码中的最底层。在空域分级中，基本层图像块使用最低分辨率进行编码；在时域分级中，基本层图像块使用最低帧率进行编码；在质量域分级中，基本层图像块使用最高QP或是最低码率进行编码。即基本层是可分级视频编码中品质最低的一层。被称作增强层的层级是可分级视频编码中在基本层之上的层级，由低到高可以分为多个增强层。最低层增强层依据基本层获得的编码信息，编码得到的合并码流，其编码分辨率比基本层高，或是帧率比基本层高，或是码率比基本层大。较高层增强层可以依据较低层增强层的编码信息，来编码更高品质的图像块。
例如，图5为本申请可分级视频编码的一个示例性的层级示意图，如图5所示，原始图像块送入可分级编码器后，根据不同的编码配置可分层为基本层图像块B和增强层图像块(E1～En，n≥1)，再分别编码得到包含基本层码流和增强层码流的码流。基本层码流一般是对图像块采用最低分辨率、最低帧率或者最低编码质量参数得到的码流。增强层码流是以基本层作为基础，叠加采用高分辨率、高帧率或者高编码质量参数对图像块进行编码得到的码流。随着增强层层数增加，编码的空域层级、时域层级或者质量层级也会越来越高。编码器向解码器传输码流时，优先保证基本层码流的传输，当网络有余量时，逐步传输越来越高层级的码流。解码器先接收基本层码流并解码，然后根据收到的增强层码流，按照从低层级到高层级的顺序，逐层解码空域、时域或者质量的层级越来越高的码流，然后将较高层级的解码信息叠加在较低层级的重建块上，获得较高分辨率、较高帧率或者较高质量的重建块。
二、YUV
通常是指YCbCr色彩空间颜色格式图像的表示方式，包含Y、U、V三个颜色通道，Y通道为亮度分量通道，表示图像的亮度信息；U和V通道为色度分量通道，表示图像的颜色信息。YUV图像的采样方式主要有三种，YUV4:4:4、YUV4:2:2、YUV4:2:0，其中，YUV4:4:4的Y、U、V三个分量采样率相同，YUV4:2:2的U、V分量的采样率是Y分量的一半，YUV4:2:0的U、V分量的采样率是Y分量的四分之一。其中，
YUV4:4:4的Y、U、V三个分量的采样率相同，按照每2行像素来看，亮度分量(Y)每取4个采样点，色度分量(UV)也取4个采样点，如图6a所示，图中○表示亮度采样点，×表示色度一个分量的采样点；
YUV4:2:2的U、V分量的采样率是Y分量的一半，按照每2行像素来看，亮度分量(Y)每取4个采样点，色度分量(UV)取2个采样点，例如，色度分量在第1行取2个采样点，第2行取2个采样点。色度采样点可以与亮度采样点的位置相同或不同，它可以由对应位置的色度采样像素进行插值生成，如图6b所示；
YUV4:2:0的U、V分量的采样率是Y分量的四分之一，按照每2行像素来看，亮度分量(Y)每取4个采样点，色度分量(UV)取1个采样点，例如，色度分量在第1行取2个采样点，在第2行取0个采样点，如图6c所示。
三、高采样率色度分量YUV
通常是指色度采样率高于YUV4:2:0的YUV图像，例如，YUV4:4:4图像或YUV4:2:2图像。高采样率色度分量YUV在本文中也可称为高分辨率色度分量YUV，即亮度分辨率相同的情况下，色度分辨率高于YUV4:2:0的YUV图像。
四、色度增量信号
通常是指进行色度下采样后的图像的色度分量相比源图像的色度分量剩余的信号，也可称为色度差分信号或UV色度图像。
五、相位
在YUV4:4:4图像包含的任意一个2×2图像块中，包含4个像素点，由于该4个像素点的位置不同，可以认为这4个像素点对应4个不同的相位。由此可以有，在一个2×2图像块中，包含4个像素点，该4个像素点的相位各不相同，分别为左上、右上、左下和右下。
针对YUV4:4:4图像中的亮度分量和色度分量，在一个2×2图像块中，则分别可以有4个亮度相位和4个色度相位。在YUV4:4:4图像中，色度采样率与亮度采样率是相同的，在一个2×2图像块中包含4个色度相位0、1、2、3，分别代表左上、右上、左下、右下4个位置。如图7a所示，在一个2×2图像块中，位于A、B、C、D的4个像素点分别位于相位0、1、2、3，在另一个2×2图像块中，位于E、F、G、H的4个像素点分别位于相位0、1、2、3，以此类推。为了便于描述，在本文中均以该编号表示4个相位，但应理解，该编号仅作为一种示例，其并不构成对色度相位的限定。
针对YUV4:2:2图像中的亮度分量和色度分量，在一个2×2图像块中，则分别可以有4个亮度相位和2个色度相位。在YUV4:2:2图像中，色度采样率是亮度采样率的一半，在一个2×2图像块中包含2个色度相位0、1，分别代表2个色度相位的上、下2个位置。如图7b所示，在一个2×2图像块中，位于A、B的2个像素点分别位于相位0、1，在另一个2×2图像块中，位于C、D的2个像素点分别位于相位0、1，以此类推。为了便于描述，在本文中均以该编号表示2个色度相位，但应理解，该编号仅作为一种示例，其并不构成对色度相位的限定。
六、色度平面
可以把图像(包括图片、视频中的图像帧等)中的U分量和V分量分别构成的平面称作色度平面，亦称作UV44图像(或UV44信号)，其中，U分量包含该图像中的所有用于表示分量U的像素点，V分量包含该图像中的所有用于表示分量V的像素点。
可以看到，如果把UV44图像包含的所有2×2图像块的4个像素点中的一个或多个像素点单独拿出来(即为采样点)，该一个或多个采样点即可构成新的色度平面，这种方式可称为色度采样。若在U分量和V分量各自的4个像素点中分别取n个像素点构成色度平面(0≤n≤4)，那么可以把新构成的色度平面称为UVnn图像(或UVnn信号)。例如，UV11图像是指在U分量和V分量中每4个像素点分别取1个像素点构成的色度平面。
色度采样的形式可以有多种，例如，直接选择某个像素点为采样点，并使用该像素点的像素值作为采样点的值，或者，选取某个像素点为采样点，将该像素点的周围像素点的像素值进行加权计算获得采样点的值。
根据上述色度采样方式，YUV4:2:0图像的色度分量可以看成是UV11图像，YUV4:2:2图像的色度分量可以看成是UV22图像。
通常输入编码器进行编码的图像大多采用YUV4:2:0，基于YUV4:2:0的标准视频编解码器被广泛应用在各种产品中，例如，视频应用程序(application，APP)、手机(芯片)、电视(芯片)等。因此，利用现有的基于YUV4:2:0的标准视频编解码器，对高采样率色度分量YUV图像进行编码是一种常用需求。但是，相关技术中，编解码的数据量较大，会导致编解码复杂度较高，功耗较大，速度较低的问题，而且基本层和增强层的编解码过程包含了冗余的色度信号，又会导致压缩效率较低，码率增加，占用较多传输带宽的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种图像分级编解码方法和装置，下文将对本申请的技术方案进行说明。
图8为本申请实施例的图像编解码架构的示例性框图，如图8所示，该架构包括编码端和解码端，其中，编码端可以由视频编码器20实现，解码端可以由视频解码器30实现。
编码端，源图像为高采样率色度分量YUV(例如YUV4:4:4图像)，对源图像的色度分量进行下采样和/或拆分，可以得到低采样率色度分量图像(例如YUV4:2:0图像)、以及色度增量信号(例如，UV22图像、UV11图像等)。其中，低采样率色度分量图像可以作为基本层图像进行基本层编码，进而得到基本层码流；色度增量信号可以作为增强层图像进行增强层编码，进而得到增强层码流，并且增强层的编码过程可以考虑基本层的编码信息以及基本层重建图像作为辅助进行编码。
解码端，对基本层码流进行基本层解码处理，得到基本层重建图像(例如YUV4:2:0重建图像)，对增强层码流进行增强层解码处理，得到重建色度增强信号(例如，UV22重建色度图像、UV11重建图像等)后，将基本层重建图像和重建色度增强信号进行组合得到高分辨率重建图像。在解码端，可以只基于基本层重建图像送显，也可以为了提高显示效果，将高分辨率重建图像送显。
图9为本申请图像编码方法的过程900的流程图。过程900可由视频编码器20(或编码器)执行。过程900描述为一系列的步骤或操作，应当理解的是，过程900可以以各种顺序执行和/或同时发生，不限于图9所示的执行顺序。过程900包括如下步骤：
步骤901、获取待处理的图像块，该图像块的尺寸为2×2，且图像块的采样格式为YUV4:4:4。
在相关视频编解码技术中，图像块可以是指整帧图像中的最大编码单元(largestcoding unit，LCU)。整帧图像可以是指编码器正在处理的视频所包含的图像序列中的任意一个图像帧，该图像帧未经划分处理，其尺寸为一帧完整图像帧的尺寸。在H.265标准中，进行视频编码前会将原始的图像帧划分为多个编码树单元(coding tree unit，CTU)，CTU是视频编码的最大编码单元，可以按照四叉树方式划分为不同大小的CU。CTU作为最大的编码单元，因此也称为LCU；或者，该图像块也可以是指整帧图像；或者，该图像块还可以是指整帧图像中的感兴趣区域(region of interest，ROI)，即在图像中进行指定的某个需要处理的图像区域。
本申请实施例中，待处理的图像块可以是指尺寸为2×2的图像块。亦即，上述视频编解码技术中涉及的图像块进一步划分后，可以得到多个尺寸为2×2的图像块，本申请实施例可以以任意一个2×2的图像块为待处理的图像块，进行色度分量上的处理。
此外，本申请实施例中的待处理的图像块的采样格式为YUV4:4:4(参照图6a)，即待处理的图像块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率相同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量也分别包括4个像素点。需要说明的是，本申请实施例的待处理的图像块还可以采用其他的4:4:4采样格式，例如，YCbCr，对此不做具体限定。
为了便于描述，在本文中，图像块的左上、右上、左下、右下的像素点的顺序编号为0、1、2、3，但应理解，该编号仅作为一种示例，其并不构成对像素点的位置的限定。
步骤902、对图像块的色度分量进行下采样以得到第一图像块，第一图像块的采样格式为YUV4:2:2，且第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点和第二色度像素点是基于图像块的第一色度分量中的4个像素点中的第三色度像素点和第四色度像素点得到的。
此外，第一图像块的第二色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点是基于图像块的第二色度分量中的4个像素点中的第七色度像素点和第八色度像素点得到的。
其中，上述第一色度分量为U分量，上述第二色度分量为V分量；或者，上述第一色度分量为V分量，上述第二色度分量为U分量。
下文以第一色度分量为例对图像块的色度分量的处理过程进行描述，可以理解，第二色度分量的处理过程可以参照于此。
第一图像块的采样格式为YUV4:2:2(参照图6b)，即第一图像块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率不同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量分别包括2个像素点。
本申请实施例中，第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点和第二色度像素点是基于图像块的第一色度分量中的4个像素点中的第三色度像素点和第四色度像素点得到的。
上述第三色度像素点和第四色度像素点可以通过以下三种方式得到：
第一种：获取待处理的图像块的第一色度分量中的4个像素点的色度值；根据该4个像素点的色度值确定图像块的第一色度分量包含n1种色度，n1为正整数；根据n1的取值确定第三色度像素点和第四色度像素点。
图像块的第一色度分量包含n1种色度，n1是基于N确定的，N为上述4个像素点两两之间的色度值之差的绝对值中大于第一阈值(预先设定)的色度值之差的绝对值的个数。即，计算上述4个像素点两两之间的色度值之差的绝对值，可以得到6个色度值之差的绝对值，将该6个色度值之差的绝对值分别与第一阈值进行比较，每出现一次大于(色度值之差的绝对值＞第一阈值)的情况，N加1。用公式表示：ΔAij＝|Ai-Aj|，其中，i,j∈{0,1,2,3}。如果ΔAij>δ，N加1，δ表示第一阈值。需要说明的是，本申请实施例中，涉及求差的计算，例如，色度值之差，均可以理解为是差值的绝对值。
当6个色度值之差全部比较完之后，看N的取值：
当N＝0时，n1＝1；
当0＜N≤4时，n1＝2；
当N＝5时，n1＝3；
当N＝6时，n1＝4。
需要说明的是，本申请实施例还可以采用其他方法获取n1的取值，对此不做具体限定。
在一种可能的实现方式中，当n1＝1、n1＝3或者n1＝4时(表示图像块的第一色度分量包含1种色度、3种色度或者4种色度)，第三色度像素点和第四色度像素点是4个像素点中的预先设定位置的2个像素点。例如，第三色度像素点和第四色度像素点是4个像素点中处于对角位置上的2个像素点，即，第三色度像素点和第四色度像素点可以是像素点0和3，或者，第三色度像素点和第四色度像素点可以是像素点1和2。
当n1＝2时(表示图像块的第一色度分量包含2种色度)，第三色度像素点是4个像素点中的预先设定位置的像素点，第四色度像素点是4个像素点(优选4个像素点中除第三色度像素点外的其余3个像素点)中与第三色度像素点的色度值之差的绝对值最大的像素点。例如，第三色度像素点是图像块的左上的像素点(像素点0)，分别计算像素点1-3与像素点0的差值，共得到3个差值，确定该3个差值中绝对值最大者(例如像素点3的差值)，进而像素点3即为第四色度像素点。
