CN1925619A - 视频编码和解码的装置和方法及其记录介质 - Google Patents

视频编码和解码的装置和方法及其记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种帧内预测编码和解码的装置及其方法，以便改进压缩效率。视频编码方法包括：基于输入视频的空间特性将输入视频划分为多个子平面；对所述多个子平面中的至少第一子平面执行帧内预测编码、以及基于帧内预测编码的第一子平面对所述多个子平面中的至少第二子平面执行帧间预测编码。

Description

视频编码和解码的装置和方法及其记录介质
技术领域
构成本发明的方法和装置涉及视频压缩编码，更具体地说，涉及一种改善视频压缩效率的视频预测方法以及使用该视频预测方法进行视频编码和解码的装置和方法。
背景技术
在众所周知的诸如运动图像专家组MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 Visual、H.261、H.263和H.264的视频压缩标准中，一般将图像划分为用于视频编码的多个宏块。在H.264编码器的情况中，在每个宏块以帧间预测和帧内预测可用的所有编码模式进行编码后，比较宏块编码所需的比特率和编码模式中原始宏块和解码的宏块之间的失真率(rate-distortion，RD)成本。然后，根据比较的结果选择合适的编码模式，以及用所选的编码模式对宏块进行编码。
在帧内预测中，使用像素的像素值计算将被编码的宏块的预测值，该像素与将被编码的宏块空间相邻，以及代替参考基准图像，对所述预测值和像素值之间的差进行编码，以便编码当前图像的宏块。
图1说明了根据相关技术的用于帧内预测当前宏块a5的先前宏块。
参考图1，先前宏块a1、a2、a3和a4用于帧内预测当前宏块a5。根据光栅扫描方案，左右和上下扫描在图像中包括的宏块。因此，在当前宏块a5之前已经扫描和编码了先前宏块a1、a2、a3和a4。
因为没有已经编码用×标记的宏块，所以它们不能被用于当前宏块a5的预测编码。由于用○标记的宏块与当前宏块a5具有低的相关性，所以它们不被用于当前宏块a5的预测编码。在已经进行离散余弦变换和量化之后，对先前宏块a1、a2、a3和a4进行反量化和反离散余弦变换，且然后进行重建。
图2是用于解释根据相关技术的在H.264的帧内4×4模式中使用的相邻像素的参考图。
参考图2，小写字母a至p指示将被预测的4×4块的像素，而位于4×4块左侧的上方和上面的大写字母A至M指示帧内预测4×4块所需的相邻采样或像素，其已经被编码和重建。
图3说明了根据相关技术的用在H.264中的帧内4×4模式。
参考图3，帧内4×4模式包括总共9个预测模式，即，直流(DC)模式、垂直模式、水平模式、左向下倾斜模式、右向下倾斜模式、垂直向左模式、垂直向右模式、水平向上模式、和水平向下模式。在帧内4×4模式中，从相邻宏块的像素A至M预测像素a至p的像素值。在编码器中，压缩效率随着用于帧内预测选择的编码模式而改变。为了选择最佳的编码模式，以所有可能的编码模式执行块的预测，使用编码模式的预定成本函数计算成本，并且为了编码选择具有最小成本的编码模式。
然而，仍然需要能够改善压缩效率以向用户提供高质量的视频的编码方法。
发明内容
本发明提供了一种帧内预测编码和解码的装置和方法，以便改善传统I图像的帧内预测中的压缩效率。
根据本发明的一个方面，提供了一种视频编码方法，其包括：基于输入视频的空间特性将输入视频划分为多个子平面(sub-plane)；对多个子平面中的至少一个子平面执行第一帧内预测编码；以及基于第一帧内预测编码的至少一个子平面对多个子平面中的剩余子平面的至少一个执行帧间预测编码。
视频编码方法还可以包括：确定输入视频的空间特性；基于所确定的空间特性来选择子平面类型；以及产生指示所选择的子平面类型的信息。
所述选择子平面类型可以包括选择多个子平面类型中的一个，以及根据多个子平面类型划分的多个子平面具有不同的方向性。
输入视频的空间特性可以指示输入视频的方向性。如果输入视频在水平方向上比在垂直方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面。如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/IS和M＝H/I(I≥1和S≥2)。
输入视频的空间特性可以指示输入视频的方向性。如果输入视频在垂直方向上比在水平方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面。如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/IS(I≥1和S≥2)。
输入视频的空间特性可以指示输入视频的方向性。如果输入视频在水平方向和垂直方向这两者上都具有变化，则所选择的子平面类型是N×M子平面。如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/I(I≥2)。
所述视频编码方法还可以包括对第一帧内预测编码的至少一个子平面和帧间预测编码的至少一个子平面执行平均信息量编码，其中执行平均信息量编码使用基于输入视频的空间特性所选择的扫描方法。
所述划分输入视频为多个子平面可以包括二次采样输入视频。
