WO2011063747A1 - 视频编码方法及装置、视频解码方法及装置 - Google Patents

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interpolation filter
video frame
macroblock
interpolation
coefficient
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林永兵
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华为技术有限公司
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    • H04N19/80—Details of filtering operations specially adapted for video compression, e.g. for pixel interpolation
    • H04N19/82—Details of filtering operations specially adapted for video compression, e.g. for pixel interpolation involving filtering within a prediction loop

Definitions

  • Video coding method and device, video decoding method and device The application is submitted to the Chinese Patent Office on November 24, 2009, and the application number is 200910226177. 2.
  • the invention name is "video coding method and device, video decoding method and device” Priority of Chinese Patent Application, the entire contents of which is incorporated herein by reference.
  • Embodiments of the present invention relate to the field of communications technologies, and in particular, to a video encoding method and apparatus, and a video decoding method and apparatus. Background technique
  • next-generation video coding standard will focus on high-definition, ultra-high-definition video to greatly improve video encoding compression efficiency to address the growth of bandwidth demand for high-definition video and the development of information network infrastructure. Contradictions.
  • An encoding implementation method for performing intra prediction encoding Specifically, a block of 8 ⁇ 8 size is decomposed by downsampling to obtain four 4 ⁇ 4 blocks, and one block of 4 blocks is intra-coded (Intra), and then the four blocks are used. The reconstructed image of one block in the reference is used as a reference, and the remaining three blocks of the four blocks are predictively coded. In the encoding process, one of the 4 blocks as a reference needs to be interpolated so that the prediction estimates of the remaining 3 blocks of the 4 blocks are more accurate.
  • VCEG Video Coding Experts Group
  • ITU International Telegraph Union
  • the coding implementation method uses block-down sampling decomposition, it makes full use of block-level Rate-Distortion Optimization (RDO) decision coding, which improves the coding compression performance.
  • RDO Rate-Distortion Optimization
  • the inventors have found that when interpolating a block as a reference among four blocks, although a difference coefficient filter using a fixed coefficient is convenient, an interpolation filter using a fixed coefficient is used. It does not adapt well to changes in image content, and is therefore not conducive to further improving video encoding performance. Summary of the invention
  • An object of the embodiments of the present invention is to provide a video encoding method and apparatus, a video decoding method, and a device, which improve video encoding compression efficiency by adaptive interpolation based on frame level or macroblock level.
  • the embodiment of the invention provides a video encoding method, including:
  • the embodiment of the invention further provides a video decoding method, including:
  • the embodiment of the invention further provides a video encoding apparatus, including:
  • An encoding module configured to perform macroblock downsampling on the video frame according to the interpolation filter coefficients, and perform intraframe coding
  • An interpolation module for interpolating in the macroblock downsampling intraframe coding uses the interpolation filter coefficients for interpolation.
  • the embodiment of the invention further provides a video decoding device, including: And an obtaining module, configured to: obtain an interpolation filter coefficient of the video frame from a code stream formed by a video frame; and a decoding module, configured to perform a macroblock downsampling decomposition frame on the code stream formed by the video frame according to the interpolation filter coefficient Internal decoding
  • An interpolation module is configured to perform interpolation on the interpolation process in the intra-coded decoding of the macroblock by using an interpolation filter coefficient.
  • the embodiment of the invention further provides a video encoding method, including:
  • the identification information corresponding to the interpolation filter is written into the code stream formed by the video frame, and the receiving device acquires an interpolation filter according to the identification information to perform decoding processing.
  • the embodiment of the invention further provides a video decoding method, including:
  • the embodiment of the invention further provides a video encoding apparatus, including:
  • An obtaining module configured to obtain an interpolation filter from the set of set filters
  • An allocation module configured to allocate the interpolation filter to a macroblock of a video frame;
  • An encoding module configured to perform macroblock downsampling and intra-coding on the video frame according to the interpolation filter coefficient corresponding to the interpolation filter; and
  • a writing module configured to write identifier information corresponding to the interpolation filter into the Decoding a code stream formed by the video frame, so that the receiving device acquires an interpolation filter according to the identification information to perform decoding processing.