第二种：第三色度像素点和第四色度像素点是4个像素点中色度值之差最大的2个像素点。
计算上述4个像素点两两之间的色度值之差绝对值，可以得到6个色度值之差的绝对值，比较该6个色度值之差的绝对值，确定其中最大值，因此计算得到该最大值的两个像素点即为第三色度像素点和第四色度像素点。用公式表示：ΔAij＝|Ai-Aj|，其中，i,j∈{0,1,2,3}。例如，ΔA12最大，因此第三色度像素点和第四色度像素点为像素点1和2。
第三种：第三色度像素点和第四色度像素点是4个像素点中处于对角位置上的2个像素点。
例如，第三色度像素点和第四色度像素点可以是像素点0和3，或者，第三色度像素点和第四色度像素点可以是像素点1和2。
本申请实施例中，在确定第三色度像素点和第四色度像素点之后，还可以基于第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值得到第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点的色度值和第二色度像素点的色度值，这样便可以实现针对图像块的第一色度分量的下采样，从而得到第一图像块的第一色度分量。
可选的，先获取第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值；再获取第三色度像素点对应的第一权重值和第四色度像素点对应的第二权重值；然后根据第一权重值和第二权重值对第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值进行加权处理以得到第一色度像素点的色度值；将第四色度像素点的色度值确定为第二色度像素点的色度值。
可见，本申请实施例中，第一色度像素点的色度值是基于第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值加权处理(亦可称作滤波处理)得到，而为了解码端可以恢复出第三色度像素点的色度值，获取更好的上采样插值效果，第二色度像素点的色度值可以直接使用第四色度像素点的色度值。
需要说明的是，第二色度像素点的色度值也可以使用第三色度像素点的色度值。此外，本申请实施例也可以采用前述方法，基于第三色度像素点的色度值和第四色度像素点的色度值加权处理得到第二色度像素点的色度值，再将第三色度像素点或者第四色度像素点的色度值确定为第一色度像素点的色度值，对此不做具体限定。
在一种可能的实现方式中，获取第三色度像素点对应的第一权重值和第四色度像素点对应的第二权重值，可以先获取图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；再根据图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取第一权重值和第二权重值。
可见，本申请实施例可以通过图像块的亮度分量作为参考依据，确定上述第一权重值和第二权重值。其总体思路可以包括参照图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布，衡量第一亮度像素点的亮度值和第二亮度像素点的亮度值，二者中距离第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点的亮度值较近者对应的权重值较高，二者中距离第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点的亮度值较远者对应的权重值较低。其中，第一亮度像素点和第二亮度像素点是图像块的亮度分量中与第三色度像素点和第四色度像素点分别处于相同位置的像素点，例如，像素点0和3，第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点是图像块的亮度分量中其他两个像素点，例如，像素点1和2。这样使用加权平均的方式获取某个色度像素点，可以保证由该色度像素点组成的色度平面，主观效果看起来是平滑的。
可选的，上述根据图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取第一权重值w1和第二权重值w2，可以包括以下几种情况，其中，w1+w2＝1：
(1)当第一亮度像素点的亮度值和第二亮度像素点的亮度值的差值小于第二阈值时，w1＝w2＝0.5。第二阈值可以是亮度相似性阈值，小于第二阈值可以认为第一亮度像素点和第二亮度像素点的亮度相似，因此可以确定w1和w2的值近似。
(2)当第一亮度像素点的亮度值和第二亮度像素点的亮度值的差值大于或等于第二阈值时，获取第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点的亮度值；判断第一条件是否成立，该第一条件为第一亮度像素点的亮度值分别与第三亮度像素点的亮度值和第四色度像素点的亮度值的差值小于第二阈值；当第一条件成立时，w1＝0.75，w2＝0.25。
大于或等于第二阈值可以认为第一亮度像素点和第二亮度像素点的亮度不相似，此时可以参照图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布。第一条件用于判断第一亮度像素点的亮度值距离第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点的亮度值是否更近，因此当第一条件成立时，对第一亮度像素点对应的第三色度像素点赋予较高的权重值，而对第二亮度像素点对应的第四色度像素点赋予较低的权重值。
(3)当第一条件不成立时，判断第二条件是否成立，第二条件为第二色度像素点分别与第三色度像素点和第四色度像素点的亮度差值小于第二阈值；当第二条件成立时，w1＝0.25，w2＝0.75。
第一条件不成立，表示第一亮度像素点的亮度值距离第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点的亮度值较远，此时再判断第二条件是否成立。第二条件用于判断第二亮度像素点的亮度值距离第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点的亮度值是否更近，因此当第二条件成立时，对第二亮度像素点对应的第四色度像素点赋予较高的权重值，而对第一亮度像素点对应的第三色度像素点赋予较低的权重值。
(4)当第二条件不成立时，2个权重值均为0.5。
第二条件不成立，表示第二亮度像素点的亮度值距离第三亮度像素点的亮度值和第四亮度像素点的亮度值也较远，此时第一亮度像素点对应的第三色度像素点和第二亮度像素点对应的第四色度像素点对第一色度像素点的色度值可以做出相似的贡献，因此可以确定w1和w2的值近似，例如w1＝w2＝0.5。
需要说明的是，上述确定w1和w2的值的过程中，赋予的数字只作为示例，并非对二者的值进行限定，近似不限定于相等，例如，0.51和0.49也可以认为近似，而较高的权重值和较低的权重值也并非限定与0.75和0.25，0.8和0.2也可以属于该描述范围内。
本申请实施例可以采用G1＝w1*A3+w2*A4进行加权处理，其中，G1表示第一色度像素点的色度值，A3表示第三色度像素点的色度值，A4表示第四色度像素点的色度值。
步骤903、对第一图像块的色度分量进行拆分以得到第二图像块和UV11图像块，第二图像块的采样格式为YUV4:2:0。
第二图像块的采样格式为YUV4:2:0(参照图6c)，即第二图像块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率不同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量分别包括1个像素点。
因此从第一图像块可以拆分得到第二图像块和UV11图像块，UV11图像块包括第一色度分量的1个像素点和第二色度分量的1个像素点。示例性的，第一图像块的第一色度分量和第二色度分量分别包括2个像素点，其中一个像素点的色度值可以采用上述滤波处理得到，可以将该像素点拆分成第二图像块的色度分量，而将直接用原像素点的色度值的那个像素点拆分成UV11图像块中的像素点。这样第二图像块或基于第二图像块得到的重建块可以获取到与普通YUV4:2:0图像块相近的主观效果与编码压缩效率。
需要说明的是，本申请实施例也可以将滤波处理的像素点拆分成UV11图像块中的像素点，而将直接用原像素点的色度值的那个像素点拆分成第二图像块的色度分量，对此不做具体限定。
步骤904、对第二图像块进行编码以得到基本层码流。
本申请实施例可以采用标准视频编码器根据第二图像块进行编码，也可以采用其他已有或未来编码器根据第二图像块进行编码，对此不做具体限定。
步骤905、对UV11图像块进行编码以得到增强层码流。
可选的，根据UV11图像块编码时可以参照基本层的编码信息以及基于第二图像块得到的重建块进行编码指导与参考，例如，重建块的色度分量可用于预测参考，基本层的色度分量的块划分模式可以指导块划分等。
可选的，根据UV11图像块编码时也可以不参照基本层的编码信息以及基于第二图像块得到的重建块。
本申请实施例根据UV11图像块的编码方式可以使用已有标准编码器或非标准编码器，此处不做限定。
本申请实施例，编码端基于YUV4:4:4格式的图像块得到YUV4:2:0格式的图像块和只包含色度分量的UV11图像块，并对二者分别进行基本层编码和增强层编码，一方面分层编解码可以确保图像块的基本送显要求，即解码层得到基本层重建块，即可获取到与普通YUV4:2:0图像块相近的主观效果，即使解码端未收到增强层码流，也可以保证图像的显示效果确保图像的正常送显，另一方面基本层和增强层结合可以自适应于网络波动，提高传输效率。而在得到YUV4:2:0格式的图像块的过程中，可以先将YUV4:4:4格式的图像块的色度分量下采样得到YUV4:2:2格式的图像块，YUV4:2:2格式的图像块的一种色度分量中的2个像素点是基于YUV4:4:4格式的图像块的同类色度分量中的4个像素点中的2个像素点得到的，这样编码码流时可以只编入该种色度分量中2个像素点的信息，而不需要编码该种色度分量的所有4个像素点，可以节省码流开销。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例可以获取相位采样信息，该相位采样信息包括用于指示第三色度像素点的位置和第四色度像素点的位置的信息；而后编码相位采样信息。
在上文实施例中，确定第三色像素点和第四色度像素点之后，可以通过相位采样信息将该两个色度像素点的位置告知解码端。相位采样信息可以包括相位采样模式的标识，例如，模式0(表示第三色像素点和第四色度像素点的位置在像素点0和3)、模式1(表示第三色像素点和第四色度像素点的位置在像素点0和1)、模式2(表示第三色像素点和第四色度像素点的位置在像素点1和2)。相位采样信息也可以包括第三色度像素点和第四色度像素点对应的像素点编码，例如，像素点0和3，像素点1和2。本申请实施例对相位采样信息的实施方式不做具体限定。
本申请实施例可以对相位采样信息进行编码，将其写入码流传输给解码端。也可以将相位采样信息写入文件中传输给解码端。此外还可以采用其他方式将相位采样信息传输给解码端，对此不做具体限定。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例可以获取权重信息，该权重信息包括用于指示第一权重值和第二权重值的信息；而后编码权重信息。
权重信息可以包括第一权重值和第二权重值，例如，w1＝0.75，w2＝0.25；权重信息也可以包括预先设定的第一权重值和第二权重值的几种模式的标识，例如，模式0(表示w1＝0.75，w2＝0.25)。本申请实施例对权重信息的实施方式不做具体限定。
本申请实施例可以对权重信息进行编码，将其写入码流传输给解码端。也可以将权重信息写入文件中传输给解码端。此外还可以采用其他方式将权重信息传输给解码端，对此不做具体限定。
图10为本申请图像解码方法的一个示例性的流程图。过程1000可由视频解码器30(或解码器)执行。过程1000描述为一系列的步骤或操作，应当理解的是，过程000可以以各种顺序执行和/或同时发生，不限于图10所示的执行顺序。过程1000包括如下步骤：
步骤1001、获取基本层码流和增强层码流。
步骤1002、解析基本层码流以得到第一重建块，该第一重建块的尺寸为2×2，且第一重建块的采样格式为YUV4:2:0。
第一重建块的采样格式为YUV4:2:0(参照图6c)，即第一重建块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率不同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量分别包括1个像素点。
本申请实施例可以采用标准视频解码技术对基本层码流进行解码，也可以采用其他已有或未来解码技术对基本层码流进行解码，对此不做具体限定。
解码端可以采用与编码端采用的编码器对应的解码器进行解码，因此对基本层码流解码后得到的第一重建块的采样格式是YUV4:2:0。如编码端所示，第一重建块的第一色度分量和第二色度分量的像素点的色度值可以采用滤波处理得到，这样第一重建块可以获取到与普通YUV4:2:0图像块相近的主观效果与编码压缩效率，即使解码端未收到增强层码流，也可以保证图像的显示效果。
步骤1003、解析增强层码流以得到UV11重建块。