对划分的子平面中的至少一个平面执行帧内预测编码可以包括：对所有划分的子平面执行帧内预测编码；比较多个帧内预测编码的子平面的成本；以及基于比较结果选择用于帧内预测的子平面中的一个。
输入视频可以是图像。
视频编码方法还可以包括：基于输入视频的空间特性选择多个扫描方法中的一个，以用于第一帧内预测编码的至少一个子平面或帧间预测编码的至少一个子平面的平均信息量编码；使用所选择的扫描方法执行平均信息量编码；以及产生模式信息，该模式信息包括子平面类型信息、指示第一帧内预测编码的至少一个子平面的信息、有关帧间预测编码的信息、和指示所选择的扫描方法的信息中的至少一个，以及将所产生的模式信息插入到比特流的图像的首标中。
所述子平面类型信息可以包括有关帧内预测编码的至少一个子平面的数量、方向性、和大小中的至少一个的信息。
根据本发明的另一方面，提供了一种视频编码器，包括：视频划分单元、帧内预测单元、和帧间预测单元。视频划分单元基于输入视频的空间特性将输入视频划分为多个子平面。帧内预测单元对划分的子平面中的至少一个子平面执行帧内预测编码。帧间预测单元基于帧内预测编码的子平面对多个子平面的剩余子平面中的至少一个子平面执行帧间预测编码。
根据本发明的再一方面，提供了一种视频解码方法，包括：接收编码的比特流，该比特流包括通过对基于输入视频的空间特性从输入视频划分的多个子平面中的至少一个子平面执行帧内预测编码和基于所述帧内预测编码的至少一个子平面对多个子平面的剩余子平面中的至少一个执行帧间预测编码而获得的视频数据；从所接收的比特流中提取视频数据；对包括在所提取的视频数据中的帧内预测编码的至少一个子平面执行帧内预测解码；以及基于帧内预测解码的至少一个子平面对帧间预测编码的至少一个子平面执行帧间预测解码。
所述视频解码方法还可以包括重建帧内预测解码的至少一个子平面和帧间预测解码的至少一个子平面以重建所述输入视频。
使用基于输入视频的空间特性从多个扫描方法中选择的扫描方法可以平均信息量编码所接收的比特流，并且所编码的比特流还可以包括模式信息，该模式信息包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的至少一个子平面的信息、有关帧间预测编码的信息和指示所选择的扫描方法的信息中的至少一个。
所述子平面类型信息可以包括有关帧内预测编码的至少一个子平面的数量、方向性和大小中的至少一个的信息。
所述视频解码方法还可以包括从所提取的视频数据中构建多个子平面。
所接收的比特流还可以包括模式信息，并且所述视频解码方法还可以包括对所接收的比特流执行平均信息量解码，其中使用模式信息指定的扫描方法可以执行所述平均信息量解码。
所述编码的比特流还可以包括模式信息，所述模式信息可以包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的至少一个子平面的信息、有关帧间预测编码的信息、和指示所选择的扫描方法的信息中的至少一个，以及可以从所接收的比特流的图像的首标中提取所述模式信息。
根据本发明的再一方面，提供了一种视频解码器，包括：平均信息量解码单元、帧内预测解码单元和帧间预测解码单元。平均信息量解码单元接收编码的比特流以及从所接收的比特流中提取视频数据，其中该比特流包括通过对基于输入视频的空间特性从输入视频划分的多个子平面中的至少一个子平面执行帧内预测编码和基于所述帧内预测编码的至少一个子平面对多个子平面的剩余子平面中的至少一个子平面执行帧间预测编码而获得的视频数据。帧内预测解码单元对包括在所提取的视频数据中的帧内预测编码的至少一个子平面执行帧内预测解码。帧间预测解码单元基于帧内预测解码的至少一个子平面对帧间预测编码的至少一个子平面执行帧间预测解码。
根据本发明的再一方面，提供了一种计算机可读记录介质，其上记录有用于视频编码方法的程序。该视频编码方法包括：基于输入视频的空间特性将输入视频划分为多个子平面；对所划分的多个子平面中的至少一个子平面执行帧内预测编码；以及基于所述帧内预测编码的至少一个子平面对多个子平面的剩余子平面中的至少一个子平面执行帧间预测编码。
根据本发明的再一方面，提供一种计算机可读记录介质，其上记录有用于视频解码方法的程序。该视频解码方法包括：接收编码的比特流，该比特流包括通过对基于输入视频的空间特性从输入视频划分的多个子平面中的至少一个子平面执行帧内预测编码和基于所述帧内预测编码的至少一个子平面对多个子平面的剩余子平面中的至少一个子平面执行帧间预测编码而获得的视频数据；从所接收的比特流中提取视频数据；对包括在所提取的视频数据中的帧内预测编码的至少一个子平面执行帧内预测解码；以及基于帧内预测解码的至少一个子平面对帧间预测编码的至少一个子平面执行帧间预测解码。
附图说明
本发明的上述和其他方面通过参考附图详细描述其示例性实施例而将变得更显而易见，其中：
图1说明了根据相关技术的用于当前宏块的帧内预测的先前宏块；
图2是用于解释根据相关技术的在H.264的帧内4×4模式中使用的相邻像素的参考图；
图3说明了根据相关技术的在H.264中使用的帧内4×4模式；
图4是根据本发明示例性实施例的子平面预测编码器的方框图；
图5A至5C说明了根据本发明示例性实施例划分的子平面类型的示例；
图6A至6E是用于解释根据本发明示例性实施例的将视频划分为子平面的视图；
图7说明了根据本发明示例性实施例的将352×288普通中间格式(CIF)图像划分为两个176×288子平面；
图8是说明根据本发明示例性实施例的由子平面编码单元执行的子平面预测的流程图；
