CN1929611A - 用于视频帧内预测编码和解码的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用于视频帧内预测编码和解码的方法和装置。该方法包括将输入块分成至少2个区域；使用相邻块中的像素对第一区域像素作帧内预测；确定第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，并根据空间特性确定第一区域参考像素，用于预测第二区域中的像素；以及根据所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。该装置包括块分割单元，其将输入块分成至少2个区域；帧内预测单元，其执行帧内预测；以及插值单元，其确定第一区域像素的空间特性，确定参考像素，以及根据第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

Description

用于视频帧内预测编码和解码的方法和装置

技术领域

本发明中的装置和方法涉及视频帧内预测，且尤其涉及在视频帧内预测中，使用当前块的像素信息，通过方向性插值的视频帧内预测编码和解码。

背景技术

H.264/运动图像专家组(MPEG)-4/高级视频编码(AVC)标准为视频压缩标准，其采用多种技术如多参考运动补偿、回路滤波、可变块大小运动补偿、以及上下文自适应二元算术编码(CABAC)，以提高压缩效率。

根据H.264标准，在视频编码时将一幅图像分成若干宏块。在所有帧间预测和帧内预测编码模式下对每个宏块编码后，根据对宏块编码所需的比特率以及原始宏块与解码宏块之间所允许的失真，选择适当的编码模式。之后，在所选择的编码模式下对宏块编码。

在帧内预测中，当对当前图像的宏块编码时，使用与待编码宏块空间上相邻的像素值，计算待编码宏块的预测值参考图像，且对预测值与像素值之差编码，而不再参照参考图像。将帧内预测模式分成适于辉度分量的4×4帧内预测模式、8×8帧内预测模式(变化大时)、16×16帧内预测模式、以及适于色度分量的帧内预测模式。

图1表示根据H.264标准的适于辉度分量的16×16帧内预测模式，且图2表示根据H.264标准的适于辉度分量的4×4帧内预测模式。

参照图1，有4种16×16帧内预测模式，即垂直模式0、水平模式1、直流(DC)模式2、以及平面模式3。参照图2，有9种4×4帧内预测模式，即垂直模式0、水平模式1、DC模式2、对角左下模式3、对角右下模式4、垂直向右模式5、水平向下模式6、垂直向左模式7、以及水平向上模式8。

例如，当在模式0(即图2的垂直模式)下对4×4当前块作预测编码时，用4×4当前块上方相邻像素A至D的像素值预测4×4当前块的像素值。换言之，用像素A的像素值预测4×4当前块第一列中4个像素的像素值，用像素B的像素值预测4×4当前块第二列中4个像素的像素值，用像素C的像素值预测4×4当前块第三列中4个像素的像素值，以及用像素D的像素值预测4×4当前块第四列中4个像素的像素值。之后，获得使用像素A至D预测所得4×4当前块中像素的像素值与原始4×4当前块中所含像素的实际像素值之差，并对它编码。

在遵循H.264标准的视频编码中，按总共13种模式对当前宏块编码，包括4×4帧内预测模式和16×16帧内预测模式，之后在代价最小的编码模式下作帧内预测编码。这意味着在4种16×16帧内预测模式下对当前宏块作帧内预测，并选择代价最小的模式。在9种4×4帧内预测模式下对当前宏块中的每个4×4子块作帧内预测，并为每个子块选择代价最小的模式。将所选择16×16帧内预测模式的代价与所选择4×4帧内预测模式的代价之和作比较，并选择代价最小的模式。

按此，根据相关技术的帧内预测使用从经帧内预测当前块的相邻块中采样的像素，而不是使用当前块中所含像素。因此，当当前块图像与相邻块图像有很大不同时，帧内预测块与实际块之间的差别就大。由于根据相关技术的帧内预测只使用相邻块的像素信息，而不使用待作帧内预测当前块的像素信息，预测和编码效率受到限制。

发明内容

本发明提供用于视频帧内预测编码/解码的方法和装置，其中在视频帧内预测中，预测块的构成不仅使用了与待作帧内预测当前块相邻的块中的像素，还有当前块中包含的像素，从而提高了预测效率和编码效率。

根据本发明的一方面，提供一种视频帧内预测编码方法。该方法包括将输入块分成至少2个区域，使用相邻块中的像素，对至少2个区域中的第一区域像素作帧内预测，确定至少2个区域中的第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，并根据空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素，以及根据所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