可选的，对增强层码流解码时可以参照基本层的解码信息以及第一重建块进行解码指导与参考，例如，第一重建块的色度分量可用于预测参考，第一重建块的色度分量的块划分模式可以指导块划分等。
可选的，对增强层码流解码时也可以不参照第一重建块的解码信息以及第一重建块。
本申请实施例对增强层码流的解码方式可以使用已有标准解码器或非标准解码器，此处不做限定。
解码端可以采用与编码端采用的编码器对应的解码器进行解码，因此对增强层码流解码后得到的UV11重建块。
步骤1004、将第一重建块和UV11重建块组合以得到第二重建块，该第二重建块的采样格式为YUV4:2:2。
第二重建块的采样格式为YUV4:2:2(参照图6b)，即第二重建块包括亮度分量、第一色度分量和第二色度分量，这三个分量的采样率不同，其中，亮度分量包括4个像素点，第一色度分量和第二色度分量分别包括2个像素点。
第一重建块和UV11重建块组合可以将第一重建块的第一色度分量和第二色度分量包括的像素点从1个增加到2个，从而得到第二重建块。
步骤1005、对第二重建块的色度分量进行上采样以得到目标重建块，该目标重建块的采样格式为YUV4:4:4，且目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点、第二色度像素点、第三色度像素点和第四色度像素点是基于第二重建块的第一色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点得到的。
此外，目标重建块的第二色度分量中的第七色度像素点、第八色度像素点、第九色度像素点和第十色度像素点是基于第二重建块的第二色度分量中的第十一色度像素点和第十二色度像素点得到的。
其中，上述第一色度分量为U分量，上述第二色度分量为V分量；或者，上述第一色度分量为V分量，上述第二色度分量为U分量。
下文以第一色度分量为例对第二重建块的色度分量的处理过程进行描述，可以理解，第二色度分量的处理过程可以参照于此。
本申请实施例中，目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点、第二色度像素点、第三色度像素点和第四色度像素点是基于第二重建块的第一色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点得到的。
本申请实施例中，可以解码以得到相位采样信息，该相位采样信息包括用于指示与第五色度像素点对应的第一色度像素点的位置和与第六色度像素点对应的第二色度像素点的位置的信息；根据相位采样信息确定第一色度像素点和第二色度像素点。
第二重建块的第一色度分量包括第五色度像素点和第六色度像素点，该两个像素点可以对应目标重建块的第一色度分量包括的4个像素点的其中两个，因此需要先确定该两个像素点在2×2的图像块中的位置(像素点的编号)。
相位采样信息可以包括相位采样模式的标识，例如，模式0(表示第一色像素点和第二色度像素点的位置在像素点0和3)、模式1(表示第一色像素点和第二色度像素点的位置在像素点0和1)、模式2(表示第一色像素点和第二色度像素点的位置在像素点1和2)。相位采样信息也可以包括第一色度像素点和第二色度像素点对应的像素点编码，例如，像素点0和3，像素点1和2。本申请实施例对相位采样信息的实施方式不做具体限定。
本申请实施例中，在确定第一色度像素点和第二色度像素点之后，还可以基于第五色度像素点的色度值和第六色度像素点的色度值得到目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点的色度值和第二色度像素点的色度值，这样便可以先得到第二重建块的第一色度分量的2个像素点。
先获取第五色度像素点的色度值和第六色度像素点的色度值；再获取第五色度像素点的第一权重值和第六色度像素点的第二权重值；然后根据第一权重值和第二权重值对第五色度像素点的色度值和第六色度像素点的色度值进行反加权处理以得到第一色度像素点的色度值；将第六色度像素点的色度值确定为第二色度像素点的色度值。
可见，本申请实施例中，第一色度像素点的色度值是基于第五色度像素点的色度值和第六色度像素点的色度值反加权处理(亦可称作反滤波处理)得到，而为了解码端可以恢复出第二色度像素点的色度值，获取更好的上采样插值效果，第二色度像素点的色度值可以直接使用第六色度像素点的色度值。
本申请实施例可以采用A1＝(G5–w2*A6)/w1进行反加权处理，其中，A1表示第一色度像素点的色度值，G5表示第五色度像素点的色度值，A6表示第六色度像素点的色度值。
需要说明的是，第二色度像素点的色度值也可以使用第五色度像素点的色度值。此外，本申请实施例也可以采用前述方法，基于第五色度像素点的色度值和第六色度像素点的色度值反加权处理得到第二色度像素点的色度值，再将第五色度像素点或者第六色度像素点的色度值确定为第一色度像素点的色度值，对此不做具体限定。
本申请实施例中，解码端获取第五色度像素点的第一权重值和第六色度像素点的第二权重值，可以采用以下两种方法：
第一种：解码以得到权重信息，该权重信息包括用于指示第一权重值和第二权重值的信息；根据权重信息获取第一权重值和第二权重值的信息。
权重信息可以包括第一权重值和第二权重值，例如，w1＝0.75，w2＝0.25；权重信息也可以包括预先设定的第一权重值和第二权重值的几种模式的标识，例如，模式0(表示w1＝0.75，w2＝0.25)。本申请实施例对权重信息的实施方式不做具体限定。
第二种：先获取第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；再根据第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取第一权重值和第二权重值。
本申请实施例可以基于与编码端相同的技术原理，获取第一权重值和第二权重值。其实施方式可以参照步骤902的相关描述，此处不再赘述。
由于目标重建块的第一色度分量包括4个像素点，因此在得到其中的第一色度像素点和第二色度像素点后，还需要进行上采样以得到另外2个色度像素点(第三色度像素点和第四色度像素点)。
在一种可能的实现方式中，先获取目标重建块的亮度分量中的目标亮度像素点的4个亮度相邻点，目标亮度像素点与目标色度像素点(第三色度像素点或者第四色度像素点)对应，4个亮度相邻点与目标重建块的色度分量中的4个色度相邻点对应，4个色度相邻点分别位于目标色度像素点的上方、下方、左侧或右侧，且4个色度相邻点的色度值已得到；再获取目标亮度像素点的亮度值和4个亮度相邻点的亮度值；然后根据目标亮度像素点的亮度值和4个亮度相邻点的亮度值获取目标色度像素点的色度值。
以2×2图像块包括的4个位置作为对应依据，亮度分量、第一色度分量以及第二色度分量中，同处于左上的像素点相对应，同处于右上的像素点相对应，同处于左下的像素点相对应，同处于右下的像素点相对应。例如，目标色度像素点为第一色度分量的处于左上的像素点，那么目标亮度像素点为亮度分量的处于左上的像素点。
4个色度相邻点满足2个条件，一个条件是分别位于目标色度像素点的上方、下方、左侧或右侧，另一个条件是4个色度相邻点的色度值已得到。其中，4个色度相邻点的色度值已得到的说明可以参照下文实施例。
本申请实施例中，可以采用以下两种方法获取目标色度像素点的色度值：
第一种：分别计算目标亮度像素点的亮度值与4个亮度相邻点的亮度值的差值；根据目标亮度像素点的亮度值与4个亮度相邻点的亮度值的差值获取4个权重值；根据4个权重值对4个色度相邻点的色度值进行加权处理以得到目标色度像素点的色度值。
示例性的，上述权重值可以用以下公式表达：
其中，ΔMcj＝|Mc-Mj|，Mc表示目标亮度像素点的亮度值，j∈{t,d,l,r}表示4个亮度相邻点的其中之一(t表示上方相邻点、d表示下方相邻点、l表示左侧相邻点、r表示右侧相邻点)，Mj表示前述亮度相邻点的亮度值，γ表示预设的亮度相似阈值，wcj表示前述亮度相邻点对应的色度相邻点的色度值对应的权重值。
可见，wcj与ΔMcj呈负相关关系，即ΔMcj越小则wcj越大，亦即，目标亮度像素点的亮度值与某个亮度相邻点的亮度值的差值的绝对值越小(表示二者的亮度越相近)，该亮度相邻点对应的色度相邻点的色度值对应的权重值越大。另外，上述γ的值与解码端得到的编码参数(QP)呈正相关关系，即QP越大，γ的值越大。
第二种：当目标亮度像素点的周围存在亮度边界或者目标色度像素点的周围存在色度边界时，获取4个亮度相邻点中与目标亮度像素点亮度相似的亮度相邻点的第一个数；根据第一个数获取目标色度像素点的色度值。
本申请实施例，可以计算4个亮度相邻点的亮度值分别与目标亮度像素点的亮度值的差值，4个差值的绝对值中小于预设阈值者可以认为所对应的亮度相邻点与目标亮度像素点亮度相似。
(1)当第一个数为1时，将4个亮度相邻点中与目标亮度像素点亮度相似的亮度相邻点的色度值作为目标色度像素点的色度值。
(2)当第一个数为2时，判断4个亮度相邻点中与目标亮度像素点亮度相似的2个亮度相邻点对应的2个色度相邻点的色度是否相似；若相似，则将2个色度相邻点的色度值的平均值作为目标色度像素点的色度值；若不相似，则将4个色度相邻点的色度值的平均值作为目标色度像素点的色度值。
(3)当第一个数为3时，获取4个亮度相邻点中与目标亮度像素点亮度相似的3个亮度相邻点对应的3个色度相邻点中色度相似的色度相邻点的第二个数；若第二个数为3，则将3个色度相邻点的色度值的平均值作为色度目标像素点的色度值；若第二个数为2，则将3个色度相邻点中色度相似的2个色度相邻点的色度值的平均值作为目标色度像素点的色度值；若第二个数小于2，则将3个色度相邻点中任意2个色度相邻点的色度值的平均值作为目标色度像素点的色度值。
(4)当第一个数为4时，将4个亮度相邻点的色度值按照相似性进行聚类以得到n2个聚类，n2为正整数；分别获取n2个聚类中的亮度相邻点与目标亮度像素点的亮度值的平均差值；将平均差值中的最小平均差值对应的聚类中的亮度相邻点对应的色度相邻点的色度值的平均值作为目标色度像素点的色度值。
(5)当目标亮度像素点的周围不存在亮度边界且目标色度像素点的周围不存在色度边界时，将4个色度相邻点的色度值的平均值作为目标色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，当得到相位采样信息时，获取目标色度像素点的色度值与第一色度像素点的色度值的差值，目标色度像素点为第三色度像素点或第四色度像素点；当差值大于第三阈值时，将第一色度像素点的色度值作为目标色度像素点的色度值。
如图9所示实施例所述，编码端在确定待处理的图像块中的2个像素点(编码端的第三色度像素点和第四色度像素点)时，可能会选取色度值之差最大者对应的两个像素点，或者是确定1个像素点后，再选取与其色度值之差最大的像素点。由此可以认为该2个像素点是待处理的图像块的第一色度分量包含的4个像素点中色度不相似的两个像素点。相应的，可以认为其余2个像素点与其中1个像素点的色度相似。而上述方式中确定的2个度像素点的位置是自适应于待处理的图像块的，编码端需要将相位采样信息发送给解码端。
因此，在解码端，如果得到相位采样信息，则可以对通过上述方法得到的目标色度像素点(解码端的第三色度像素点或第四色度像素点)的色度值进行校验。其原理参照上一段的描述，目标色度像素点对应上文的其余2个像素点，亦即，目标色度像素点的色度值与已得到的目标重建块的第一色度像素点的色度值相似，那么当目标色度像素点的色度值与第一色度像素点的色度值的差值大于第三阈值时，表示目标色度像素点和第一色度像素点色度不相似，这是矛盾的，更表示通过上述方法得到的目标色度像素点的色度值不准确，此时将第一色度像素点的色度值作为目标色度像素点的色度值。
需要说明的是，也可以将目标色度像素点的色度值与已得到的目标重建块的第二色度像素点的色度值进行比较，原理相似，不再赘述。
本申请实施例，解码端分别解码基本层码流和增强层码流得到YUV4:2:0格式的重建块和只包含色度分量的UV11重建块，并基于二者得到YUV4:4:4格式的图像块，一方面分层编解码可以确保图像块的基本送显要求，即解码层得到基本层重建块，即可获取到与普通YUV4:2:0图像块相近的主观效果，即使解码端未收到增强层码流，也可以保证图像的显示效果确保图像的正常送显，另一方面基本层和增强层结合可以自适应于网络波动，提高传输效率。而在得到YUV4:4:4格式的图像块的过程中，可以先得到YUV4:2:2格式的图像块，再将YUV4:2:2格式的重建块的色度分量上采样得到YUV4:4:4格式的重建块，YUV4:4:4格式的重建块的一种色度分量中的4个像素点是基于YUV4:2:2格式的重建块的同类色度分量中的2个像素点得到的，这样解码码流可以只需得到2个像素点的信息，而不需要解码得到该种色度分量的所有4个像素点，既节省码流，又可以提高解码效率。
以下通过几个具体的实施例对上述方法实施例的方案进行说明。示例性的，待处理图像为YUV4:4:4图像，其包含的任意一个2×2图像块中的4个像素点，按照左上、右上、左下、右下的顺序编号为0、1、2、3，像素点0、1、2、3的色度值分别为A0，A1，A2，A3。应理解，下文以尺寸为2×2的YUV4:4:4图像块作为待处理的图像块为例进行描述，但这并非对本申请的方案构成限定。
此外，下文实施例中，YUV4:4:4图像块亦称作YUV4:4:4源图像，YUV4:4:4重建块亦称作YUV4:4:4重建图像；YUV4:2:2图像块亦称作YUV4:2:2图像，YUV4:2:2重建块亦称作YUV4:2:2重建图像；YUV4:2:0图像块亦称作YUV4:2:0图像，YUV4:2:0重建块亦称作YUV4:2:0重建图像；UVnn图像(或图像块)亦称作UVnn色度信号，UVnn重建图像(或重建块)亦称作UVnn重建信号，n为1、2或3；相位采样信息流亦称作采样信息流；像素点亦称作采样点。应理解，前述名称并非限定，仅供本领域技术人员理解方案使用。