图9是根据本发明示例性实施例的视频编码器的方框图；
图10A和10B说明了应用于本发明的扫描方法的示例；
图11是根据本发明示例性实施例的子平面预测解码器的方框图；
图12是说明了由图11的子平面编码单元和视频重建单元执行的子平面预测解码的示例性流程图；
图13是说明根据本发明示例性实施例的子平面预测解码方法的流程图；
图14是说明根据本发明示例性实施例的视频解码器的方框图；和
图15是说明根据本发明示例性实施例的视频解码方法的流程图。
具体实施方式
图4是根据本发明示例性实施例的子平面预测编码器的方框图。
参考图4，根据本发明示例性实施例的帧内预测编码器包括空间特性确定单元410、视频划分单元412、子平面编码单元420、模式信息产生单元422、变换单元430、量化单元440、平均信息量编码单元450、反量化单元460和反变换单元470。子平面编码单元420包括图4中没有说明的帧内预测单元和帧间预测单元。
以下，将参考图5A至图8来说明根据本发明的示例性实施例的帧内预测编码方法。
空间特性确定单元410确定输入视频(例如，图像)的空间特性。输入视频的空间特性可以基于有关输入视频的方向性的信息、有关输入视频中是否存在边缘的信息和有关边缘的方向性的信息来确定。
在本发明的当前示例性实施例中，输入视频的方向性可以通过将输入视频划分为具有不同方向性的子平面类型(例如，具有如图5A至5C所示的不同大小和不同方向性的子平面)和获得子平面之间的差来确定。换句话讲，当通过水平取样输入视频获得的如图5A所示的子平面1和子平面2之间的差是最小时，空间特性确定单元410确定输入视频具有水平的方向性。
输入视频的空间特性也可以基于有关在输入视频中是否存在边缘的信息和有关边缘的方向性的信息来确定。例如，当在输入视频中存在边缘和边缘具有垂直的方向性时，空间特性确定单元410确定输入视频具有垂直的方向性。
一旦如上所述确定了输入视频的空间特性，所划分的子平面的类型，即，所划分的子平面的形状、数量和大小就基于输入视频的输入空间特性来确定。例如，当输入视频是在具有大小为352×288的普通中间格式(CIF)中并且在水平方向和垂直方向这两者中都具有多的相关性时，将其划分为四个176×144子平面。当输入视频仅在水平方向上具有多的相关性时，其被水平地二次采样并由此被划分为两个176×288子平面。当输入视频仅在垂直方向上具有多的变化时，其被垂直二次采样并由此被划分为两个352×144子平面。
用户也可以对输入视频的空间特性进行输入。输入视频也可以不仅被划分为图5A至图5C所示的子平面类型，而且在不改变输入视频的空间特性的范围内也可以被划分为各种大小和形状的子平面。
视频划分单元412二次采样预定大小的输入视频，例如，图像，以及将所述图像划分为预定数量的子平面。例如，当输入视频是在CIF中时，其可以被划分为如图5A所示的两个176×288子平面、如图5B所示的四个176×144子平面、或如图5C所示的两个352×144子平面。尽管在本发明的当前示例性实施例中对图像二次采样和将其划分为多个子平面，但是也能将本发明应用于划分预定大小的块的情况中。
图5A至5C说明了根据本发明示例性实施例的划分的子平面类型的示例。在图5A中，对输入视频水平地二次采样以获得两个子平面。在图5B中，对输入视频二次采样以获得四个子平面。在图5C中，对输入视频垂直二次采样以获得两个子平面。
图6A至6E是用于解释根据本发明的示例性实施例的输入视频被划分为子平面的视图。
在图6A中，将四个相邻像素划分为不同的子平面。在图6B中，将两个水平相邻像素划分为不同的子平面。在图6C中，将两个垂直相邻像素划分为不同的子平面。在图6D中，将两个对角相邻像素包括在相同的子平面中以及将水平和垂直相邻像素划分为不同的子平面。在图6E中，将九个相邻像素划分为不同的子平面。将水平、垂直和对角相隔2个像素的像素包括在相同的子平面中。
图7说明了将352×288CIF图像划分为两个176×288子平面。
子平面编码单元420的帧内预测单元选择由视频划分单元412划分的多个子平面中的一个并且对所选的子平面执行帧内预测。可以以下面的方式执行子平面的选择，即，选择预定位置处的子平面或者对多个子平面中的每个子平面执行帧内预测和选择具有最小成本的子平面。帧内预测可以根据传统的帧内预测方法来执行，并且将不提供其详细的说明。
类似地，在对其他子平面执行帧内预测后，确定子平面的成本。比较子平面的成本和确定具有最小成本的子平面作为用于帧内预测的子平面。
此处，使用各种方法能计算成本。例如，可以使用诸如绝对差总和(SAD)成本函数、绝对转换差总和(SATD)成本函数、平方差总和(SSD)成本函数、绝对差总和(MAD)成本函数和拉格朗日成本函数之类的成本函数。
尽管在本发明的当前示例性实施例中对多个划分的子平面执行帧内预测编码，但是至少一个子平面，例如，四个划分的子平面当中的两个子平面可以被首先帧内预测编码，而其他两个子平面可以被帧间预测以改善压缩效率。
接着，子平面编码单元420的帧间预测单元使用作为参考子平面的帧内预测的子平面对剩余的子平面执行帧间预测。例如，当已经帧内预测了子平面1时，使用作为参考子平面的子平面1对子平面2执行帧间预测。
此处，在帧内预测后，被用作参考子平面的帧内预测的子平面已经被帧内预测解码。或者，用作参考子平面的帧内预测的子平面可以是没有帧内预测编码的原始子平面。