根据本发明的另一方面，提供一种视频帧内预测编码装置。该装置包括块分割单元、帧内预测单元、以及插值单元。块分割单元将输入块分成至少2个区域。帧内预测单元使用相邻块中的像素，对至少2个区域中的第一区域像素作帧内预测。插值单元确定至少2个区域中的第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，并根据空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素，以及根据所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

还根据本发明的另一方面，提供一种视频帧内预测解码方法。该方法包括接收比特流，这包括使用相邻块像素作帧内预测编码所得第一区域数据、以及使用第一区域像素信息作方向性插值所得第二区域数据，对第一区域像素作帧内预测解码，确定第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，并根据空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素，以及使用所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

仍根据本发明的另一方面，提供一种视频帧内预测解码方法。该方法包括接收使用相邻块像素作帧内预测编码所得第一区域数据，其中第一区域包含在从块分割所得多个区域中，对第一区域像素作帧内预测解码，确定第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，并根据空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素，其中第二区域包含在该多个区域中，以及使用所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

仍根据本发明的另一方面，提供一种视频帧内预测解码装置。该装置包括帧内预测单元以及插值单元。帧内预测单元接收比特流，这包括使用相邻块像素作帧内预测编码所得第一区域数据、以及使用第一区域像素信息作方向性插值所得第二区域数据，以及对第一区域像素作帧内预测解码。第一区域和第二区域包含在从块分割所得多个区域中。插值单元确定第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，并根据空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素，以及使用所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

仍根据本发明的另一方面，提供一种视频帧内预测解码装置。该装置包括帧内预测单元以及插值单元。帧内预测单元接收使用相邻块像素作帧内预测编码所得第一区域数据，以及对第一区域像素作帧内预测解码。第一区域包含在从块分割所得多个区域中。插值单元确定第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，并根据空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素，以及使用所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。第二区域包含在该多个区域中。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例性实施例，本发明的上述及其他方面将变得更明显，其中：

图1表示遵循H.264标准的适于辉度分量的16×16帧内预测模式；

图2表示遵循H.264标准的适于辉度分量的4×4帧内预测模式；

图3是例证性视频编码器的方框图，其使用遵循本发明示例性实施例的视频帧内预测编码装置；

图4是图3中遵循本发明示例性实施例的帧内预测单元的方框图；

图5A至5D表示图4块分割单元所执行的分割输入块；

图6表示图4帧内预测器所执行的如图5A所示分割所得输入块的帧内预测；

图7至9表示遵循本发明示例性实施例，检测像素的边缘方向；

图10为表示遵循本发明示例性实施例，使用方向性插值的视频帧内预测编码的流程图；

图11是运动估计单元的方框图，其使用遵循本发明示例性实施例的视频帧内预测解码装置；

图12是图11中遵循本发明示例性实施例的帧内预测单元的方框图；

图13为表示遵循本发明示例性实施例，使用方向性插值的视频帧内预测解码方法的流程图。

具体实施方式

下文将参照附图详细描述本发明的某些优选实施例。

图3是视频编码器300的方框图，其使用遵循本发明示例性实施例的视频帧内预测编码装置。在下面的描述中，为便于解释，将根据本发明的视频帧内预测编码装置应用于H.264视频编码器。可是，根据本发明的视频帧内预测编码装置也可应用于使用帧内预测的其他压缩方法。

参照图3，例证性视频编码器300包括运动估计单元302、运动补偿单元304、帧内预测单元330、变换单元308、量化单元310、重排单元312、熵编码单元314、反量化单元316、反变换单元318、滤波器320、帧存储器322、以及控制单元325。帧内预测单元330为遵循本发明示例性实施例的视频帧内预测编码装置。

帧内预测时，运动估计单元302在参考图像中搜索当前图像宏块的预测值。

典以1/2或1/4像素为单位搜索参考块时，运动补偿单元304计算参考块的中间像素值，以确定参考块数据。运动估计单元302和运动补偿单元304按这种方式执行帧间预测。