  • the embodiment of the present invention further provides a video decoding apparatus, including: a first acquiring module, configured to obtain identifier information from a code stream formed by a video frame; and a second acquiring module, configured to: set a filter according to the identifier information Obtaining an interpolation filter in the set, and assigning the interpolation filter to a macroblock of the video frame; and a decoding module, configured to perform macroblock downsampling on the macroblock according to the interpolation filter coefficient corresponding to the interpolation filter Intra decoding.
  • a video decoding apparatus including: a first acquiring module, configured to obtain identifier information from a code stream formed by a video frame; and a second acquiring module, configured to: set a filter according to the identifier information Obtaining an interpolation filter in the set, and assigning the interpolation filter to a macroblock of the video frame; and a decoding module, configured to perform macroblock downsampling on the macroblock according to the interpolation filter coefficient corresponding
  • the video encoding method and device, the video decoding method and the device provided by the embodiments of the present invention acquire the interpolation filter coefficients through the video frame, and perform macroblock downsampling decomposition on the video frame according to the interpolation filter coefficients, because each video frame
  • the interpolation filter coefficients corresponding to the video frame are included, so in the interpolation process in the macroblock downsampling intraframe coding of the video frame, the interpolation of the macroblock of the video frame using the interpolation filter coefficient is changed according to the image content of the video frame.
  • Adaptive interpolation which improves the efficiency of video coding compression.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a macroblock downsampling decomposition according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a filter used for interpolating a macroblock shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of macroblock downsampling according to an embodiment of the present invention.
  • a schematic diagram of a process of decomposing intraframe coding 4 is a schematic flowchart of an embodiment of a video encoding method according to the present invention;
  • FIG. 5 is a schematic flowchart diagram of still another embodiment of a video encoding method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic flow chart of another embodiment of a video encoding method according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic flow chart of another embodiment of a video encoding method according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic flowchart of a macroblock downsampling intra-frame decoding according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a schematic flowchart of an embodiment of a video decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic flowchart diagram of still another embodiment of a video decoding method according to the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic structural diagram of an embodiment of a video encoding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic structural diagram of still another embodiment of a video encoding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic structural diagram of an embodiment of a video decoding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic structural diagram of still another embodiment of a video decoding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic flowchart diagram of still another embodiment of a video encoding method according to the present invention.
  • 16 is a schematic flowchart diagram of another embodiment of a video decoding method according to the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic structural diagram of still another embodiment of a video encoding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic structural diagram of another embodiment of a video decoding apparatus according to the present invention. detailed description
  • intra coding uses spatial correlation to remove spatial redundancy due to the coding process. Only the information of the current frame is involved, so there is no need to interpolate the reference frame.
  • Inter-frame coding utilizes time-domain correlation (for example, motion compensated prediction) to perform predictive coding interpolation based on reference frames to implement motion compensated prediction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a downsampling decomposition applied to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a filter used for interpolating a macroblock shown in FIG. 1, as shown in FIG. 1, "0", “s", “ ⁇ ” ", “ ⁇ ” means that the four pixels in the video frame have different coordinate positions.
  • a 16-inch 16-size macroblock (MacroBlock, abbreviated as: MB) is decomposed by 1/2 downsampling to form four 8x8 blocks, namely: block 0 Block 1, block 2, block 3; as shown in Fig. 2, block 3 (block3) is used as an intra (Intra) code block, and when block 1 is coded, block 3 is required to use 4-tap in the vertical direction.
  • FIG. 1 The embodiment of the present invention is illustrated by using FIG. 1 as an example.
  • the size and the downsampling manner of the MB shown in FIG. 1 do not constitute a limitation on the embodiment of the present invention.
  • the size of the MB may also be 32 ⁇ 32, 64 ⁇ 64, etc., and the present invention is implemented.
  • the MB of the mxm size may be downsampled by 1/3, or 1/4, etc. to form a corresponding block according to actual needs.
  • FIG. 3 is a schematic flowchart of MB downsampling and intraframe coding according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the MB downsampling intraframe coding described in the embodiment of the present invention specifically includes the following steps:
  • Step 301 Perform downsampling on the MB of the video frame to form n 2 blocks.
  • n 2 blocks where n is a positive integer greater than 1.