应用于本发明示例性实施例的帧间预测方法类似于传统的帧间预测方法，除了使用参考子平面而不是参考图像，并且使用具有小范围的运动矢量来执行运动估计和压缩。在根据本发明示例性实施例的帧间预测中，最类似于当前子平面的参考子平面的位置由运动矢量指示，并且对在该位置处的参考子平面的取样和当前子平面的取样之间的差进行编码。
由此，子平面编码单元420还可以包括用于帧间编码的运动估计和补偿单元。
由于在本发明当前示例性实施例中的子平面通过基于输入视频的空间特性(例如，如图5A和6A所示的输入视频的方向性)划分输入视频而获得，所以二次采样具有高的关联性并且改进了根据帧间预测的压缩效率。
在本发明的当前示例性实施例中，对单个子平面或从多个子平面中选择的子平面执行帧内预测，而使用作为参考子平面的所选子平面来对其他子平面执行帧间预测。然而，在对单个子平面或从多个子平面中选择的子平面执行帧内预测以及对其他子平面执行帧间预测后，选择具有最小成本的组和。此外，可以将使用帧内预测和帧间预测的其他组合的预测方法应用于划分的子平面。
尽管在本发明示例性实施例中将被帧内预测编码的子平面或帧内预测编码的和解码的子平面被用作在帧间预测编码中的参考子平面，但是不仅使用将被帧内预测编码子平面而且使用先前帧间预测编码的和解码的子平面作为参考子平面可以来执行帧间预测编码。
转换单元430和量化单元440对帧内预测的和帧间预测的子平面执行转换和量化。转换单元430和量化单元440以与传统的视频编码器中的那些的相同方式工作，将不提供其详细说明。转换单元430和量化单元440可以不包括在根据本发明示例性实施例的帧内预测编码器中。
模式信息产生单元422将有关确定的帧内预测模式的信息传送到平均信息量编码单元450，并且平均信息量编码单元450将模式信息插入将被编码的比特流的首标中。当由视频划分单元412划分的视频是图像时，将模式信息掺入图像中，即，图像的首标。模式信息包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的子平面的信息和有关帧间预测编码方法的信息。子平面内型信息包括诸如划分的子平面的方向性、大小或数量的信息。
反量化单元460和反变换单元470对变换的和量化的数据执行反量化和反变换并输入结果数据到子平面编码单元420。将输入到子平面编码单元420数据用于子平面编码单元420中随后的子平面的帧内预测或帧间预测。反量化单元460和反变换单元470以与传统的视频编码器中的那些的相同方式工作，将不提供其详细说明。当在根据本发明示例性实施例的帧内预测编码器中不包括转换单元430和量化单元440时，反量化单元460和反变换单元470也可以不被包括在帧内预测编码器中。
图8是说明根据本发明的示例性实施例的由图4的子平面编码单元420执行的子平面预测的流程图。
在操作820中，输入视频，例如图像基于图像的空间特性被二次采样并被划分为预定数量的子平面。例如，将画面划分为如图5A所示的两个176×288子平面、划分为如图5B所示的四个176×144子平面或划分为如图5C所示的两个352×144子平面。
在操作840中，对至少一个划分的子平面执行帧内编码。此时，可以这样的方式进行子平面的选择，即，选择预定位置处的子平面或对每个划分的子平面执行帧内预测并且选择具有最小成本的子平面。
在操作860中，使用在操作840中帧内预测的子平面作为参考自平面执行帧间预测。可以以所划分的子平面或在划分的子平面中包括的16×8、8×16、8×8或4×4块为单位执行帧间预测。
尽管在本发明的当前示例性实施例中使用将被帧内预测编码的子平面或者帧内预测编码的和解码的子平面作为参考自平面来执行帧间预测编码，但是，不仅可以使用将被帧内预测编码的子平面或者帧内预测编码的和解码的子平面而且可以使用先前帧间预测编码和解码的子平面作为参考平面来执行帧间预测编码。
此外，可以产生有关在操作820至860执行的帧内预测和帧间预测以及划分为子平面的模式信息，并且在平均信息量编码中可以将所产生的模式信息插入比特流中。
对帧内预测的子平面和帧间预测的子平面执行转换和量化。
图9是根据本发明的示例性实施例的视频编码器的方框图。
参考图9，根据本发明示例性实施例的视频编码器900包括运动估计单元910、运动补偿单元912、帧内预测单元914、子平面预测单元916、模式信息产生单元918、键法单元920、加法单元922、转换单元930、量化单元940、平均信息量编码单元950、反量化单元960、反变换单元970、过滤(filtering)单元980和帧存储器990。
在此，除子平面预测单元916、模式信息产生单元918和平均信息量编码单元950以外的其他功能单元以与传统的视频编码器中的那些相同的方式工作，例如，H.264编码器，将不提供对其的详细说明。
子平面预测单元916对应于图4的空间特性确定单元410、视频划分单元412和子平面编码单元420，而平均信息量编码单元950对应于图4的平均信息量编码单元450。
模式信息产生单元918确定输入视频的帧内预测是否将被执行传统的帧内预测的帧内预测单元914或被执行图8所示的子平面预测的子平面预测单元916确定，产生有关所选模式的模式信息，以及将模式信息传送到平均信息量编码单元950。模式信息产生单元918比较根据帧内预测单元914的成本和子平面预测单元916中的成本来确定预测模式。
图10A和10B说明了应用于本发明的扫描方法的示例。