帧内预测时，帧内预测单元330在当前图像中搜索当前块的预测值。尤其是，遵循本发明示例性实施例的帧内预测单元330接收待作预测编码的当前块，并在图1和2所示16×16帧内预测模式、4×4帧内预测模式、或8×8帧内预测模式、以及色度帧内预测模式下作帧内预测编码。帧内预测单元330还将当前块分成至少2个区域，对至少2个区域中的某个如第一区域作帧内预测，之后使用作帧内预测第一区域的重建信息，通过剩余区域即第二区域的方向性插值作帧内预测。

具体而言，帧内预测单元330将当前块分成至少2个区域，使用与当前块相邻块中的像素，对至少2个区域中的第一区域像素作帧内预测，之后计算第一区域像素间边缘方向之差绝对值的平均值，以确定第二区域一像素周围第一区域像素的边缘方向。可预先确定边缘方向。

帧内预测单元330使用帧内预测时位于所确定边缘方向的第一区域像素的平均值，对第二区域像素插值。边缘方向为用于对第二区域像素插值的第一区域参考像素所在的方向。这样，当预测块是通过对待作帧内预测当前块中的一部分作帧内预测、之后对当前块中的剩余部分作方向性插值而形成时，预测效率得到提高，因为预测块是根据当前块像素信息形成的。

控制单元325控制视频编码器300的各部分，并确定当前块的帧内预测模式。有利的是该预测模式使帧内预测块与原始块之间的差别最小化。为实现此目的，控制单元325计算帧间预测图像与帧内预测图像的代价，并确定代价最小的预测模式为最终的预测模式。这里，使用不同方法，如差的绝对值之和(SAD)代价函数、差经变换后的绝对值之和(SATD)代价函数、差的平方值之和(SSD)代价函数、差的绝对值平均值(MAD)代价函数、Lagrange代价函数、或其他这类代价函数来计算代价。SAD为4×4块预测残留的绝对值之和。SATD为将Hadamard变换应用于4×4块预测残留所获得系数的绝对值之和。SSD为4×4块预测采样的预测残留平方值之和。MAD为4×4块预测采样的预测残留绝对值的平均值。Lagrange代价函数为包括比特流长度信息的修正代价函数。

一旦通过帧间预测或帧内预测找到当前帧宏块参照的预测数据，即将它从当前帧宏块中提取出来，经变换单元308变换，之后经量化单元310量化。将减去经运动估计参考块之后的剩余的当前帧宏块部分称为残留(residue)。通常，对残留编码以减少视频编码的数据量。由重排单元312处理量化残留，并在熵编码单元314中对它作编码。

为获得帧间预测所用的参考图像，由反量化单元316和反变换单元318处理量化图像，因此重建当前图像。由执行分块(deblocking)滤波的滤波器320处理重建的当前图像，之后将它存储在帧存储器322中，以在下一幅图像的帧间预测中使用。将去块效应滤波之前重建的第一区域视频数据输入到帧内预测单元330，以在第二区域的方向性插值中使用。

图4为根据本发明的图3帧内预测单元330的方框图，且图5A至5D表示图4块分割单元331所执行的分割输入块。

参照图4，帧内预测单元330包括块分割单元331、帧内预测器332、插值单元333、以及加法单元334。

块分割单元331将输入当前块分成至少2个区域。例如，如图5A所示，块分割单元331将当前块分成包括奇数标号水平线的第一区域和包括偶数标号水平线的第二区域。如图5B所示，块分割单元331也可将当前块分成包括奇数标号垂直线的第一区域和包括偶数标号垂直线的第二区域。如图5C所示，块分割单元331也可将当前块分成包括上下水平边界线的第一区域和上下水平边界线之间的第二区域。如图5D所示，块分割单元331也可将当前块分成包括左右垂直边界线的第一区域和左右垂直边界线之间的第二区域。图5A至5D所示对输入块的分割只是示例，且块分割单元331可将输入块分割成不同样式的区域。此外，可将第一区域与第二区域互换。

帧内预测单元332首先使用与当前块相邻块的像素，对第一区域像素执行帧内预测。此时，可应用遵循H.264标准的帧内预测、或使用相邻块像素的其他帧内预测方法。在下面的描述中，以遵循H.264标准的帧内预测作为示例。