另外，下文实施例的过程以对待处理的图像块的第一色度分量的处理过程为例进行描述，第二色度分量的处理过程可以参照与此。
实施例一
本实施例基于YUV4:4:4图像块进行色度自适应下采样到YUV4:2:2图像块，进而将YUV4:2:2图像块拆分为YUV4:2:0图像块和UV11图像块，进行分层编码，以及对应的解码和重建方法。其中，基本层为YUV4:2:0图像块，增强层为UV11图像块，同时还有相位采样信息。
编码端：
图11a为编码框架的示意图，如图11a所示，编码端的步骤如下：
步骤一：获取YUV4:4:4图像块，依据色度像素点采样方式对YUV4:4:4图像块的第一色度分量和第二色度分量分别进行自适应的色度下采样，获取YUV4:2:2图像块。同时，生成相位采样信息。
在这个步骤中，是对YUV4:4:4图像块的第一色度分量中的4个像素点进行自适应下采样，基于其中的2个像素点得到YUV4:2:2图像块的第一色度分量中的2个像素点，并且获得由于自适应像素点采样而得到的相位采样信息。
示例性的，图12a为色度自适应像素点采样的示意图，如图12a所示，自适应像素点采样可以包括3种采样模式(0-2)，其中，采样模式0采样的2个像素点处于YUV4:4:4图像块的第一色度分量(YUV4:4:4色度块)的左上(像素点A0)和右下(像素点A3)，该2个像素点在YUV4:2:2图像块的第一色度分量(YUV4:2:2色度块)中分别处于上方(像素点A0)和下方(像素点A3)；采样模式1采样的2个像素点处于YUV4:4:4图像块的第一色度分量(YUV4:4:4色度块)的左上(像素点B0)和左下(像素点B2)，该2个像素点在YUV4:2:2图像块的第一色度分量(YUV4:2:2色度块)中分别处于上方(像素点B0)和下方(像素点B2)；采样模式2采样的2个像素点处于YUV4:4:4图像块的第一色度分量(YUV4:4:4色度块)的左上(像素点C0)和右上(像素点C1)，该2个像素点在YUV4:2:2图像块的第一色度分量(YUV4:2:2色度块)中分别处于上方(像素点C0)和下方(像素点C1)。
该过程具体步骤如下：
步骤1.1：对于待处理的图像块，在块内判断色度相似性情况，通过统计色度差异组别数来判断。假设图像块中的像素点0、1、2、3的色度值分别为A0，A1，A2，A3，两两计算色度值之差的绝对值ΔAij＝|Ai–Aj|，其中，i,j∈{0,1,2,3}，与阈值δ进行比较。如果前述绝对值大于阈值δ，即ΔAij＞δ，则将对应的两个像素点i和j标记为具有差异，差异组别数增N加一。所有计算完成后可以统计出N的取值，其中0≤N≤6。
步骤1.2：依据差异组别数N，以及两个像素点的色度值之差的绝对值，获取图像块中的2个像素点作为采样点以及相位采样模式。
如果N＞4，表示在图像块中存在3种或者4种不同的色度，则取像素点0和像素点3作为采样点；
如果N＝0，表示图像块中只有1种色度，同样取像素点0和像素点3作为采样点；
如果0＜N≤4，表明图像块中有2种不同的色度，则作进一步判断：按像素点的编号顺序依次判断ΔA03，ΔA02，ΔA01三个绝对值中，哪个绝对值大于阈值δ。若ΔA0k＞δ，k∈{3,2,1}，则取像素点0和像素点k作为采样点。
具体地，先判断若ΔA03＞δ，则取像素点0和像素点3作为采样点；否则，判断若ΔA02＞δ，则取像素点0和像素点2作为采样点；否则，判断若ΔA01＞δ，则取像素点0和像素点1作为采样点；若都不满足，则取像素点0和像素点3作为采样点。
对于步骤1.1和步骤1.2在取图像块的2个像素点进行采样时，判断的依据主要是根据图像块中存在几种不同的色度进行选取，如果图像块中仅有1种色度，则取像素点0和像素点3；如果图像块中有3种或4种色度，也取像素点0和像素点3；如果图像块中有2种色度，则取像素点0、以及与像素点0存在色度差异的那个像素点。在前述判断依据下，如何计算得到图像块中色度的种类，方法可不限于本实施例步骤1.1和步骤1.2中的方法。
步骤1.3：获取相位采样信息。
预先规定不同的相位采样模式可标记为不同的值，本实施例中，当图像块使用像素点0和像素点3作为采样点时，采样模式标记为“0”；使用像素点0和像素点2作为采样点时，采样模式标记为“1”；使用像素点0和像素点1作为采样点时，采样模式标记为“2”，如图12a所示。不同的图像块的相位采样模式可以不同。对YUV4:4:4图像中所有2×2的图像块的相位采样模式进行的标记，其标记的信息构成了整帧图像的相位采样信息。
该步骤中，进行采样模式的标记方式可不做限定，例如，可以把使用像素点0和像素点3作为采样点时的采样模式标记为“3”，等等。
步骤1.4：将两个作为采样点的像素点的色度值进行处理，并赋予YUV4:2:2图像块的2个像素点，可以获得YUV4:2:2图像块的第一色度分量。
获取YUV4:2:2图像块的第一色度分量有几种方法：
第一种方法，可以直接将选取的2个像素点分别作为YUV4:2:2图像块的2个像素点，构成YUV4:2:2图像块的第一色度分量。例如，在图像块中选择了像素点0和像素点3作为采样点，则可直接将像素点0的色度值A0与像素点3的色度值A3分别放在YUV4:2:2图像块的第一色度分量的像素点0和像素点1上。
第二种方法，可以对选取的2个像素点进行滤波处理后分别作为YUV4:2:2图像块的2个像素点。例如，在图像块中选择了像素点0和像素点3作为采样点，将像素点0和像素点3的色度值求取平均值，放入到YUV4:2:2图像块的第一色度分量的像素点0上，另外取像素点3的色度值A3放在YUV4:2:2图像块的第一色度分量的像素点1上。此时YUV4:2:2图像块的第一色度分量的像素点0的色度值为色度平均值(A0+A3)/2，像素点1的色度值为像素点3的值A3。
本实例采用第三种方法，提供一种基于亮度分量的亮度值进行加权滤波的方法。
在步骤1.2获取到两个像素点的像素值A0与Ak后，其中k∈{1,2,3}，在YUV4:4:4图像块的亮度分量中获取对应于色度采样位置的亮度值，亮度值可表示为Yi,i∈{0,1,2,3}。YUV4:2:2图像块的第一色度分量的像素点0的色度值G0的计算方式如下：
G0＝w0A0+w1Ak,k∈{1,2,3} (1)
其中，w0和w1为权重值，其确定方式如下：
1)判断A0和Ak对应的亮度值Y0和Yk是否满足|Y0–Yk|＜ε，其中ε为相似性阈值，其可以通过提前指定的方式给出，或者通过计算得到，获取方式不限。本实例中给定固定值。
2)如果不满足，判断其余像素点的亮度值Yj(j∈{1,2,3}且j≠k)，是否均满足|Y0-Yj|＜ε，或|Yk-Yj|＜ε。
3)如果|Y0-Yj|＜ε，则w0＝0.75，w1＝0.25；否则如果|Yk-Yj|＜ε，则w0＝0.25，w1＝0.75。
4)除上述情况外的其他情况，w0＝w1＝0.5。
由此可以获得加权后得到的色度值G0，将该色度值放在YUV4:2:2图像块的第一色度分量的像素点0；将Ak放在YUV4:2:2图像块的第一色度分量的像素点1。这样做的好处在于，在下面步骤二中得到的YUV4:2:0图像块使用像素点0作为第一色度分量，可以获取到与普通YUV4:2:0图像相近的主观效果与编码压缩效率；另一方面，解码端可以根据G0与Ak求解获取原色度值A0，从而获取更好的上采样插值效果。
注意，YUV4:2:2图像块的亮度分量直接使用YUV4:4:4图像的Y分量，未进行任何处理。
步骤二：将YUV4:2:2图像块拆分为YUV4:2:0图像块和UV11图像块。
这个步骤中，将YUV4:2:2图像块中的Y分量以及第一色度分量中的像素点0构成YUV4:2:0图像块；YUV4:2:2图像块中的第一色度分量中的像素点1构成UV11图像块。
图12b为第一色度分量自适应像素点采样方法的示意图，如图12b所示，步骤一和步骤二也可以融为一个步骤，直接从YUV4:4:4图像块进行第一色度分量下采样以及图像拆分，获得YUV4:2:0图像块和UV11图像块，如图12b虚线箭头所示。
步骤三：根据基本层YUV4:2:0图像块进行编码，获得基本层码流。
该步骤中，可获取到基本层的编码信息，包括编码块预测方式、变换划分模式、编码参数(比如量化参数)等，同时可获取基本层YUV4:2:0重建块。基本层编码方式可以使用已有标准编码器，如AVC、HEVC编码器等，也可以使用非标准编码器，此处不做限定。
步骤四：根据增强层UV11图像块进行编码，获得增强层码流。
该步骤中，可以使用步骤三获取到的基本层的编码信息以及重建块信息进行编码指导与参考，例如，基本层的色度重建信号可用于增强层UV11的预测参考，基本层的色度的块划分模式可指导增强层UV11的块划分等。同样地，增强层编码方式可以使用已有标准编码器或非标准编码器，此处不做限定。
可选地，UV11图像块也可以进行独立编码，不参考基本层YUV4:2:0的重建块以及编码信息。
步骤五：对相位采样信息流进行编码，获得相位采样信息流。这里的编码需要进行无损编码，从而相位采样信息能够无失真地传输到解码端。这个步骤中，可以使用已有的标准编码器或非标准编码器进行编码，此处不做限定。
图11b为解码框架的示意图，如图11b所示，解码端的步骤如下：
步骤一：获取基本层码流，进行解码，获得基本层YUV4:2:0重建块。
此处使用与编码对应的解码器进行解码，可以是标准或非标准解码器，此处不做限定。
步骤二：获取增强层码流，进行解码，得到增强层UV11重建块。
与编码端相同，解码时可利用基本层解码获得的YUV4:2:0重建块以及基本层包含的信息，包括编码块预测方式、变换划分模式、编码参数等进行辅助解码，比如基本层的第一色度分量可用于增强层UV11的预测参考，基本层的第一色度分量的块划分模式可指导增强层UV11的块划分等。
可选地，解码时增强层UV11重建块也可以不参考基本层YUV4:2:0的重建块或编码信息，进行独立解码。
步骤三：将基本层YUV4:2:0重建块与增强层UV11重建块进行后处理组合，可得到YUV4:2:2重建块。
本实施例中，使用基本层YUV4:2:0重建块与增强层UV11重建块进行组合获取YUV4:2:2重建块，即将YUV4:2:0重建块的第一色度分量放在YUV4:2:2重建块的第一色度分量的像素点0，将UV11重建块放在YUV4:2:2重建块的第一色度分量的像素点1，从而二者组合为YUV4:2:2重建块。
步骤四：获取相位采样信息流，进行解码，得到相位采样信息。
解码器使用与编码端相匹配的可解码相位采样信息流的解码器。
步骤五：依据相位采样信息，将YUV4:2:2重建块的第一色度分量进行上采样，获取YUV4:4:4重建块。
这个步骤具体可以分如下几个步骤进行：
步骤5.1：将YUV4:2:2重建块的亮度分量直接放在YUV4:4:4重建块的亮度分量，不做任何处理。
步骤5.2：依据相位采样信息，将YUV4:2:2重建块的第一色度分量的2个像素点排列在YUV4:4:4重建块的第一色度分量的其中2个像素点上。
本实施例中，与编码端对应，若图像块的采样模式为“0”，则将YUV4:2:2重建块的第一色度分量的像素点0和像素点1分别放在YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点0和像素点3，此时获取到该两个像素点的色度值为Gd0’与Gd3，而另外两个像素点(1和2)的色度值Gd1与Gd2暂时空缺；若图像块的采样模式为“1”，则将YUV4:2:2重建块的第一色度分量的像素点0和像素点1分别放在YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点0和像素点2；若图像块的采样模式为“2”，则将YUV4:2:2重建块的第一色度分量的像素点0和像素点1分别放在YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点0和像素点1，可参照图12c(图12c为依据色度采样信息进行像素点位置还原的示意图)所示。
这里使用的采样模式的标记方式可不做限定，相位的放置关系与编码端对应即可。
步骤5.3：将两个像素点的色度值进行处理，还原出编码端采样过程获取的YUV4:2:2重建块的第一色度分量。
该步骤对应于编码端步骤一中的步骤1.4。
本实施例中给出一种基于YUV4:2:2重建块的亮度分量进行滤波像素还原的方法。在步骤5.2中获取到YUV4:4:4重建块的第一色度分量中的2个像素点的色度值Gd0’与Gdk以及其位置后，其中k∈{1,2,3}，在亮度分量中亮度值可表示为Yi,i∈{0,1,2,3}。根据对应的编码端处理步骤可得，Gd0’为滤波后的色度值，Gdk对应为未滤波的色度值，因此需要通过Gd0’与Gdk计算Gd0’在滤波前的像素点Gd0。依据编码端步骤一中的步骤1.4公式(1)，可以依据如下公式计算滤波前像素：
Gd0＝(Gd0’–w1Gdk)/w0,k∈{1,2,3} (2)
其中，w0和w1为权重值，其确定方式与编码端步骤一中的步骤1.4基本相同：
1)判断Gd0’和Gdk对应的亮度值Y0和Yk值是否满足|Y0–Yk|<θ，其中θ为相似性阈值，该值与解码获取得到的编码参数QP呈正相关关系进行计算，QP越大，θ值越大。
2)如果不满足，判断其余亮度值Yj(j∈{1,2,3}且j≠k)，是否均满足|Y0-Yj|<θ，或|Yk-Yj|<θ。
3)如果|Y0-Yj|<θ，则w0＝0.75，w1＝0.25；否则如果|Yk-Yj|<θ，则w0＝0.25，w1＝0.75；