图10A说明了垂直取样扫描方法，而图10B说明了水平取样扫描方法。在本发明示例性实施例中，基于输入视频的特性将输入视频划分为预定类型的子平面，并且选择预定扫描方法来扫描通过对划分的子平面执行帧内预测获得的视频数据。换句话讲，根据从输入视频划分的子平面的类型使当地使用扫描方法。当将输入视频的每个图像划分为多个子平面时，可以将有关所选的扫描方法的信息插入每个图像中。
图11是根据本发明的示例性实施例的子平面预测解码器的方框图。
参考图11，子平面预测解码器包括平均信息量解码单元1110、反量化单元1120、反转换单元1130、子平面解码单元1140和视频重建单元1150。反量化单元1120和反变换单元1130以与传统的视频解码器中的那些相同的方式工作，例如，H.264视频解码器，将不提供对其的详细说明。子平面解码单元1140包括图11中未示出的帧内预测单元和帧间预测单元。
平均信息量解码单元1110接收编码的比特流，对所接受的比特流执行平均信息量解码以提取使屏数据，以及同时将所提取的视频数据传送到反量化单元1120，并且将从比特流中提取的模式信息传送到子平面解码单元1140。模式信息包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的子平面的信息、有关帧键预测编码方法的信息。
模式信息还可以包括有关扫描方法的信息。
此处，所接收的比特流包括通过对根据输入视频的空间特性从预定大小的输入视频划分的至少一个子平面执行帧内预测和基于帧内预测的子平面对其他子平面的至少一个子平面执行帧间预测而获得的视频数据。
反量化单元1120和反变换单元1130对所提取的视频数据执行反量化和反变换。当所提取的视频数据没有被量化和变换时，在子平面预测解码器中可以不包括反量化单元1120和反变换单元1130。
子平面解码单元1140基于输入模式信息对反变换的视频数据执行根据本发明示例性实施例的子平面预测解码。
当输入模式信息指示在编码器中输入视频，例如CIF视频被划分为两个176×288子平面，对子平面1执行帧内预测，而对子平面2使用子平面1作为参考子平面来执行帧间预测，以下对当前的宏块执行帧内预测解码。
在本发明当前的示例性实施例中，模式信息包括用于解码的所有信息，但是在编码器和解码器中共享包括有关所有预测模式的信息的预测模式表，并且仅可以传送指定预测模式表的索引。
图12是由图11的子平面编码单元1140和视频重建单元1150执行的子平面预测解码的示例性流程图。
在操作1220中，为了在子平面预测模式中进行解码，子平面，例如，176×288子平面、176×144子平面和352×144子平面中的一个根据子平面类型而构建。
接着，操作1240中，对由编码器进行帧内预测编码的子平面1执行帧内预测解码。例如，以类似于传统方法的方式、使用相邻编码和解码的宏块的采样、在子平面中产生预测采样，并且增加从预测采样中获得的输入残数(input residue)和预测值，从而重建子平面1。
当完成子平面1的解码时，在操作1160中，使用已经解码的的子平面1作为参考自平面来执行帧间预测解码。例如，当在180×288子平面的多个单元中执行帧间预测编码时，使用运动矢量对参考子平面执行运动补偿以获得预测子平面和输入残数，并且增加从预测子平面获得的预测值以获得重建值，从而重建子平面2。
接着，根据子平面解码单元1140获得的子平面重建原始视频块(参看图13的操作1380)。在本发明当前的示例性实施例中，将帧内预测解码的子平面1和帧间预测解码的子平面2重建为单个图像。换句话讲，当原始视频块是图像时，根据原始宏块的像素顺序重排划分为子平面的像素，从而重建图像。
图13是说明由子平面编码单元1140和视频重建单元1150执行的子平面预测解码的流程图。
在操作1320中，解析包括在输入比特流中的图像的首标以提取视频数据。当诸如编码器中的子平面类型信息和有关帧内预测和帧间预测的信息的模式信息被包括在输入比特流中时，可以与视频数据一起提取模式信息。为辽方便解释，以下的说明将限于对将被解码的当前图像执行子平面预测解码的情况。
此处，输入比特流包括通过对基于输入视频的空间特性(例如，输入视频的方向性)从输入视频划分的多个子平面中的至少一个字平面执行帧内预测，以及基于帧内预测的子平面、对其他子平面中的至少一个子平面执行帧间预测编码。
在操作1340中，对在划分的子平面中的帧内预测编码的子平面执行解码。可以基于所提取的模式信息、对帧内预测编码的子平面执行解码。当在比划分的子平面小的单元中执行帧内预测解码时，在帧内预测解码后也可以额外地要求重建子平面的处理。
在操作1360中，参考解码的子平面对其他子平面执行帧间预测解码。可以给予所提取的模式信息对帧内预测编码的子平面进行解码。在本发明当前的示例性实施例中，使用帧内预测解码的子平面作为参考子平面来对其他子平面执行帧间预测解码，但是基于先前的帧间预测解码的子平面可以执行帧间预测解码。
在操作1380中，视频，例如图像根据帧内预测解码的子平面和帧间预测解码的子平面来重建。
当所提取的视频数据被变换和量化时，操作1320还可以包括对所提取的视频数据之反量化和反变换的处理。
图14是说明根据本发明的示例性实施例的视频解码器的方框图。
参考图14，视频解码器包括平均信息量解码器1410、反量化单元1420、反变换单元1430、运动补偿单元1440、帧内预测单元1450、子平面预测单元1452、模式确定单元1454和过滤单元1470。