  • n is specifically 2, and the MB is 1/2 downsampled. Decomposed, a total of 4 blocks are formed, namely: block 0, block 1, block 2, block 3;
  • Step 302 Perform intra (Intra) coding on one block in the MB.
  • block 3 (block 3) of 4 blocks (block 0, block 1, block 2, block 3) is used as an intra (Intra) coded block, and the prediction residual of the intra (Intra) coded block is disabled.
  • Step 303 Perform inter-block inter-block predictive coding on the remaining (n 2 -1 ) blocks according to the reconstructed image values of the encoded intra-coded blocks.
  • the interpolation-based inter-block prediction in the embodiment of the present invention may be specifically: interpolating the image reconstruction value by using the interpolation filter coefficient according to the reconstructed image value of the intra-coded block (block 3) in the MB, Taking the pixel value of the corresponding position of the interpolated intra-coded block as the predicted value of the remaining blocks in the MB; as shown in FIG. 1, performing block-based inter-block-based inter-blocking on block 0, block 1, and block 2 Predictive coding; wherein the reconstructed image values of the encoded intra-coded block (block 3) are interpolated using fixed filter coefficients.
  • the filter coefficients can be either 2-dimensional inseparable interpolation filter coefficients or 2-dimensional separable interpolation filter coefficients.
  • Figure 2 shows a 4-tap filter with vertical interpolation of block 1, horizontal interpolation of block 2, and quad neighborhood of block 0; intra-coded block The prediction residual of (block 3) is transformed, quantized, and entropy encoded;
  • Step 304 Perform up-sampling synthesis on the reconstructed image values of the n 2 blocks formed by the MB to obtain a reconstructed image value of the MB.
  • the upsampling synthesis is a process of reassembling the pixels of all the blocks (block 0, block 1, block 2, block 3) in the MB into MB, which is the inverse process of the downsampling decomposition in step 301.
  • FIG. 4 is a schematic flowchart of an embodiment of a video encoding method according to the present invention, as shown in FIG. The embodiment includes the following steps:
  • Step 401 Acquire an interpolation filter coefficient according to the video frame.
  • Step 402 Perform macroblock downsampling on-frame coding on the video frame according to the interpolation filter coefficient, where the interpolation process in the macroblock down-sampling decomposition intra-frame coding uses the interpolation filter coefficient.
  • the macroblock downsampling intraframe coding described in step 402 is applicable to the macroblock downsampling intraframe coding described in FIG. 3, and the interpolation process in the MB downsampling intra coding in step 402 is performed.
  • Interpolation filter coefficients obtained in the video frame specifically, with reference to FIG. 1 to FIG. 3, in the inter-block prediction process based on interpolation, the reconstructed image value of the intra-coded block (block 3) in the MB is
  • the image reconstruction value is interpolated by using the interpolation filter coefficient, and the pixel value of the corresponding position of the interpolated intra-coded block is used as the prediction value of the remaining blocks in the MB.
  • the video coding method provided by the embodiment of the present invention obtains an interpolation filter coefficient by using a video frame, and performs macroblock downsampling on the video frame according to the interpolation filter coefficient, and performs intraframe coding, because each video frame has an interpolation corresponding to the video frame.
  • Filter coefficient therefore, in the interpolation process in the macroblock downsampling intraframe coding of the video frame, the interpolation of the macroblock of the video frame by the interpolated filter coefficient is adaptively interpolated according to the image content change of the video frame, which is based on the frame level
  • the adaptive interpolation method improves the compression efficiency of video coding.
  • FIG. 5 is a schematic flowchart of still another embodiment of a video encoding method according to the present invention. As shown in FIG. 5, the embodiment of the present invention includes the following steps:
  • Step 501 Perform macroblock downsampling on-the-frame coding on the video frame according to the fixed interpolation filter coefficient, and obtain a video frame reconstructed image.
  • the 16 16 size MB shown in FIG. 1 is downsampled by 1/2, and the fixed interpolation filter coefficients are used for downsampling interpolation to form 4 blocks, which are: block 0, block 1.
  • the coding block is intra-coded to obtain the reconstructed pixel value of the block 3, and the reconstructed pixel value of the obtained block 3 is interpolated, and then the remaining of the 4 blocks are reconstructed according to the reconstructed pixel value of the interpolated block 3.