图6表示图4帧内预测器332所执行的图5A所示分割的输入当前块的帧内预测。

图6中，根据H.264标准的帧内预测模式中的垂直模式，对第一区域像素作帧内预测。在根据垂直模式的帧内预测中，帧内预测器332首先预测当前块上方相邻像素U₀至U₁₅的像素值为第一区域像素的像素值。换言之，将像素U₀的像素值预测为第一区域第一列的8个像素的像素值，将像素U₁的像素值预测为第一区域第二列的8个像素的像素值，且将像素U₂的像素值预测为第一区域第三列的8个像素的像素值，依此类推。换言之，像素C₀₀，C₂₀，C₄₀，...，C₁₄₀的预测值与位于当前块上方的相邻块中的像素U₀的值相同。类似地，像素C₀₁，C₂₁，C₄₁，...，C₁₄₁的预测值与像素U₁的值相同，且像素C₀₂，C₂₂，C₄₂，...，C₁₄₂的预测值与像素U₂的值相同，依此类推。此外，根据位于当前块上方的相邻块中的像素U₃至U₁₅的像素值预测第一区域第四至第十六列像素的像素值。尽管该图中未示出，在帧内预测器332根据不同的帧内预测模式如水平模式作帧内预测之后，它根据帧内预测的第一区域的图像与相应第一区域的原始图像部分之差，比较帧内预测模式的代价，以确定第一区域的帧内预测模式。

使用相邻块的像素，帧内预测器332不仅可对16×16块而且可对8×8块或4×4块作帧内预测。

由变换单元308将帧内预测的第一区域的视频数据与相应第一区域的当前块的视频数据之间的残留作变换，之后由量化单元310量化。如图6所示，当变换单元308对16×8第一区域作变换时，它可执行2次8×8变换或8次4×4变换。变换单元308还可执行其他块大小的变换。第一区域的量化残留视频数据在反量化单元316中作反量化，并在反变换单元318中作反变换，与帧内预测的第一区域的预测视频数据相加以重建，之后输入到帧内预测单元330中。

插值单元333接收重建的第一区域视频数据，并计算除第一区域所对应图像之外的第二区域像素的预测值。由于帧内预测器332对第一区域像素作帧内预测，之后通过变换、量化、反量化、以及反变换来重建，它们可用于处理第二区域像素。

插值单元333包括边缘方向检测单元333a和方向性插值单元333b。边缘方向检测单元333a设置第二区域中待插值当前像素周围的多个边缘方向，计算在每个边缘方向上当前像素周围第一区域像素之间差的绝对值的平均值，并比较所计算的平均值以确定哪个边缘方向有最小的平均值。同样，边缘方向检测单元333a也可使用使用第一区域像素的其他边缘方向检测方法。方向性插值单元333b使用位于第二区域像素周围所确定边缘方向上第一区域像素的平均值，对第二区域像素插值。

图7至9表示根据本发明示例性实施例，由边缘方向检测单元333a执行的检测第二区域中待插值当前像素周围的第一区域像素的边缘方向。图7至9中，标记数字C表示第二区域中待插值当前像素，U_-3，U_-2，U_-1，U₀，U₁，U₂和U₃表示位于像素C上方的第一区域像素，和L_-3，L_-2，L_-1，L₀，L₁，L₂和L₃表示位于像素C下方的第一区域像素。

参照图7至9，边缘方向检测单元333a使用第二区域像素C周围第一区域像素U_-3，U_-2，U_-1，U₀，U₁，U₂，U₃和L_-3，L_-2，L_-1，L₀，L₁，L₂，L₃，在90°，45°和135°方向上检测边缘方向。

D₉₀＝(|U_-1-L_-1|+|U₀-L₀|+|U₁-L₁|)/3

D₄₅＝(|U₀-L_-2|+|U₁-L_-1|+|U₂-L₀|)/3

D₁₃₅＝(|U₂-L₀|+|U_-1-L₁|+|U₀-L₂|)/3                        (1)

其中D₉₀，D₄₅和D₁₃₅分别表示90°，45°和135°方向上第二区域像素C周围第一区域像素之间差的绝对值平均值。

边缘方向检测单元333a比较D₉₀，D₄₅和D₁₃₅的值，并确定哪个边缘方向有最小的平均值D_Min。换言之，为检测边缘方向，边缘方向检测单元333a计算在多个边缘方向上的像素C周围第一区域像素之间差的绝对值平均值，并确定哪个边缘方向有最小的平均值。可是，边缘方向检测单元333a可检测多种角度的边缘方向，而不受上述描述中的角度所限制。