除平均信息量解码器1410、子平面预测单元1452和模式确定单元1454以外的其他功能单元以与传统的视频解码器中的那些相同的方式工作，例如，H.264视频解码器，并且将不提供对其的详细说明。
平均信息量解码器1410接收压缩的比特流并对所接收的比特流执行平均信息量解码以提取视频数据和帧内预测模式信息。
反量化单元1420和反变换单元1430对所提取的视频数据执行反量化和反变换。
运动补偿单元1440根据编码的图像类型产生预测块，并且增加预测块和残数Dn′以产生μFn′。μFn′通过过滤单元1770以产生重建图像Fn′。
当平均信息量解码器1410提取的模式信息指示传统的帧内预测模式时，帧内预测单元1450以与传统的视频解码器执行的相同方式对输入视频数据执行帧内预测解码。
当所提取的帧内预测模式信息指示帧内子平面模式时，如在图11的子平面解码单元1140和视频重建单元1150中，子平面预测单元1452对反变换的视频数据执行帧内预测和重建。为了简化解释，将不提供详细的说明。
模式确定单元1454确定子平面预测单元1452和模式确定单元1454中的哪一个将根据平均信息量解码器1410提取的帧内预测模式信息来处理输入视频数据。
图15是说明根据本发明的示例性实施例的视频解码方法的流程图。
参考图15，在操作1510中，接收压缩的比特流并对其进行平均信息量解码以提取视频数据和帧内预测模式信息。还可以包括对提取的视频数据执行反量化和反变换的处理。
在操作1520中，基于所提取的模式信息构建多个子平面。
在操作1530中，对多个构建的子平面中的至少一个之帧内预测解码。
在操作1540中，参考帧内预测解码的子平面对其他子平面中的至少一个子平面执行帧间预测解码。可以参考帧内预测解码的子平面或先前解码的子平面来执行帧间预测解码。
在操作1550中，重建帧内预测解码的子平面和帧间预测解码的子平面以重建诸如图像的预定大小的视频。
如上所述，根据本发明，基于输入视频的空间特性适当地选择多个子平面类型中的一个，根据所选子平面的类型将输入视频划分为至少一个子平面，以及对划分的子平面执行能够帧内预测或帧间预测，从而改进视频数据的压缩比。
同时，本发明也能够被体现为在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是能够存储计算机系统在其后可以读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括制度存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储设备和载波(通过因特网传送)。计算机可读记录介质也能够被分布在耦合到计算机系统的网络上，以便存储计算机可读代码并以分布方式执行。
在本发明已经参考其示例性实施例特定地被示出和表述的同时，本领域技术人员应当理解在不脱离本发明权利要求和其等价物所定义的精神和范围内可以进行形式和细节的各种变化。
本申请要求在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2005-0079991号、申请日为2005年08月30日的优先权，这里引用其整个公开内容作为参考。

Claims (43)

1.一种视频编码方法，包括：
基于输入视频的空间特性将输入视频划分为多个子平面；
对所述多个子平面的至少第一子平面执行帧内预测编码；以及
基于所述帧内预测编码的第一子平面对所述多个子平面中的至少第二子平面执行帧间预测编码。
2.如权利要求1所述的视频编码方法，还包括：
确定输入视频的空间特性；
基于所确定的空间特性来选择子平面类型；以及
产生指示所选择的子平面类型的信息。
3.如权利要求2所述的视频编码方法，其中，所述选择子平面类型包括选择多个子平面类型中的一个，以及根据所述多个子平面类型划分的所述多个子平面具有不同的方向性。
4.如权利要求1所述的视频编码方法，其中，所述输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在水平方向上比在垂直方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/IS和M＝H/I(I≥1和S≥2)。
5.如权利要求1所述的视频编码方法，其中，所述输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在垂直方向上比在水平方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/IS(I≥1和S≥2)。
6.如权利要求1所述的视频编码方法，其中，所述输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在水平方向和垂直方向这两者上都具有变化，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/I(I≥2)。
7.如权利要求1所述的视频编码方法，还包括对帧内预测编码的第一子平面和帧间预测编码的第二子平面执行平均信息量编码，其中执行平均信息量编码使用基于输入视频的空间特性所选择的扫描方法。
8.如权利要求1所述的视频编码方法，其中，所述划分输入视频为多个子平面包括二次采样输入视频。
9.如权利要求1所述的视频编码方法，其中，对多个子平面中的至少第一子平面执行帧内预测编码包括：