  • the block-based inter-block predictive coding is performed on the three blocks.
  • the fixed interpolation filter coefficient in the embodiment of the present invention is a filter coefficient preset for the video frame by the encoding device, and can be a 2-dimensional inseparable interpolation.
  • the filter coefficient can also be a 2-dimensional separable interpolation filter coefficient.
  • Step 502 Obtain a first prediction residual according to a difference between a original pixel value of the video frame and a predicted value obtained based on the reconstructed image, and obtain an interpolation filter coefficient interpolation filter coefficient of the video frame according to the first prediction residual.
  • the interpolation filter coefficient may be an interpolation filter coefficient that minimizes the prediction residual energy of the reconstructed image calculated by solving a system of equations or an optimization algorithm; wherein, the prediction residual may specifically be a video frame. The difference between the original pixel value and the predicted value obtained from the reconstructed image.
  • the interpolation filter coefficients may be determined as needed within the range allowed by the prediction residual energy.
  • Step 503 Perform macroblock downsampling on-the-frame coding on the video frame according to the interpolation filter coefficient, where the interpolation process in the macroblock down-sampling decomposition intra-frame coding uses the interpolation filter coefficient;
  • the macroblock downsampling intraframe coding described in step 503 is applicable to the macroblock downsampling intraframe coding described in FIG. 3; specifically, illustrated in conjunction with FIG. 1 to FIG. 3, between the interpolation based blocks.
  • the reconstructed image value of the intra-coded block (block 3) in the MB is used as a reference, and the image reconstructed value is interpolated by the interpolation filter coefficient to interpolate the pixel of the corresponding position of the intra-coded block.
  • the value is used as the predicted value of the remaining blocks in the MB; when all the reconstructed image values of the 4 blocks of the MB are acquired, all the reconstructed image values of the 4 blocks are upsampled and synthesized, thereby obtaining a reconstructed image of the MB. Value; wherein, the upsampling synthesis is a process of recombining the reconstructed image values of 4 blocks into MB, which is the inverse process of the downsampling decomposition in the above step 501. In this encoding process, since the downsampling decomposition is performed at the macroblock level (MB level), it can be used as a new MB type to participate in RDO encoding together with the existing MB type.
  • MB level macroblock level
  • encoding at the macroblock level (MB level) better adapts to the texture characteristics of different regions in the video frame, thereby improving coding compression efficiency; further,
  • the MB down-sampling decomposition intra-frame (Intra) coding is adopted, and the positional relationship between the blocks formed by the down-sampling decomposition is relatively determined. Therefore, when the macroblock down-sampling decomposition intra-coding is performed according to the interpolation filter coefficient, it is not necessary to perform Motion estimation.
  • Step 504 Write the interpolation filter coefficient into the code stream formed by the video frame, so that the receiving device performs decoding processing according to the interpolation filter coefficient.
  • the interpolation filter coefficient and the fixed interpolation coefficient are subtracted to obtain a difference coefficient, and the difference coefficient is written into the code stream, so that the receiving device obtains the interpolation filter coefficient according to the difference coefficient, and performs decoding processing according to the interpolation filter coefficient. Since the data amount of the difference coefficient is much smaller than the data amount of the interpolation filter coefficient, the difference coefficient can be reduced by the code stream to reduce the bandwidth occupied by the video data during transmission; when the difference coefficient is written into the code stream, Writing the difference coefficient to the image header of the video frame, or a slice header (shear: SH), or a picture parameter set (PPS); further, the symmetry of the interpolation filter coefficients may be utilized. When the interpolation filter coefficient is written into the code stream, only half of the interpolation filter coefficients need to be written, thereby saving coding bit overhead.
  • the video coding method provided by the embodiment of the present invention obtains an interpolation filter coefficient by using a video frame, and performs macroblock downsampling on the video frame according to the interpolation filter coefficient, and performs intraframe coding, because each video frame has an interpolation corresponding to the video frame.
  • the filter coefficient therefore, in the process of interpolating the video frame, the interpolation coefficient is used to adaptively interpolate the macroblock of the video frame according to the image content change of the video frame, thereby improving the video coding compression efficiency.