4)除上述情况外的其他情况，w0＝w1＝0.5。
由此可以获得还原后得到的像素值Gd0，将该像素值替代Gd0’，放在YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点0处。
步骤5.4：基于YUV4:4:4重建块的第一色度分量中已得到色度值的像素点还原空缺的像素点的色度值，获得YUV4:4:4重建块。
在该步骤中，可以利用YUV4:4:4重建块的亮度分量、相位采样信息进行辅助还原。本实施例中，给出一种具体的还原处理方式。
1)基于YUV4:2:2重建块的邻域块以及相位采样信息，找到YUV4:2:2重建块中的空缺的像素点的上、下、左、右四个色度相邻点。总的来说，将空缺的像素点所在的2×2块中已得到色度值的像素点作为该空缺像素点的2个色度相邻点，再在相邻的两个2×2块中，寻找距离空缺像素点最近的已有色度值的像素点作为另外2个色度相邻点。
示例性的，如图12d(图12d为采样模式“0”时空缺像素邻域选取的示意图)所示，对于采样模式“0”，空缺像素点为像素点1和像素点2，图12d中实线矩形框内为当前YUV4:2:2重建块，其上、下、左、右的4个2×2块标记为虚线矩形框内。本实施例中，对于任意采样模式都会采样像素点0，在图中以X表示；而像素点k是否被采样点视采样模式而定，k∈{1,2,3}，在邻域2×2块中可能存在的像素点用X周围框虚线〇表示。由此，对于空缺像素点Gd1，先在当前YUV4:2:2重建块中获得其左色度相邻点为Gd0，下色度相邻点为Gd3。上色度相邻点在上方2×2块中依据其采样模式指定：若上方2×2块的采样模式为“0”，则T3为已有像素，使用T3作为上相邻像素；若上方2×2块的采样模式为“1”，则T2为已有像素，使用T2作为上相邻像素；若上方2×2块的采样模式为“2”，则T1为已有像素，使用T1作为上相邻像素。同理，右色度相邻点在右侧2×2块中指定，其中R0为已有像素，因此使用R0作为右相邻像素。同理，对于空缺像素Gd2，其上色度相邻点为Gd0，右色度相邻点为Gd3，下色度相邻点为D0，左色度相邻点视左侧2×2块的相位采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为L3、L2、L1。若当前YUV4:2:2重建块位于图像的上、下、左、右边界，导致其邻域块不存在时，则色度相邻点可以由不同方案指定，例如，将色度相邻点的色度值设为0；或者使用距离较近的已有色度值替代，如对于像素Gd1，使用左色度相邻点替代上色度相邻点，使用下色度相邻点替代右色度相邻点等。
如图12e(图12e为采样模式“1”时空缺像素邻域选取的示意图)所示，采样模式“1”时，空缺的像素点为像素点1和像素点3。与上面所述类似，空缺像素点Gd1的左色度相邻点Gd0，下色度相邻点Gd2，右色度相邻点R0，上相邻像素视上方2×2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为T3、T2、T1。空缺像素点Gd3的左色度相邻点Gd2，上色度相邻点Gd0，右相邻像素视右侧2×2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为R0、R2、R0，下相邻像素视下方2×2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为D0、D0、D1。
如图12f(图12f为采样模式“2”时空缺像素邻域选取的示意图)所示，采样模式“2”时，空缺的像素点为像素点2和像素点3。与上面所述类似，空缺像素点Gd2的上色度相邻点为Gd0，右色度相邻点为Gd1，下色度相邻点为D0，左色度相邻点视左侧2×2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为L3、L2、L1。空缺像素Gd3的左色度相邻点为Gd0，上色度相邻点为Gd1，右色度相邻点视右侧2×2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为R0、R2、R0，下色度相邻点视下方2×2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为D0、D0、D1。
2)在YUV4:4:4重建块的亮度分量中，找到对应于色度空缺的像素点位置的亮度值，记为Mc，以及对应于空缺的像素点的上、下、左、右4个色度邻域点对应位置的亮度值，分别记为Mt、Md、Ml、Mr。
3)基于空缺的色度像素点对应的亮度信息、邻域点的亮度与色度信息，重建空缺像素点的色度值。
在这个步骤中，是利用空缺像素点位置对应的亮度值与周围邻域点的亮度值进行比对，再综合分析周围邻域像素点的色度值，从而依据邻域像素点色度值通过直接赋值或者计算加权平均的方式获取空缺像素值。
本示例中使用的方法如下：
首先判断空缺点周围是否存在亮度边界或者色度边界。对于邻域的4个亮度像素值，进行两两相减，获取差值的绝对值，其中最大绝对值为ΔYmax，最小绝对值为ΔYmin。若ΔYmax-ΔYmin>ηy，其中ηy为某一既定阈值，则判断空缺点附近存在亮度边界。同理可以获取空缺点附近是否存在色度边界。
如果存在亮度边界或者色度边界，判断当前空缺点亮度与周围相邻点亮度相似点的个数。即计算当前空缺点亮度像素值与周边邻域亮度像素值求取差值后的绝对值，ΔMcj＝|Mc–Mj|，其中j∈{t,d,l,r}，比对某个相似性阈值γ，如果ΔMcj<γ，则认为当前空缺点与该邻域像素相似。这里，相似性阈值γ与解码获取得到的编码参数QP呈正相关关系进行计算,QP越大，γ值越大。统计当前空缺点与邻域像素相似的个数Np，其中0<＝Np<＝4。
基于相似性个数Np，进行空缺像素点求取。
当Np＝1，则当前空缺点与某个邻域像素相似，使用该像素的色度作为空缺点的色度像素。
当Np＝2，则当前空缺点与2个邻域像素相似，进一步判断这2个邻域像素之间的色度值是否相似(判断方法仍然是求差的绝对值后与各自既定阈值比较)，如果仍然相似，则使用这2个邻域像素的色度平均值作为空缺点的色度像素。如果不相似，取4个邻域像素点的色度平均值。
当Np＝3，则当前空缺点与3个邻域像素相似，进一步判断这3个邻域像素的色度像素是否均相似(判读时两两像素判断相似性)，如果均相似则当前空缺点使用这3个邻域像素的平均值作为空缺点的色度像素；否则，判断是否存在2个邻域点色度像素相似，若存在则使用这2个邻域像素的色度平均值作为空缺点的色度像素，若不存在，则使用这3个邻域像素中任意2个邻域像素的色度平均值作为空缺点的色度像素。
当Np＝4，则当前空缺点与4个邻域像素均相似，将4个邻域像素的色度值按照相似性阈值γ进行聚类，获得Nc个类别，其中0<Nc<＝4；判断这Nc个类别中哪个类别中像素的亮度值与当前空缺点的亮度值Mc的差值的绝对值平均最小，则使用这个类别中的像素点的色度值求取平均值作为空缺点的色度像素。
若不存在亮度边界或者色度边界，那么使用4个邻域像素点的色度平均值来作为当前空缺点的色度像素值。
在一种可能的实现方式中，在求取空缺像素点的色度值后，还可以使用相位采样信息进行色度值的辅助校正。因为在编码端步骤一中，进行相位采样时，相位采样信息是依据两个采样点是否色度存在差异进行判断的，当采样模式为“1”时，表示像素点0和像素点3的色度值相似。因此在解码端，若采样模式为“1”，且空缺像素点位于像素点3时，比对用前述方法求取的色度值Gd3与像素点0的色度值Gd0的差异(求二者差值的绝对值)，若差异较大(大于某一既定阈值)则将该值校正为像素点0的色度值。同理，当采样模式为“2”，像素点2和像素点3应与像素点0的色度像素值相似的准则，也可以对已求得的空缺位置的色度值进行校正。
通过上述步骤，对YUV4:4:4重建块内所有空缺像素点的色度值进行求取，则获得了YUV4:4:4重建块。
注意：可以将步骤四提前到步骤三之前，然后将步骤三和步骤五融合为一个步骤，也就是说，可以省去步骤三，直接使用基本层YUV4:2:0重建块、UV11重建块以及相位采样信息进行上采样插值过程，获取YUV4:4:4重建块。
实施例一中，色度下采样使用的是基于色度值取点的方式进行，方法较为简单，且能够最大化获取色度本真像素值；自适应像素点采样融合了色度采样点的差异信息，保证了在减少编码数据量的同时，色度信息最大化保留；采样后获得的YUV4:2:0图像块是色度像素加权平均产生，与普通YUV4:2:0图像块的色度较为一致，可以很好地兼容分级编码框架；上采样算法利用对应的亮度信息进行纹理推测，同时使用了空缺色度像素点周围的相近色度像素进行插值，能更好地还原源色度像素，在色彩边界达到保真效果，使得方案可更好地恢复YUV4:4:4图像块，主观视觉效果较好。
本实施例使用色度分级的编码传输方案，将YUV4:4:4图像块进行色度采样后仅保留YUV4:2:0图像块以及UV11图像块，极大减少了YUV4:4:4图像块的编码的数据量，编码复杂度较低，功耗较小，速度较快；另一方面，也降低了YUV4:4:4图像块的编码码率，节省了传输带宽成本。
实施例二
实施例二是实施例一的简化方案，与实施例一不同之处主要在于，编码端下采样过程中使用固定像素点进行采样，因此不需要产生、保存或编码相位采样信息；在解码端上采样恢复YUV4:4:4重建块时，空缺的像素点的色度相邻点的相位位置固定不变，寻找与处理较为方便。
编码端：
图13a为编码框架的示意图，如图13a所示，编码端的步骤如下：
步骤一：与实施例一编码端步骤一不同之处在于，使用固定位置的像素点采样对YUV4:4:4图像块的第一色度分量和第二色度分量进行下采样，获取YUV4:2:2图像块。
本实施例不获取相位采样信息。具体地，本步骤中，在YUV4:4:4图像块内，固定使用交叉位置的两个像素点构成YUV4:2:2图像块的色度分量，可以有两种采样方式，如图14a(图14a为交叉位置固定像素点采样的示意图)所示。
第一种方法是将YUV4:4:4图像块的第一色度分量的像素点0和像素点3作为采样点；第二种方法是将YUV4:4:4图像块的第一色度分量的像素点1和像素点2作为采样点。注意，与自适应相位采样不同，不同的YUV4:4:4图像块的第一色度分量可以使用同一种采样方式。
将上述2个像素点放入YUV4:2:2图像块的第一色度分量，可以获得采样后的YUV4:2:2图像块的第一色度分量，该步骤与实施例一编码端步骤1.4相同。
步骤二～步骤五：与实施例一编码端步骤二～步骤五相同。
解码端：
图13b为解码框架的示意图，如图13b所示，解码端的步骤如下：
步骤一～步骤三：与实施例一解码端步骤一～步骤三相同。
步骤四：基本与实施例一解码端步骤五相同，将YUV4:2:2重建块的第一色度分量进行上采样插值，获取YUV4:4:4重建块。
步骤4.1：与实施例一解码端步骤5.1相同。
步骤4.2：依据与编码端对应的固定相位采样方式的信息，将YUV4:2:2重建块的第一色度分量的两个像素点重新排列在YUV4:4:4重建块的第一色度分量的对应位置上。具体地，与编码端对应，若编码端使用图14a中采样方法1进行采样，则将YUV4:2:2重建块的第一色度分量的像素点0和像素点1分别放在YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点0和像素点3；若编码端使用图14a中采样方法2进行采样，则将YUV4:2:2重建块的第一色度分量的像素点0和像素点1分别放在YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点1和像素点2，如图14b(图14b为依据编码端采样方式对YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点位置还原的示意图)所示。
步骤4.3：与实施例一解码端步骤5.3相同
步骤4.4：与实施例一解码端步骤5.4基本相同，不同之处在于不再利用像素点采样信息进行色度相邻点选取和采样插值。由于交叉像素点采样方式是隔点采样，因此空缺像素点的色度相邻点可以直接选取该点所在位置的上、下、左、右像素。在采样插值部分，也不使用相位采样信息来校正空缺像素。
技术效果与实施例一基本相同。主要不同之处在于实施例二的下采样和上采样的计算更为简单，使得计算速度可以得到进一步提高，减小编解码端功耗。但由于使用固定方式的下采样可能会漏掉源图色度信息，因此重建出来的YUV4:4:4图像块的主观视觉效果不如实施例一。
实施例三
实施例三是实施例一的扩展，是采用与实施例一稍微变动的自适应采样方法，使用像素点1和像素点2作为采样点时，采样模式标记为“2”，替代使用像素点0和像素点1作为采样点进行采样。
编码端：
编码端的步骤如下：
步骤一：基本与实施例一编码端步骤一相同，几个不同之处陈述如下：
如图15a(图15a为色度自适应像素点采样过程)所示。
步骤1.1：与实施例一编码端步骤1.1相同。
步骤1.2：与实施例一编码端步骤1.2基本相同。不同之处在于，如果0<N<＝4，表明该图像块中有2种不同的色度值，则对像素作进一步判断：按顺序依次判断ΔA03，ΔA02，ΔA12三个值中，哪个值大于δ。具体地，先判断若ΔA03>δ，则取像素点0和像素点3作为采样点；否则，判断若ΔA02>δ，则取像素点0和像素点2作为采样点；否则，判断若ΔA12>δ，则取像素点1和像素点2作为采样点；若都不满足，则取像素点0和像素点3作为采样点。
步骤1.3：与实施例一编码端步骤1.2基本相同。不同之处在于，使用像素点1和像素点2作为采样点时，采样模式标记为“2”。
步骤1.4：与实施例一编码端步骤1.2基本相同。关于加权滤波的描述方式有所更改：