方向性插值单元333b将位于所确定边缘方向上第一区域像素中穿过第二区域像素C的像素平均值插值为第二区域像素C的值。例如，当D_Min＝D₉₀时，第二区域像素C具有的像素值为(U₀+L₀)/2。类似地，当D_Min＝D₄₅时，第二区域像素C具有的像素值为(U₁+L_-1)/2，且当D_Min＝D₁₃₅时，第二区域像素C的像素值为(U_-1+L₁)/2。上述插值过程是根据以下事实：边缘方向上的相邻像素有高相关性，因此有相似的像素值。

当在90°，45°和135°方向而非水平方向上检测边缘方向时，若最小平均值D_Min大于阈值Th(可预先确定)，可确定水平方向为边缘方向。在该情况下，在可利用的相邻块或当前块像素中，可使用最靠近第二区域像素C左侧的一像素的重建像素值。例如，图6中，当第二区域的当前像素C₁₀周围第一区域像素的最小平均值D_Min大于阈值Th时，将最靠近第二区域像素C₁₀左侧的相邻块像素L₁用于插值。换言之，第二区域像素C₁₀的预测值为像素L₁的像素值。

当以4×4块为单位处理第二区域、且第二区域待插值当前像素周围第一区域像素的边缘方向确定为水平方向时，可使用位于当前像素左侧的之前插值像素的像素值作插值。例如，图6中，第二区域的当前像素C₁₁周围第一区域像素的边缘方向确定为水平方向，且与像素C₁₁水平的方向上不存在之前解码的第一区域数据。因此，像素C₁₀的插值像素值可用作像素C₁₁的预测值。

通过上述过程，加法单元334将由帧内预测器322经帧内预测的第一区域预测数据、以及由插值单元333经方向性插值的第二区域数据相加，由此输出经帧内预测的当前块。

当按图5B所示分割当前块时，也可应用根据本发明示例性实施例的帧内预测。同样，当如图5C所示分割当前块时，紧邻第二区域当前像素C上方和下方的第一区域像素不存在，但根据方程1使用第二区域像素C周围第一区域像素U_-3，U_-2，U_-1，U₀，U₁，U₂，U₃和L_-3，L_-2，L_-1，L₀，L₁，L₂，L₃检测边缘方向，且对于方向性插值，从第一区域像素U_-3，U_-2，U_-1，U₀，U₁，U₂，U₃和L_-3，L_-2，L_-1，L₀，L₁，L₂，L₃中确定用于对第二区域像素C插值的一像素。

根据本发明示例性实施例，相对于第二区域的帧内预测是对每个像素执行的，且确定每个像素的预测模式。此外，根据本发明示例性实施例，由于通过边缘方向检测确定每个像素的预测模式，不必要额外传输预测模式信息给视频解码器。

图10为表示遵循本发明示例性实施例，使用方向性插值的视频帧内预测编码的流程图。

参照图10，在操作1010中将输入当前块分成至少2个区域。这里，将使用与当前块相邻块中像素作帧内预测的区域称为第一区域，且将使用第一区域重建数据作方向性插值的区域称为第二区域。

在操作1020中，使用相邻块像素对第一区域像素作帧内预测。

在操作1030中，在第二区域待插值当前像素周围设置多个边缘方向，且计算在每个边缘方向上第二区域当前像素周围第一区域像素之间差的绝对值平均值，以确定第二区域当前像素周围第一区域像素的空间特性，以及根据空间特性确定用于预测第二区域当前像素的第一区域参考像素。如上所述，可使用方程1计算差绝对值之平均值。

在操作1040中，确定所计算的第一区域像素差的绝对值之间的平均值中具有最小平均值的边缘方向。可是，如上面所提及，在操作1030和1040中，使用第一区域像素确定边缘方向可使用多种方法。