  • FIG. 6 is a schematic flowchart of another embodiment of a video encoding method according to the present invention. As shown in FIG. 6, the embodiment of the present invention includes the following steps:
  • Step 601 Obtain a second prediction residual interpolation filter coefficient according to a difference between an original pixel value of the video frame and a predicted value obtained based on the video frame.
  • Step 602 Acquire an interpolation filter coefficient of the video frame according to the second prediction residual.
  • Step 603 Perform macroblock downsampling intraframe coding on the video frame according to the interpolation filter coefficient, where the interpolation process in the macroblock downsampling intraframe coding uses the interpolation filter coefficient.
  • the macroblock downsampling intraframe coding described in step 603 is applicable to the macroblock downsampling decomposition intraframe coding described in FIG. 3, which is described in conjunction with FIG. 1 to FIG. 3, in the interpolation-based inter-block prediction process.
  • the value of the reconstructed image of the intra-coded block (block 3) in the MB is used as a reference, and the image reconstructed value is interpolated by the interpolation filter coefficient, and the pixel value of the corresponding position of the interpolated intra-coded block is taken as the MB.
  • the video coding method obtains a second prediction residual according to a difference between an original pixel value of a video frame and a prediction value obtained based on a video frame, and acquires interpolation filtering of the video frame according to the second prediction residual. Coefficient, since the video frame is not encoded to obtain the video frame reconstructed image, the complexity of the encoding process is reduced; the macroblock downsampling is performed on the video frame according to the interpolation filter coefficient, and the whole video encoding process is realized once.
  • FIG. 7 is a schematic flowchart of another embodiment of a video encoding method according to the present invention. As shown in FIG. 7, the embodiment of the present invention includes the following steps:
  • Step 701 Acquire an optimal first direction interpolation filter coefficient with a minimum prediction residual energy of the video frame in the first direction.
  • the first direction is specifically the vertical direction of the video frame as an example and described with reference to FIG. 1.
  • the MB is decomposed into 4 blocks by 1/2 downsampling, where block 3 is used as an intra coding block, and the remaining blocks (blocks) 0, block 1, block 2) as inter-block predictive coding block; using 2-dimensional separable adaptive interpolation filter (Adaptive)
  • Residual representing the original pixel value of the coordinate position (c, y ) in block 1
  • 3 ⁇ representing the original pixel value of the coordinate position (+, y) in block 3
  • x xn/2
  • n Indicates the number of AIF taps
  • Step 702 Acquire an optimal second direction interpolation filter coefficient that minimizes a prediction residual energy in a second direction perpendicular to the first direction, where the optimal first direction interpolation filter coefficient and the optimal second direction interpolation
  • the filter coefficient is an interpolation filter coefficient;
  • the second direction is specifically the horizontal direction of the video frame and is described with reference to FIG. 1.
  • Step 703 Perform macroblock downsampling on-the-frame coding on the video frame according to the interpolation filter coefficient, where the interpolation process in the macroblock down-sampling decomposition intra-frame coding uses the interpolation filter coefficient;
  • the macroblock downsampling intraframe coding described in step 703 is applicable to the macroblock downsampling decomposition intraframe coding described in FIG. 3, which is described in conjunction with FIG. 1 to FIG. 3, in the interpolation-based inter-block prediction process.
  • the value of the reconstructed image of the intra-coded block (block 3) in the MB is used as a reference, and the image reconstructed value is interpolated by the interpolation filter coefficient, and the pixel value of the corresponding position of the interpolated intra-coded block is taken as the MB. middle The predicted value of the remaining blocks.
  • the downsampling decomposition is performed at the macroblock level (MB level), it can be used as a new MB type and participates in rate-distortion optimization with the existing MB type. : RDO ) encoding.
  • MB level macroblock level
  • encoding at the macroblock level (MB level) better adapts to the texture characteristics of different regions in the video frame, thereby improving coding compression efficiency;
  • the MB down-sampling decomposition intra-frame (Intra) coding is adopted, and the positional relationship between the blocks formed by the down-sampling decomposition is relatively determined. Therefore, when the macroblock down-sampling decomposition intra-coding is performed according to the interpolation filter coefficient, it is not necessary to perform Motion estimation.