在步骤1.3获取到两个采样点的像素值X0与X1后，其中X0代表在YUV4:4:4色度平面中2x2色度块的第一行的采样点的值(可能是A0或A1)，X1代表2x2色度块的第二行的采样点的值(可能是A2或A3)，在YUV4:4:4的亮度分量(Y分量)中获取对应于色度采样位置的2x2像素块，像素值可分别表示为YX0、YX1、YXA、YXB，其中YX0、YX1分别对应两个采样点的亮度值，YXA、YXB对应其他两个采样点的亮度值。针对两个像素点进行滤波产生的像素G0的计算方式如下：
G0＝w0X0+w1X1, (3)
其中，w0和w1为权值，其确定方式如下：
1)判断X0和X1对应的亮度分量YX0和YX1像素值是否满足|YX0–YX1|<ε，其中ε为相似性阈值，其可以通过提前指定的方式给出，或者通过计算得到，获取方式不限。本实例中给定固定值。
2)如果不满足，判断另外两个像素点上的亮度分量YXA，YXB是否均满足|YX0-YXA|<ε且|YX0-YXB|<ε，或|YX1-YXA|<ε且|YX1-YXB|<ε。
3)如果满足|YX0-YXA|<ε且|YX0-YXB|<ε，则w0＝0.75,w1＝0.25；否则如果满足|YX1-YXA|<ε且|YX1-YXB|<ε，则w0＝0.25,w1＝0.75；
4)其他情况，w0＝w1＝0.5。
步骤二～步骤五：与实施例一编码端步骤二～步骤五相同。
解码端
解码端的步骤如下：
步骤一～步骤四：与实施例一解码端步骤一～步骤四相同。
步骤五：与实施例一解码端步骤五基本相同，不同之处陈述如下：
步骤5.1：与实施例一解码端步骤5.1相同。
步骤5.2：与实施例一解码端步骤5.2基本相同。不同之处在于，若当前2x2块对应的采样模式为“2”，则将YUV4:2:2色度平面相位点0和相位1的色度点分别放在YUV4:4:4色度平面相位1和相位2，如图15b(图15b为YUV4:4:4重建块的第一色度分量的像素点位置还原的示意图)所示。
步骤5.3：与实施例一解码端步骤5.3基本相同。关于进行滤波像素还原的方法，描述方式有所更改：
在步骤5.2中获取到YUV4:4:4色度平面中两个采样点的像素值Gd0’与Gd1以及其相位位置后，其中Gd0’代表放在YUV4:4:4色度平面中2x2色度块的第一行的采样点的值，Gd1代表2x2色度块的第二行的采样点的值，在亮度分量中获取对应于色度采样位置的2x2像素块，像素值可分别表示为YGd0’、YGd1、YGdA、YGdB，其中YGd0’、YGd1分别对应两个采样点的亮度值，YGdA、YGdB对应其他两个采样点的亮度值。根据对应的编码端处理步骤可得，Gd0’为滤波后的像素，Gd1对应为未滤波像素，因此我们需要通过Gd0’与Gd1计算Gd0’在滤波前的像素点Gd0。依据编码端步骤一中的步骤1.4公式(3)，可以依据如下公式计算滤波前像素：
Gd0＝(Gd0’–w1Gd1)/w0, (4)
其中，w0和w1为权值，其确定方式与编码端步骤一中的步骤1.4基本相同：
1)判断Gd0’和Gd1对应的亮度分量YGd0’和YGd1像素值是否满足|YGd0’–YGd1|<θ，其中θ为相似性阈值，该值与解码获取得到的编码参数QP呈正相关关系进行计算，QP越大，θ值越大。
2)如果不满足，判断另外两个相位上的亮度分量YGdA,YGdB，是否均满足|YGd0’-YGdA|<θ且|YGd0’-YGdB|<θ，或|YGd1-YGdA|<θ且|YGd1-YGdB|<θ
3)如果满足|YGd0’-YGdA|<θ且|YGd0’-YGdB|<θ，则w0＝0.75,w1＝0.25；否则如果满足|YGd1-YGdA|<θ且|YGd1-YGdB|<θ，则w0＝0.25,w1＝0.75；
4)其他情况，w0＝w1＝0.5。
由此可以获得还原后得到的像素值Gd0，将该像素值替代Gd0’，放在YUV4:4:4色度平面的相位0处。
步骤5.4：与实施例一解码端步骤5.4基本相同，基于相位采样信息进行处理的部分有两个区别。
第一个区别在于，2x2色度块的每个相位的像素都可能空缺，因此寻找当前块空缺色度点的上、下、左、右四个相邻的色度点有所区别。
如图15c(图15c为采样模式“0”时空缺的色度相邻点选取示意图)所示，对于采样模式“0”，空缺像素为像素点1与像素点2的像素。空缺像素Gd1的左相邻像素为Gd0，下相邻像素为Gd3，右相邻像素视右邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为R0、R0、R2，上相邻像素视上邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为T3、T2、T2。空缺像素Gd2的上相邻像素为Gd0，右相邻像素为Gd3，左相邻像素视左邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为L3、L2、L1，下相邻像素视下邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为D0、D0、D1。
如图15d(图15d为采样模式“1”时空缺的色度相邻点选取示意图)所示，对于采样模式“1”，空缺像素为像素点1与像素点3的像素。空缺像素Gd1的左相邻像素为Gd0，下相邻像素为Gd2，右相邻像素视右邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为R0、R0、R2，上相邻像素视上邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为T3、T2、T2。空缺像素Gd3的上相邻像素为Gd0，左相邻像素为Gd2，右相邻像素视右邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为R0、R2、R2，下相邻像素视下邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为D0、D0、D1。
如图15e(图15e为采样模式“2”时空缺的色度相邻点选取示意图)所示，对于采样模式“2”，空缺像素为像素点0与像素点3的像素。空缺像素Gd0的右相邻像素为Gd1，下相邻像素为Gd2，左相邻像素视左邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为L3、L0、L1，上相邻像素视上邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为T3、T2、T2。空缺像素Gd3的上相邻像素为Gd1，左相邻像素为Gd2，右相邻像素视左邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为R0、R2、R2，下相邻像素视下邻域2x2块的像素点采样模式为“0”、“1”、“2”时分别为D0、D0、D1。
第二个区别，在使用采样信息进行空缺像素点辅助校正部分的描述有些区别。此时当前块采样模式为“2”时，像素点0和像素点3应与像素点2的色度像素值相似，可以用Gd2的色度像素值来对已求得的Gd0与Gd3的色度像素值进行校正。
其他部分与实施例一解码端步骤5.4相同。
实施例四
实施例四是上述所有实施例解码端的扩展方案，在基于YUV4:2:0重建块以及UV11重建块进行上采样插值生成YUV4:4:4重建块时，基于邻域像素点的亮度分量与当前空缺像素点的亮度分量的差异，对邻域色度像素值加权来求取空缺像素点的色度像素值。
下面基于实施例一中的解码端算法变化情况进行具体步骤说明，但本实施例同样可用于实施例二与实施例三中解码端的对应步骤。
步骤一～步骤四：与实施例一解码端步骤一～步骤四相同。
步骤五：依据像素点采样信息，将YUV4:2:2重建块色度平面进行上采样插值，获取YUV4:4:4重建块。
这个步骤具体可以分如下几个步骤进行：
步骤5.1～步骤5.3：与实施例一解码端步骤5.1～步骤5.3相同。
步骤5.4：在具体还原方式的处理中，第1)和第2)步骤均与实施例一解码端相同，找到空缺像素点点位置对应的邻域点以及其亮度与色度像素值信息。
3)基于当前空缺像素对应亮度信息、邻域点的亮度与色度信息，重建空缺像素值。在这个步骤中，是利用当前空缺像素的亮度值与周围邻域点的亮度值进行比对，考虑将二者的差异融入到色度计算的权值中，使用邻域像素点色度值进行插值求取空缺像素值。
本示例中使用的方法如下：
首先求取邻域点对应位置的亮度像素值Mt、Md、Ml、Mr与空缺像素点对应位置的亮度像素值Mc求差值的绝对值ΔMcj＝|Mc–Mj|，其中j∈{t,d,l,r}，基于该值计算各个邻域色度像素加权的权值wcj。其中wcj与ΔMcj呈负相关关系，即ΔMcj越小则wcj越大。一种求取方式如下：
其中a与b为常数，γ为相似性阈值，该值与解码获取得到的编码参数QP呈正相关关系进行计算,QP越大，γ值越大。
然后，基于邻域点的色度，对空缺像素点对应位置的色度进行加权平均，即可计算得到空缺的色度像素值：
Gdc＝(wctGt+wcdGd+wclGl+wcrGr)/(wct+wcd+wcl+wcr) (6)
其中Gj为空缺像素点四个邻域点对应的色度像素值，其中j∈{t,d,l,r}。
计算得到空缺点的色度像素值后，仍然可以使用像素点采样信息进行空缺像素点的辅助校正，校正方法与实施例一解码端步骤相同。
图16为本申请实施例的编码装置1600的结构示意图。该编码装置1600可以用于视频编码器20(或编码器)，其包括：获取模块1601、处理模块1602、基本层编码模块1603和增强层编码模块1604。其中，
获取模块1601，用于，获取待处理的图像块，所述图像块的尺寸为2×2，且所述图像块的采样格式为YUV4:4:4；处理模块1602，用于对所述图像块的色度分量进行下采样以得到第一图像块，所述第一图像块的采样格式为YUV4:2:2，且所述第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点和第二色度像素点是基于所述图像块的第一色度分量中的4个像素点中的第三色度像素点和第四色度像素点得到的；对所述第一图像块的色度分量进行拆分以得到第二图像块和UV11图像块，所述第二图像块的采样格式为YUV4:2:0；基本层编码模块1603，用于对所述第二图像块进行编码以得到基本层码流；增强层编码模块1604，用于对所述UV11图像块进行编码以得到增强层码流。
在一种可能的实现方式中，所述第三色度像素点和第四色度像素点是根据n1的取值确定的，所述n1是根据所述4个像素点的色度值确定，n1表示所述图像块的第一色度分量的色度的种类，n1为正整数。
在一种可能的实现方式中，当n1＝1、n1＝3或者n1＝4时，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中的预先设定位置的2个像素点；当n1＝2时，所述第三色度像素点是所述4个像素点中的预先设定位置的像素点，所述第四色度像素点是所述4个像素点中与所述第三色度像素点的色度值之差最大的像素点。
在一种可能的实现方式中，n1是基于N确定的，N为所述4个像素点两两之间的色度值之差中大于第一阈值的色度值之差的个数：
当N＝0时，n1＝1；
当0＜N≤4时，n1＝2；
当N＝5时，n1＝3；
当N＝6时，n1＝4。
在一种可能的实现方式中，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中色度值之差最大的2个像素点。
在一种可能的实现方式中，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中处于对角位置上的2个像素点。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1602，还用于获取所述第三色度像素点对应的第一权重值和所述第四色度像素点对应的第二权重值；根据所述第一权重值和所述第二权重值对所述第三色度像素点的色度值和所述第四色度像素点的色度值进行加权处理以得到所述第一色度像素点的色度值；将所述第四色度像素点的色度值确定为所述第二色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1602，具体用于获取所述图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；根据所述图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取所述第一权重值和所述第二权重值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1602，还用于对相位采样信息进行编码，其中所述相位采样信息包括用于指示所述第三色度像素点的位置和所述第四色度像素点的位置的信息。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1602，还用于对权重信息进行编码，其中，所述权重信息包括用于指示所述第一权重值和所述第二权重值的信息。
在一种可能的实现方式中，所述第一图像块的第二色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点是基于所述图像块的第二色度分量中的4个像素点中的第七色度像素点和第八色度像素点得到的。
在一种可能的实现方式中，所述第一色度分量为U分量，所述第二色度分量为V分量；或者，所述第一色度分量为V分量，所述第二色度分量为U分量。