在操作1050中，使用位于所确定边缘方向上的第一区域像素平均值对第二区域当前像素插值。换言之，将位于所确定边缘方向上的第一区域像素用作预测第二区域的参考像素。

根据本发明示例性实施例的帧内预测可能比根据以往技术的帧内预测有更大的残留。此时，为自适应采用根据本发明示例性实施例的帧内预测，可在每个块的编码比特流首标加上标记信息。例如，为每个8×8块设置1比特标记，且当使用根据本发明示例性实施例的帧内预测时，将1加到编码比特流的首标。这里，当该标记为0，即使用根据以往技术的帧内预测时，额外传输方向模式信息。当该标记为1，即使用根据本发明示例性实施例的帧内预测时，编码比特流中不含方向模式信息。这是因为根据本发明示例性实施例，在检测作帧内预测编码的第一区域像素边缘方向期间，可获得对第二区域像素插值所需的方向信息。

图11是视频解码器1100的方框图，其使用遵循本发明示例性实施例的视频帧内预测解码装置。

参照图11，视频解码器1100包括熵解码单元1110、重排单元1120、反量化单元1130、反变换单元1140、运动补偿单元1150、帧内预测单元1160、以及滤波器1170。

熵解码单元1110和重排单元1120接收压缩比特流，并执行熵解码，从而产生量化系数X。反量化单元1130和反变换单元1140对量化系数X作反量化和反变换，从而提取变换编码系数、运动矢量信息、以及首标信息。运动补偿单元1150和帧内预测单元1160根据编码图像类型，使用解码的首标信息产生预测块，且将预测块与误差D′n相加以产生uF′_n。由滤波器1170处理uF′_n，因此产生重建图像F′_n。

帧内预测单元1160使用所接收比特流中包含的帧内预测模式信息，确定帧内预测模式，它用于待解码的当前块的编码中。当已使用遵循本发明示例性实施例的方向性插值对所接收比特流作帧内预测时，帧内预测单元1160对第一区域像素作帧内预测解码，并通过所解码第一区域像素的方向性插值，解码第二区域像素。

图12是图11中遵循本发明示例性实施例的帧内预测单元1160的方框图。

参照图12，帧内预测单元1160包括帧内预测模式确定单元1161、帧内预测器1163、以及插值单元1164。

帧内预测模式确定单元1161根据从所接收比特流中提取的帧内预测模式信息，确定帧内预测模式，在该模式下对待作帧内预测解码的当前块作帧内预测编码。不用帧内预测模式确定单元1161也可实现遵循本发明示例性实施例将每个块分成至少2个区域、只解码压缩比特流的视频解码器。当所确定的帧内预测模式为根据以往技术的帧内预测模式时，帧内预测器1163根据以往技术对所接收比特流作帧内预测解码。

当所接收比特流遵循本发明示例性实施例作帧内预测编码时，帧内预测器1163首先使用所接收比特流中包含的数据对第一区域作帧内预测解码。将帧内预测器1163解码所得第一区域数据输入到插值单元1164。

插值单元1164包括边缘方向检测单元1164a和方向性插值单元1164b。边缘方向检测单元1164a设置第二区域中待插值当前像素周围的多个边缘方向，计算位于在每个边缘方向上第二区域当前像素周围第一区域的像素之间差的绝对值平均值，并比较所计算的平均值以确定哪个边缘方向有最小的平均值。方向性插值单元1164b使用位于所确定边缘方向上的第一区域像素平均值对第二区域当前像素插值。插值单元1164的功能和操作与视频编码器300中使用的图4的插值单元333类似。插值单元1164也可使用其他不同方法确定边缘方向。

加法单元1165将帧内预测器1163解码的第一区域数据与插值单元1164作方向性插值的第二区域数据相加，从而形成帧内预测块。将所接收比特流中包含的残留与帧内预测块相加，由此获得重建图像。

图13为表示遵循本发明示例性实施例，使用方向性插值的视频帧内预测解码方法的流程图。如上所述，在遵循本发明示例性实施例的视频帧内预测解码方法中，为解码使用相邻块像素作帧内预测的第一区域和使用第一区域像素作方向性插值的第二区域，首先对第一区域作帧内预测解码，并根据解码的第一区域像素对第二区域像素作方向性插值，从而形成解码的预测块。

参照图13，在操作1310中，提取所接收比特流首标中包含的帧内预测模式信息，以确定当前块的帧内预测模式。

在操作1320中，若所提取的帧内预测模式信息为使用遵循本发明示例性实施例的方向性插值的一种帧内预测模式，根据所接收比特流中包含的数据对第一区域像素作帧内预测解码。如上面提及，将使用当前块的相邻块中的像素作帧内预测的区域称为第一区域，且将使用第一区域重建数据作方向性插值的区域称为第二区域。