  • Step 704 Write the interpolation filter coefficient into the code stream formed by the video frame, so that the receiving device performs decoding processing according to the interpolation filter coefficient.
  • the interpolation filter coefficient and the fixed interpolation coefficient may be subtracted to obtain a difference coefficient, and the difference coefficient is written into the code stream, so that the receiving device obtains the interpolation filter coefficient according to the difference coefficient, and performs the interpolation filter coefficient according to the interpolation filter coefficient.
  • Decoding processing since the data amount of the difference coefficient is much smaller than the data amount of the interpolation filter coefficient, the difference coefficient can be reduced by the code stream to reduce the bandwidth occupied by the video data during transmission; when the difference coefficient is written into the code stream
  • the difference coefficient can be written to the image header of the video frame, or SH, or PPS; further, since the interpolation filter coefficient has symmetry, only the interpolation filter coefficient needs to be written when the interpolation filter coefficient is written into the code stream. Half of the filter coefficients are sufficient, which saves coding bit overhead.
  • the video coding method provided by the embodiment of the present invention obtains the prediction residuals in the horizontal direction and the vertical direction by using the original image pixel values of the video frames in the process of acquiring the interpolation filter coefficients, because the video frame is not required to be encoded.
  • the reconstructed image of the video frame avoids the image reconstruction operation of the video frame, reduces the complexity of the coding implementation; performs macroblock mining on the video frame according to the interpolation filter coefficient
  • Decomposition of intra-frame coding the entire coding process only needs to be encoded once to achieve adaptive interpolation. Since each video frame has an interpolation filter coefficient corresponding to the video frame, interpolation is implemented in the process of interpolating the video frame.
  • the filter coefficient adaptively interpolates the macroblock of the video frame according to the image content change of the video frame, thereby improving the video encoding compression efficiency.
  • the reconstructed pixel value of the coordinate position is (+ y )
  • the interpolation filter coefficient of the video frame calculated by reconstructing the image through the video frame can be realized by the embodiment shown in FIG. 7, that is, the implementation shown in FIG.
  • the interpolation filter coefficients of the video frame obtained by the step 502 in the example according to the reconstructed image can be implemented by the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic flowchart of MB downsampling and intra-frame decoding according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8 and exemplarily illustrated in FIG.
  • the decoding specifically includes the following steps:
  • Step 801 Perform processing from a code stream formed by a video frame, and obtain a residual coefficient of the MB.
  • Step 802 Perform intra-frame decoding on one block in the MB.
  • block 3 (block3) of 4 blocks (block 0, block 1, block 2, block 3) formed by MB is intra-coded as an intra (Intra) coded block, and the use of The decoded image value of the decoded block 3 is subjected to interpolation-based inter-block predictive decoding for the remaining blocks in the MB (block 0, block 1, block 2); the reconstructed image of the decoded block 3 is interpolated using the filter coefficients
  • the interpolation-based inter-block prediction in the embodiment of the present invention may specifically be: interpolating the image reconstruction value by using the interpolation filter coefficient by using the reconstructed image value of the intra-coded block (block 3) in the MB as a reference.
  • Step 803 Perform up-sampling and combining the reconstructed image values of all the blocks of the MB to obtain a reconstructed image value of the MB.
  • the upsampling synthesis is a process of reassembling the pixels of all the blocks (block 0, block 1, block 2, block 3) in the MB into MB.
  • the upsampling synthesis is performed at the macroblock level (MB level), it can be used as a new MB type, and a better adaptive video can be realized at the macroblock level (MB level). Texture properties of different regions within a frame (image).
  • FIG. 9 is a schematic flowchart of a video decoding method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the embodiment of the present invention includes the following steps:
  • Step 901 Acquire an interpolation filter coefficient of a video frame from a code stream formed by a video frame.
  • Step 902 Perform macroblock downsampling intra-frame decoding on the code stream formed by the video frame according to the interpolation filter coefficient, where the interpolation process in the intra-frame decoding decomposition intra-frame decoding uses the interpolation filter coefficient.
  • the video decoding method provided by the embodiment of the present invention obtains an interpolation filter coefficient from a code stream formed by a video frame, and performs macro block down-sampling decomposition on the video frame according to the interpolation filter coefficient, based on a macroblock level (MB level).