本实施例的装置，可以用于执行图9所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图17为本申请实施例的解码装置1700的结构示意图。该解码装置1700可以用于视频解码器30(或解码器)，其包括：获取模块1701、基本层解码模块1702、增强层解码模块1703和处理模块1704。其中，
获取模块1701，用于获取基本层码流和增强层码流；基本层解码模块1702，用于解析所述基本层码流以得到第一重建块，所述第一重建块的尺寸为2×2，且所述第一重建块的采样格式为YUV4:2:0；增强层解码模块1703，用于解析所述增强层码流以得到UV11重建块；处理模块1704，用于将所述第一重建块和所述UV11重建块组合以得到第二重建块，所述第二重建块的采样格式为YUV4:2:2；对所述第二重建块的色度分量进行上采样以得到目标重建块，所述目标重建块的采样格式为YUV4:4:4，且所述目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点、第二色度像素点、第三色度像素点和第四色度像素点是基于所述第二重建块的第一色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点得到的。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1704，还用于解码以得到相位采样信息，所述相位采样信息包括用于指示与所述第五色度像素点对应的所述第一色度像素点的位置和与所述第六色度像素点对应的所述第二色度像素点的位置的信息；根据所述相位采样信息确定所述第一色度像素点和所述第二色度像素点。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1704，具体用于获取所述第五色度像素点的色度值和所述第六色度像素点的色度值；获取所述第五色度像素点的第一权重值和所述第六色度像素点的第二权重值；根据所述第一权重值和所述第二权重值对所述第五色度像素点的色度值和所述第六色度像素点的色度值进行反加权处理以得到所述第一色度像素点的色度值；将所述第六色度像素点的色度值确定为所述第二色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1704，具体用于解码以得到权重信息，所述权重信息包括用于指示所述第一权重值和所述第二权重值的信息；根据所述权重信息获取所述第一权重值和所述第二权重值的信息。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1704，具体用于获取所述第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；根据所述第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取所述第一权重值和所述第二权重值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1704，具体用于获取所述目标重建块的亮度分量中的目标亮度像素点的4个亮度相邻点，所述目标亮度像素点与目标色度像素点对应，所述4个亮度相邻点与所述目标重建块的色度分量中的4个色度相邻点对应，所述4个色度相邻点分别位于所述目标色度像素点的上方、下方、左侧或右侧，且所述4个色度相邻点的色度值已得到；获取所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值；根据所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值获取所述目标色度像素点的色度值，所述目标色度像素点是所述第三色度像素点或者所述第四色度像素点。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1704，具体用于分别计算所述目标亮度像素点的亮度值与所述4个亮度相邻点的亮度值的差值；根据所述目标亮度像素点的亮度值与所述4个亮度相邻点的亮度值的差值获取4个权重值；根据所述4个权重值对所述4个色度相邻点的色度值进行加权处理以得到所述目标色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1704，具体用于当所述目标亮度像素点的周围存在亮度边界或者所述目标色度像素点的周围存在色度边界时，获取所述4个亮度相邻点中与所述目标亮度像素点亮度相似的亮度相邻点的第一个数；根据所述第一个数获取所述目标色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述处理模块1704，还用于当得到相位采样信息时，获取目标色度像素点的色度值与所述第一色度像素点的色度值的差值，所述目标色度像素点为所述第三色度像素点或所述第四色度像素点；当所述差值大于第三阈值时，将所述第一色度像素点的色度值作为所述目标色度像素点的色度值。
在一种可能的实现方式中，所述目标重建块的第二色度分量中的第七色度像素点、第八色度像素点、第九色度像素点和第十色度像素点是基于所述第二重建块的第二色度分量中的第十一色度像素点和第十二色度像素点得到的。
在一种可能的实现方式中，所述第一色度分量为U分量，所述第二色度分量为V分量；或者，所述第一色度分量为V分量，所述第二色度分量为U分量。
本实施例的装置，可以用于执行图10所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor,DSP)、特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。本申请实施例公开的方法的步骤可以直接体现为硬件编码处理器执行完成，或者用编码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
上述各实施例中提及的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-onlymemory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rateSDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(directrambus RAM，DR RAM)。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (50)

1.一种图像编码方法，其特征在于，包括：
获取待处理的图像块，所述图像块的尺寸为2×2，且所述图像块的采样格式为YUV4:4:4；
对所述图像块的色度分量进行下采样以得到第一图像块，所述第一图像块的采样格式为YUV4:2:2，且所述第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点和第二色度像素点是基于所述图像块的第一色度分量中的4个像素点中的第三色度像素点和第四色度像素点得到的；
对所述第一图像块的色度分量进行拆分以得到第二图像块和UV11图像块，所述第二图像块的采样格式为YUV4:2:0；
对所述第二图像块进行编码以得到基本层码流；
对所述UV11图像块进行编码以得到增强层码流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三色度像素点和第四色度像素点是根据n1的取值确定的，所述n1是根据所述4个像素点的色度值确定的，所述n1表示所述图像块的第一色度分量的色度的种类，所述n1为正整数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当n1＝1、n1＝3或者n1＝4时，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中的预先设定位置的2个像素点；
当n1＝2时，所述第三色度像素点是所述4个像素点中的预先设定位置的像素点，所述第四色度像素点是所述4个像素点中与所述第三色度像素点的色度值之差最大的像素点。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，n1是基于N确定的，N为所述4个像素点两两之间的色度值之差中大于第一阈值的色度值之差的个数：
当N＝0时，n1＝1；
当0＜N≤4时，n1＝2；
当N＝5时，n1＝3；
当N＝6时，n1＝4。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中色度值之差最大的2个像素点。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中处于对角位置上的2个像素点。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述图像块的色度分量进行下采样以得到第一图像块，包括：
获取所述第三色度像素点对应的第一权重值和所述第四色度像素点对应的第二权重值；
根据所述第一权重值和所述第二权重值对所述第三色度像素点的色度值和所述第四色度像素点的色度值进行加权处理以得到所述第一色度像素点的色度值；
将所述第四色度像素点的色度值确定为所述第二色度像素点的色度值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述第三色度像素点对应的第一权重值和所述第四色度像素点对应的第二权重值，包括：
获取所述图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；
根据所述图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取所述第一权重值和所述第二权重值。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
对相位采样信息进行编码，其中，所述相位采样信息包括用于指示所述第三色度像素点的位置和所述第四色度像素点的位置的信息。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，还包括：
对权重信息进行编码，其中，所述权重信息包括用于指示所述第一权重值和所述第二权重值的信息。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一图像块的第二色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点是基于所述图像块的第二色度分量中的4个像素点中的第七色度像素点和第八色度像素点得到的。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一色度分量为U分量，所述第二色度分量为V分量；或者，所述第一色度分量为V分量，所述第二色度分量为U分量。
13.一种图像解码方法，其特征在于，包括：
获取基本层码流和增强层码流；
解析所述基本层码流以得到第一重建块，所述第一重建块的尺寸为2×2，且所述第一重建块的采样格式为YUV4:2:0；
解析所述增强层码流以得到UV11重建块；
将所述第一重建块和所述UV11重建块组合以得到第二重建块，所述第二重建块的采样格式为YUV4:2:2；
对所述第二重建块的色度分量进行上采样以得到目标重建块，所述目标重建块的采样格式为YUV4:4:4，且所述目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点、第二色度像素点、第三色度像素点和第四色度像素点是基于所述第二重建块的第一色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点得到的。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
解码以得到相位采样信息，所述相位采样信息包括用于指示与所述第五色度像素点对应的所述第一色度像素点的位置和与所述第六色度像素点对应的所述第二色度像素点的位置的信息；
根据所述相位采样信息确定所述第一色度像素点和所述第二色度像素点。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述对所述第二重建块的色度分量进行上采样以得到目标重建块，包括：
获取所述第五色度像素点的第一权重值和所述第六色度像素点的第二权重值；
根据所述第一权重值和所述第二权重值对所述第五色度像素点的色度值和所述第六色度像素点的色度值进行反加权处理以得到所述第一色度像素点的色度值。
将所述第六色度像素点的色度值确定为所述第二色度像素点的色度值。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述获取所述第五色度像素点的第一权重值和所述第六色度像素点的第二权重值，包括：
解码以得到权重信息，所述权重信息包括用于指示所述第一权重值和所述第二权重值的信息；
根据所述权重信息获取所述第一权重值和所述第二权重值的信息。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述获取所述第五色度像素点的第一权重值和所述第六色度像素点的第二权重值，包括：
获取所述第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；