在操作1330中，在第二区域当前像素周围设置多个边缘方向，且计算在每个边缘方向上第二区域当前像素周围帧内预测解码的第一区域像素值之间差的绝对值平均值。使用方程1计算差的平均值。

在操作1340中，确定有最小平均值的边缘方向。如上面提及，边缘方向为用于对第二区域当前像素插值的第一区域像素所在的方向。在操作1330和1340中，可使用不同方法确定边缘方向。

在操作1350中，使用位于所确定边缘方向上的第一区域像素对第二区域当前像素插值。如在上述帧内预测编码中那样，使用位于所确定边缘方向上的第一区域像素平均值对第二区域当前像素插值。

如上所述，根据本发明示例性实施例，由于帧内预测是对具有高相关性的当前块像素作插值，可形成与当前块更相似的预测块，从而提高了编码效率。

此外，根据本发明示例性实施例，视频帧内预测不仅使用相邻块的像素信息，还有待作帧内预测当前块的像素信息，从而提高预测效率和编码效率。

本发明也可具体化为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任何数据存储设备，其所存储数据之后由计算机系统读取。计算机可读记录介质例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储设备、以及载波。计算机可读记录介质也可分布在以网络连接的计算机系统上，从而以分布方式存储并执行计算机可读代码。

尽管已参照其中的示例性实施例对本发明作了特别展示和描述，本领域技术人员应理解可作形式和细节上的多种变化而不偏离如权利要求中所定义的本发明的实质和范围。

本申请要求2005年9月6日在韩国专利局申请的韩国专利申请No.10-2005-0082628的优先权，将其作为参考在此全部引用。

Claims (27)

1.一种帧内预测编码方法，该方法包括：

将输入块分成至少2个区域；

使用相邻块中的像素，对至少2个区域中的第一区域像素作帧内预测；

确定至少2个区域中的第二区域的一像素周围第一区域像素的空间特性；

根据空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素，以及

根据所确定的第一区域的参考像素，预测第二区域中的像素。

2.根据权利要求1的方法，其中第一区域像素的空间特性指示第二区域像素周围第一区域像素的方向。

3.根据权利要求1的方法，其中确定第一区域参考像素包括：

在第二区域像素周围设置多个方向，且计算在多个方向的每个方向上第二区域像素周围的第一区域像素值之间差的绝对值平均值；以及

比较所计算的平均值，以确定哪个方向有最小平均值，且根据所确定的方向确定第一区域参考像素，用于预测第二区域像素。

4.根据权利要求1的方法，其中使用所确定的第二区域像素周围第一区域参考像素的平均值，来预测第二区域像素。

5.根据权利要求1的方法，其中第一区域包括偶数标号水平线，且第二区域包括输入块中奇数标号水平线，或第一区域包括奇数标号水平线和第二区域包括输入块中偶数标号水平线。

6.根据权利要求1的方法，其中第一区域包括偶数标号垂直线和第二区域包括输入块中奇数标号垂直线，或第一区域包括奇数标号垂直线和第二区域包括输入块中偶数标号垂直线。

7.根据权利要求1的方法，其中第一区域包括输入块上部和下部水平边界线，和第二区域包括上部和下部水平边界线之间的水平线。

8.根据权利要求1的方法，其中第一区域包括输入块左侧和右侧垂直边界线，和第二区域包括左侧和右侧垂直边界线之间的垂直线。

9.根据权利要求1的方法，其中当对输入块作帧内预测时，将指示帧内预测模式的标志加入到比特流首标。

10.一种用作视频帧内预测编码的装置，该装置包括：

块分割单元，其将输入块分成至少2个区域；

帧内预测单元，其使用相邻块中的像素，对至少2个区域中的第一区域像素作帧内预测；以及

插值单元，其确定至少2个区域中的第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，根据空间特性确定第一区域参考像素，用于预测第二区域中的像素，以及根据所确定的第一区域的参考像素，预测第二区域中的像素。