对多个子平面中的每个子平面都执行初始帧内预测编码；
比较多个子平面中的每个子平面的成本；以及
基于成本比较的结果来选择用于帧内预测的第一子平面。
10.如权利要求1所述的视频编码方法，其中，输入视频是图像。
11.如权利要求1所述的视频编码方法，还包括：
基于输入视频的空间特性选择多个扫描方法中的一个，以用于帧内预测编码的第一子平面或帧间预测编码的第二子平面的平均信息量编码；
使用所选择的扫描方法执行平均信息量编码；以及
产生模式信息，该模式信息包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的第一子平面的信息、有关帧间预测编码的信息、和指示所选择的扫描方法的信息中的至少一个；以及
将所产生的模式信息插入到比特流的图像的首标中。
12.如权利要求11所述的视频编码方法，其中，所述子平面类型信息包括有关帧内预测编码的第一子平面的数量、方向性、和大小中的至少一个的信息。
13.一种视频编码器，包括：
视频划分单元，用于基于输入视频的空间特性将输入视频划分为多个子平面；
帧内预测单元，用于对多个子平面中的至少第一子平面执行帧内预测编码；以及
帧间预测单元，用于基于所述帧内预测编码的第一子平面对多个子平面中的至少第二子平面执行帧间预测编码。
14.如权利要求13所述的视频编码器，还包括：空间特性确定单元，用于确定输入视频的空间特性和基于所确定的空间特性来选择子平面类型，其中所述空间特性确定单元选择多个子平面类型中的一个，以及根据多个子平面类型划分的多个子平面具有不同的方向性。
15.如权利要求13所述的视频编码器，其中，输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在水平方向上比在垂直方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/IS和M＝H/I(I≥1和S≥2)。
16.如权利要求13所述的视频编码器，其中，输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在垂直方向上比在水平方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/IS(I≥1和S≥2)。
17.如权利要求13所述的视频编码器，其中，输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在水平方向和垂直方向这两者上都具有变化，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/I(I≥2)。
18.如权利要求13所述的视频编码器，还包括：平均信息量编码单元，用于对帧内预测编码的第一子平面和帧间预测编码的第二子平面执行平均信息量编码，其中该平均信息量编码单元使用基于输入视频的空间特性从多个扫描方法中所选择的扫描方法。
19.如权利要求18所述的视频编码器，其中，所述平均信息量编码单元使用所选择的扫描方法执行平均信息量编码并将模式信息插入到比特流的图像的首标中，该模式信息包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的第一子平面的信息、有关帧间预测编码的信息、和指示所选择的扫描方法的信息中的至少一个。
20.如权利要求19所述的视频编码器，其中，所述子平面类型信息包括有关帧内预测编码的第一子平面的数量、方向性、和大小中的至少一个的信息。
21.一种视频解码方法，包括：
接收编码的比特流，该比特流包括通过对基于输入视频的空间特性从输入视频划分的多个子平面中的至少第一子平面执行帧内预测编码和基于所述帧内预测编码的第一子平面对多个子平面中的至少第二子平面执行帧间预测编码而获得的视频数据；
从所接收的比特流中提取视频数据；
对包括在所提取的视频数据中的帧内预测编码的第一子平面执行帧内预测解码；以及
基于帧内预测解码的至少一个子平面对帧间预测编码的第二子平面执行帧间预测解码。
22.如权利要求21所述的视频解码方法，还包括：重建帧内预测解码的第一子平面和帧间预测解码的第二子平面以重建所述输入视频。
23.如权利要求21所述的视频解码方法，其中，基于输入视频的空间特性使用从多个扫描方法中选择的扫描方法来平均信息量编码所接收的比特流，并且所编码的比特流还包括模式信息，该模式信息包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的第一子平面的信息、有关帧间预测编码的信息和指示所选择的扫描方法的信息中的至少一个。
24.如权利要求23所述的视频解码方法，其中，所述子平面类型信息包括有关帧内预测编码的至少一个子平面的数量、方向性和大小中的至少一个的信息。
25.如权利要求21所述的视频解码方法，还包括从所提取的视频数据中构建多个子平面。
26.如权利要求21所述的视频解码方法，其中，通过二次采样输入视频来获得多个子平面。
27.如权利要求21所述的视频解码方法，其中，输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在水平方向上比在垂直方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/IS和M＝H/I(I≥1和S≥2)。