根据所述第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取所述第一权重值和所述第二权重值。
18.根据权利要求13-17中任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述第二重建块的色度分量进行上采样以得到目标重建块，包括：
获取所述目标重建块的亮度分量中的目标亮度像素点的4个亮度相邻点，所述目标亮度像素点与目标色度像素点对应，所述4个亮度相邻点与所述目标重建块的色度分量中的4个色度相邻点对应，所述4个色度相邻点分别位于所述目标色度像素点的上方、下方、左侧或右侧，且所述4个色度相邻点的色度值已得到；
获取所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值；
根据所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值获取所述目标色度像素点的色度值，所述目标色度像素点是所述第三色度像素点或者所述第四色度像素点。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值获取所述目标色度像素点的色度值，包括：
分别计算所述目标亮度像素点的亮度值与所述4个亮度相邻点的亮度值的差值；
根据所述目标亮度像素点的亮度值与所述4个亮度相邻点的亮度值的差值获取4个权重值；
根据所述4个权重值对所述4个色度相邻点的色度值进行加权处理以得到所述目标色度像素点的色度值。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值获取所述目标色度像素点的色度值，包括：
当所述目标亮度像素点的周围存在亮度边界或者所述目标色度像素点的周围存在色度边界时，获取所述4个亮度相邻点中与所述目标亮度像素点亮度相似的亮度相邻点的第一个数；
根据所述第一个数获取所述目标色度像素点的色度值。
21.根据权利要求13-20中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
当得到相位采样信息时，获取目标色度像素点的色度值与所述第一色度像素点的色度值的差值，所述目标色度像素点为所述第三色度像素点或所述第四色度像素点；
当所述差值大于第三阈值时，将所述第一色度像素点的色度值作为所述目标色度像素点的色度值。
22.根据权利要求13-21中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标重建块的第二色度分量中的第七色度像素点、第八色度像素点、第九色度像素点和第十色度像素点是基于所述第二重建块的第二色度分量中的第十一色度像素点和第十二色度像素点得到的。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一色度分量为U分量，所述第二色度分量为V分量；或者，所述第一色度分量为V分量，所述第二色度分量为U分量。
24.一种编码装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于，获取待处理的图像块，所述图像块的尺寸为2×2，且所述图像块的采样格式为YUV4:4:4；
处理模块，用于对所述图像块的色度分量进行下采样以得到第一图像块，所述第一图像块的采样格式为YUV4:2:2，且所述第一图像块的第一色度分量中的第一色度像素点和第二色度像素点是基于所述图像块的第一色度分量中的4个像素点中的第三色度像素点和第四色度像素点得到的；对所述第一图像块的色度分量进行拆分以得到第二图像块和UV11图像块，所述第二图像块的采样格式为YUV4:2:0；
基本层编码模块，用于对所述第二图像块进行编码以得到基本层码流；
增强层编码模块，用于对所述UV11图像块进行编码以得到增强层码流。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述第三色度像素点和第四色度像素点是根据n1的取值确定的，所述n1是根据所述4个像素点的色度值确定的，所述n1表示所述图像块的第一色度分量的色度的种类，所述n1为正整数。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，当n1＝1、n1＝3或者n1＝4时，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中的预先设定位置的2个像素点；
当n1＝2时，所述第三色度像素点是所述4个像素点中的预先设定位置的像素点，所述第四色度像素点是所述4个像素点中与所述第三色度像素点的色度值之差最大的像素点。
27.根据权利要求25或26所述的装置，其特征在于，n1是基于N确定的，N为所述4个像素点两两之间的色度值之差中大于第一阈值的色度值之差的个数：
当N＝0时，n1＝1；
当0＜N≤4时，n1＝2；
当N＝5时，n1＝3；
当N＝6时，n1＝4。
28.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中色度值之差最大的2个像素点。
29.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述第三色度像素点和所述第四色度像素点是所述4个像素点中处于对角位置上的2个像素点。
30.根据权利要求24-29中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于获取所述第三色度像素点对应的第一权重值和所述第四色度像素点对应的第二权重值；根据所述第一权重值和所述第二权重值对所述第三色度像素点的色度值和所述第四色度像素点的色度值进行加权处理以得到所述第一色度像素点的色度值；将所述第四色度像素点的色度值确定为所述第二色度像素点的色度值。
31.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于获取所述图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；根据所述图像块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取所述第一权重值和所述第二权重值。
32.根据权利要求24-31中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理模块，还用于对相位采样信息进行编码，其中所述相位采样信息包括用于指示所述第三色度像素点的位置和所述第四色度像素点的位置的信息。
33.根据权利要求30或31所述的装置，其特征在于，所述处理模块，还用于对权重信息进行编码，其中，所述权重信息包括用于指示所述第一权重值和所述第二权重值的信息。
34.根据权利要求24-33中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一图像块的第二色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点是基于所述图像块的第二色度分量中的4个像素点中的第七色度像素点和第八色度像素点得到的。
35.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，所述第一色度分量为U分量，所述第二色度分量为V分量；或者，所述第一色度分量为V分量，所述第二色度分量为U分量。
36.一种解码装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取基本层码流和增强层码流；
基本层解码模块，用于解析所述基本层码流以得到第一重建块，所述第一重建块的尺寸为2×2，且所述第一重建块的采样格式为YUV4:2:0；
增强层解码模块，用于解析所述增强层码流以得到UV11重建块；
处理模块，用于将所述第一重建块和所述UV11重建块组合以得到第二重建块，所述第二重建块的采样格式为YUV4:2:2；对所述第二重建块的色度分量进行上采样以得到目标重建块，所述目标重建块的采样格式为YUV4:4:4，且所述目标重建块的第一色度分量中的第一色度像素点、第二色度像素点、第三色度像素点和第四色度像素点是基于所述第二重建块的第一色度分量中的第五色度像素点和第六色度像素点得到的。
37.根据权利要求36所述的装置，其特征在于，所述处理模块，还用于解码以得到相位采样信息，所述相位采样信息包括用于指示与所述第五色度像素点对应的所述第一色度像素点的位置和与所述第六色度像素点对应的所述第二色度像素点的位置的信息；根据所述相位采样信息确定所述第一色度像素点和所述第二色度像素点。
38.根据权利要求36或37所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于获取所述第五色度像素点的第一权重值和所述第六色度像素点的第二权重值；根据所述第一权重值和所述第二权重值对所述第五色度像素点的色度值和所述第六色度像素点的色度值进行反加权处理以得到所述第一色度像素点的色度值；将所述第六色度像素点的色度值确定为所述第二色度像素点的色度值。
39.根据权利要求38所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于解码以得到权重信息，所述权重信息包括用于指示所述第一权重值和所述第二权重值的信息；根据所述权重信息获取所述第一权重值和所述第二权重值的信息。
40.根据权利要求38所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于获取所述第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值；根据所述第二重建块的亮度分量中的4个像素点的亮度值的分布获取所述第一权重值和所述第二权重值。
41.根据权利要求36-40中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于获取所述目标重建块的亮度分量中的目标亮度像素点的4个亮度相邻点，所述目标亮度像素点与目标色度像素点对应，所述4个亮度相邻点与所述目标重建块的色度分量中的4个色度相邻点对应，所述4个色度相邻点分别位于所述目标色度像素点的上方、下方、左侧或右侧，且所述4个色度相邻点的色度值已得到；获取所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值；根据所述目标亮度像素点的亮度值和所述4个亮度相邻点的亮度值获取所述目标色度像素点的色度值，所述目标色度像素点是所述第三色度像素点或者所述第四色度像素点。
42.根据权利要求41所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于分别计算所述目标亮度像素点的亮度值与所述4个亮度相邻点的亮度值的差值；根据所述目标亮度像素点的亮度值与所述4个亮度相邻点的亮度值的差值获取4个权重值；根据所述4个权重值对所述4个色度相邻点的色度值进行加权处理以得到所述目标色度像素点的色度值。
43.根据权利要求41所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于当所述目标亮度像素点的周围存在亮度边界或者所述目标色度像素点的周围存在色度边界时，获取所述4个亮度相邻点中与所述目标亮度像素点亮度相似的亮度相邻点的第一个数；根据所述第一个数获取所述目标色度像素点的色度值。
44.根据权利要求36-43中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理模块，还用于当得到相位采样信息时，获取目标色度像素点的色度值与所述第一色度像素点的色度值的差值，所述目标色度像素点为所述第三色度像素点或所述第四色度像素点；当所述差值大于第三阈值时，将所述第一色度像素点的色度值作为所述目标色度像素点的色度值。
45.根据权利要求36-44中任一项所述的装置，其特征在于，所述目标重建块的第二色度分量中的第七色度像素点、第八色度像素点、第九色度像素点和第十色度像素点是基于所述第二重建块的第二色度分量中的第十一色度像素点和第十二色度像素点得到的。
46.根据权利要求45所述的装置，其特征在于，所述第一色度分量为U分量，所述第二色度分量为V分量；或者，所述第一色度分量为V分量，所述第二色度分量为U分量。
47.一种编码器，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，耦合到所述处理器并存储由所述处理器执行的程序，其中所述程序在由所述处理器执行时，使得所述编码器执行根据权利要求1-12任一项所述的方法。
48.一种解码器，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，耦合到所述处理器并存储由所述处理器执行的程序，其中所述程序在由所述处理器执行时，使得所述解码器执行根据权利要求13-23任一项所述的方法。
49.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序代码，当其由计算机设备执行时，用于执行根据权利要求1-23任一项所述的方法。
50.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括根据权利要求1-23任一项所述的方法编码的比特流。
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