  • MB level macroblock level
  • FIG. 10 is a schematic flowchart of still another embodiment of a video decoding method according to the present invention. As shown in FIG. 10, the embodiment of the present invention includes the following steps:
  • Step 101 Obtain a difference coefficient from a video frame, add a difference coefficient and a fixed interpolation coefficient to obtain an interpolation filter coefficient.
  • the difference coefficient can be reduced by the code stream to reduce the bandwidth occupied by the video data during transmission; and since the difference coefficient is written in the code stream , the difference coefficient can be written to the image header of the video frame, or SH, or PPS, so
  • the interpolation coefficient can be obtained by using an image header of the video frame, or SH, or PPS; further, the symmetry of the interpolation filter coefficient can also be used, and the filter coefficient of the interpolation filter coefficient can be obtained by acquiring the filter coefficient of the interpolation filter coefficient in the code stream. All interpolation filter coefficients.
  • Step 102 Process the code stream formed by the video frame and obtain a residual coefficient of the macro block.
  • Step 103 Perform intra-frame decoding on a block in the macro block according to the residual coefficient to obtain a decoded image value of one block in the macro block. ;
  • the four blocks formed by the MB of 16 x 16 size in the code stream formed by the video frame are: block 0, block 1, block 2, block 3;
  • One of the blocks performs intraframe decoding, for example: Block 3 is intra-coded according to the residual coefficient to obtain a decoded image value of block 3 in the macroblock.
  • Step 104 Perform interpolated inter-block predictive decoding on the remaining blocks in the macroblock according to the decoded image values of one block in the macroblock and the interpolation filter coefficients to obtain decoded image values of the remaining blocks in the macroblock.
  • the remaining blocks (block 0, block 1, block 2) in the MB are inter-block-predicted and decoded according to the decoded image value and the interpolation filter coefficient of the block 3, respectively, and the remaining blocks are obtained respectively. Corresponding decoded image values.
  • Step 105 Perform up-sampling synthesis on the decoded image values of all the blocks in the macroblock to obtain a decoded image value of the macroblock.
  • the decoded image values of all the blocks (block 0, block 1, block 2, and block 3) in the MB are upsampled and synthesized, thereby obtaining a reconstructed image value of the MB;
  • Sampling synthesis is the process of recombining reconstructed image values of 4 blocks into MBs.
  • the video decoding method provided by the embodiment of the present invention obtains an interpolation filter coefficient from a code stream formed by a video frame, and performs macro block down-sampling decomposition on the video frame according to the interpolation filter coefficient, based on a macroblock level (MB level).
  • MB level macroblock level
  • FIG. 11 is a schematic structural diagram of an embodiment of a video encoding apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 11, the embodiment includes: an obtaining module 11, an encoding module 12, and an interpolation module 13;
  • the encoding module 12 performs macroblock down-sampling decomposition intra-coding on the video frame according to the interpolation filter coefficients acquired by the obtaining module 11; the interpolation module 13 performs the encoding in the encoding module 12.
  • the interpolation process in the macroblock downsampling decomposition intraframe coding uses the interpolation filter coefficients obtained by the ear block 11 to perform an interpolation operation.
  • the video encoding apparatus obtains the interpolation filter coefficient by acquiring the video frame of the module 11 , and the encoding module 12 performs macro block down sampling and intraframe coding on the video frame according to the interpolation filter coefficient, since each video frame has the same.
  • the interpolation filter coefficient corresponding to the video frame so in the process of interpolating the video frame, the interpolation coefficient is used to adaptively interpolate the macroblock of the video frame according to the image content change of the video frame, thereby improving the video coding compression efficiency.
  • FIG. 12 is a schematic structural diagram of still another embodiment of a video encoding apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 12, the embodiment includes: an obtaining module 21, an encoding module 22, an interpolation module 23, and a writing module 24;
  • the obtaining module 21 obtains an interpolation filter coefficient according to the video frame; the encoding module 22 performs macroblock downsampling and intra-coding on the video frame according to the interpolation filter coefficient acquired by the ear block 21; the interpolation module 23 is in the encoding module 22 The interpolation process in the macroblock downsampling intraframe coding is performed using the interpolation filter coefficients obtained by the ear block 21; the writing module 24 writes the interpolation filter coefficients acquired by the acquisition module 21 to the encoding module 22.