28.如权利要求21所述的视频解码方法，其中，输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在垂直方向上比在水平方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/IS(I≥1和S≥2)。
29.如权利要求21所述的视频解码方法，其中，输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在水平方向和垂直方向这两者上都具有变化，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/I(I≥2)。
30.如权利要求21所述的视频解码方法，其中，所述输入视频是图像。
31.如权利要求21所述的视频解码方法，其中，所接收的比特流还包括模式信息，并且还包括对所接收的比特流执行平均信息量解码，其中使用模式信息所指定的扫描方法执行所述平均信息量解码。
32.如权利要求21的视频解码方法，其中，所述编码的比特流还包括模式信息，
所述模式信息包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的第一子平面的信息、有关帧间预测编码的信息和指示所选择的扫描方法的信息中的至少一个，以及
从所接收的比特流的图像的首标中提取所述模式信息。
33.一种视频解码器，包括：
平均信息量解码单元，用于接收编码的比特流和从所接收的比特流中提取视频数据，其中该比特流包括通过对基于输入视频的空间特性从输入视频划分的多个子平面中的至少第一子平面执行帧内预测编码和基于所述帧内预测编码的第一子平面对多个子平面中的至少第二子平面执行帧间预测编码而获得的视频数据；
帧内预测解码单元，用于对包括在所提取的视频数据中的帧内预测编码的第一子平面执行帧内预测解码；以及
帧间预测解码单元，用于基于帧内预测解码的至少一个子平面对帧间预测编码的第二子平面执行帧间预测解码。
34.如权利要求33所述的视频解码器，还包括：视频重建单元，用于重建帧内预测解码的第一子平面和帧间预测解码的第二子平面来重建所述输入视频。
35.如权利要求33所述的视频解码器，其中，使用基于输入视频的空间特性从多个扫描方法中选择的扫描方法来平均信息量编码所接收的比特流，并且所编码的比特流还包括模式信息，该模式信息包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的第一子平面的信息、有关帧间预测编码的信息和指示所选择的扫描方法的信息中的至少一个。
36.如权利要求35所述的视频解码器，其中，所述子平面类型信息包括有关帧内预测编码的至少一个子平面的数量、方向性、和大小中的至少一个的信息。
37.如权利要求33所述的视频解码器，其中，输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在水平方向上比在垂直方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/IS和M＝H/I(I≥1和S≥2)。
38.如权利要求33所述的视频解码器，其中，输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在垂直方向上比在水平方向上具有较少的连续性，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/IS(I≥1和S≥2)。
39.如权利要求33所述的视频解码器，其中，输入视频的空间特性指示输入视频的方向性，
如果输入视频在水平方向和垂直方向这两者上都具有变化，则所选择的子平面类型是N×M子平面，以及
如果输入视频的大小是W×H，则N和W指示水平像素的数量，而M和H指示垂直像素的数量，N＝W/I和M＝H/I(I≥2)。
40.如权利要求33所述的视频解码器，其中，所接收的比特流还包括模式信息，并且平均信息量解码单元使用由模式信息指定的扫描方法对接收的比特流执行平均信息量解码。
41.如权利要求33所述的视频解码器，其中，所述编码的比特流还包括模式信息，
所述模式信息包括子平面类型信息、指示帧内预测编码的第一子平面的信息、有关帧间预测编码的信息和指示所选择的扫描方法的信息中的至少一个，以及
从所接收的比特流的图像的首标中提取所述模式信息。
42.一种计算机可读记录介质，其上记录有用于视频编码方法的程序，该方法包括：
基于输入视频的空间特性将输入视频划分为多个子平面；
对多个子平面的第一子平面执行帧内预测编码；以及
基于所述帧内预测编码的第一子平面对多个子平面中的至少第二子平面执行帧间预测编码。
43.一种计算机可读记录介质，其上记录有用于视频解码方法的程序，该方法包括：
接收编码的比特流，该比特流包括对通过基于输入视频的空间特性从输入视频划分的多个子平面中的至少第一子平面执行帧内预测编码和基于所述帧内预测编码的第一子平面对多个子平面中的至少第二子平面执行帧间预测编码而获得的视频数据；
从所接收的比特流中提取视频数据；
对包括在所提取的视频数据中的帧内预测编码的第一子平面执行帧内预测解码；以及
基于帧内预测解码的第一子平面对帧间预测编码的第二子平面执行帧间预测解码。
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