11.根据权利要求10的装置，其中第一区域像素空间特性指示第二区域像素周围第一区域像素的方向。

12.根据权利要求10的装置，其中插值单元包括：

边缘方向检测单元，其在第二区域像素周围设置多个方向，计算在多个方向的每个方向上第二区域像素周围第一区域像素值之间差的绝对值平均值，比较所计算的平均值，以确定哪个方向有最小平均值，且根据所确定的方向确定第一区域参考像素，用于预测第二区域像素；以及

方向性插值单元，其使用所确定的第二区域像素周围第一区域参考像素的平均值，来预测第二区域像素。

13.根据权利要求10的装置，其中第一区域包括奇数标号水平线和第二区域包括输入块中偶数标号水平线，或第一区域包括奇数标号水平线和第二区域包括输入块中偶数标号水平线。

14.根据权利要求10的装置，其中第一区域包括偶数标号垂直线和第二区域包括输入块中奇数标号垂直线，或第一区域包括奇数标号垂直线和第二区域包括输入块中偶数标号垂直线。

15.根据权利要求10的装置，其中第一区域包括输入块上部和下部水平边界线，和第二区域包括上部和下部水平边界线之间的水平线。

16.根据权利要求10的装置，其中第一区域包括输入块左侧和右侧垂直边界线，和第二区域包括左侧和右侧垂直边界线之间的垂直线。

17.一种视频帧内预测解码方法，该方法包括：

接收比特流，包括用于使用相邻块像素经帧内预测编码的块的第一区域的数据、以及用于使用第一区域像素信息经预测的块的第二区域的数据；

对第一区域像素作帧内预测解码；

确定第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，并根据空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素；以及

使用所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

18.根据权利要求17的方法，其中确定第一区域的参考像素包括在第二区域像素周围设置多个边缘方向，计算在每个边缘方向上第二区域像素周围经帧内预测解码的第一区域像素值之间差的绝对值平均值，以及确定在具有所计算平均值的最小平均值的边缘方向上的第一区域参考像素。

19.根据权利要求17的方法，其中使用所确定的第二区域像素周围第一区域的参考像素的平均值，来预测第二区域像素。

20.根据权利要求17的方法，其中使用第一区域像素信息，通过方向性插值预测块第二区域。

21.一种视频帧内预测解码方法，该方法包括：

接收用于使用相邻块像素经帧内预测编码的块的第一区域的数据；

对第一区域像素执行帧内预测解码；

确定该块的第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，并根据空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素；以及

使用所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

22.根据权利要求21的方法，其中使用所确定的第二区域像素周围第一区域参考像素的平均值，来预测第二区域像素。

23.一种用作视频帧内预测解码的装置，该装置包括：

帧内预测单元，其接收比特流，包括用于使用相邻块像素经帧内预测编码的块的第一区域的数据、以及用于使用第一区域像素信息经预测的块的第二区域的数据；以及

插值单元，其确定第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，根据该空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素，以及使用所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

24.根据权利要求23的装置，其中插值单元包括：

边缘方向检测单元，其在第二区域像素周围设置多个边缘方向，计算在每个边缘方向上第二区域像素周围第一区域经帧内预测解码的像素值之间差的绝对值平均值，以及确定位于具有最小平均值的边缘方向上的第一区域的参考像素；以及

方向性插值单元，其使用所确定的第二区域像素周围第一区域参考像素的平均值，来预测第二区域像素。

25.根据权利要求23的装置，其中使用第一区域像素信息，通过方向性插值预测该块的第二区域。

26.一种用作视频帧内预测解码的装置，该装置包括：

帧内预测单元，其接收用于使用相邻块像素经帧内预测编码的块的第一区域的数据，对第一区域像素执行帧内预测解码；以及

插值单元，其确定该块第二区域一像素周围第一区域像素的空间特性，根据该空间特性确定第一区域的参考像素，用于预测第二区域中的像素，以及使用所确定的第一区域参考像素，预测第二区域中的像素。

27.根据权利要求26的装置，其中插值单元包括：

边缘方向检测单元，其在第二区域像素周围设置多个边缘方向，计算在每个边缘方向上第二区域像素周围经帧内预测解码的第一区域像素值之间差的绝对值平均值，以及确定有最小平均值的边缘方向上的第一区域参考像素；以及

方向性插值单元，其使用所确定的第二区域像素周围第一区域参考像素的平均值，来预测第二区域像素。

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