  • the code stream formed after the video frame is encoded, so that the receiving device performs decoding processing according to the interpolation filter coefficient.
  • the obtaining module 21 may further include: a first obtaining unit 211, a second obtaining unit 212, a third obtaining unit 213, and/or a fourth obtaining unit 214 and a fifth obtaining unit 215; wherein, the first acquiring unit 211 performing macroblock downsampling on-frame coding on the video frame according to the fixed interpolation filter coefficient, Obtaining a video reconstructed image, the second obtaining unit 212 acquires an interpolation filter coefficient that minimizes the prediction residual energy according to the reconstructed image, and the third obtaining module 213 acquires a video frame according to the first prediction residual obtained by the second acquiring unit 212.
  • the fourth obtaining unit 214 obtains the second prediction residual according to the difference between the original pixel value of the video frame and the predicted value obtained based on the video frame; the fifth obtaining unit 215 is configured according to the fourth The second prediction residual obtained by unit 214 acquires an interpolation filter coefficient interpolation filter coefficient of the video frame.
  • the writing module 24 may further include: a subtracting unit 241 and a writing unit 242; wherein the subtracting unit 241 subtracts the interpolation filtering coefficient from the fixed interpolation coefficient to obtain a difference coefficient; the writing unit 242 will The difference coefficient is written into the code stream, so that the receiving device acquires the interpolation filter coefficient according to the difference coefficient, and performs decoding processing according to the interpolation filter coefficient.
  • the video encoding apparatus obtains the interpolation filter coefficient by acquiring the video frame of the module 21, and the encoding module 22 performs macroblock downsampling on the video frame according to the interpolation filter coefficient, and the intraframe coding is performed for each video frame.
  • the interpolation filter coefficient corresponding to the video frame so in the process of interpolating the video frame, the interpolation coefficient is used to adaptively interpolate the macroblock of the video frame according to the image content change of the video frame, thereby improving the video coding compression efficiency.
  • FIG. 13 is a schematic structural diagram of an embodiment of a video decoding apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 13, the embodiment includes: an obtaining module 31, a decoding module 32, and an interpolation module 33;
  • the obtaining module 31 acquires the interpolation filter coefficient of the video frame from the code stream formed by the video frame; the decoding module 32 performs the macro block down sampling on the code stream formed by the video frame according to the interpolation filter coefficient acquired by the obtaining module 31.
  • the intra-frame decoding is decomposed; the interpolation module 33 performs an interpolation operation on the interpolation process in the intra-frame coding of the macro-block down-sampling and intra-frame coding using the interpolation filter coefficients obtained by the ear block 31.
  • the obtaining module 31 obtains the interpolation filter coefficient from the code stream formed by the video frame, and the decoding module 32 performs the macroblock down sampling on the video frame according to the interpolation filter coefficient.
  • De-frame decoding based on the macro-level (MB level) decoding process, achieves better adaptation to the texture characteristics of different regions within the video frame (image).
  • FIG. 14 is a schematic structural diagram of still another embodiment of a video decoding apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 14, the embodiment includes: an obtaining module 41, a decoding module 42, and an interpolation module 43;
  • the obtaining module 41 acquires the interpolation filter coefficients of the video frame from the code stream formed by the video frame; the decoding module 42 performs macroblock down sampling on the code stream formed by the video frame according to the interpolation filter coefficients acquired by the obtaining module 41. Decomposing the intra-frame decoding; the interpolation module 43 performs the macroblock down-sampling on the decoding module 42. The interpolation process in the intra-frame coding is performed by using the interpolation filter coefficients obtained by the acquisition module 41.
  • the obtaining module 41 may further include: The obtaining unit 411 and the adding unit 412; wherein, the first acquiring unit 411 acquires the difference coefficient from the video frame; the adding unit 412 adds the difference coefficient and the fixed interpolation coefficient to obtain the interpolation filter coefficient.
  • the decoding module 42 may further include: a second obtaining unit 421, a first decoding unit 422, a second decoding unit 423, and an upsampling unit 424; wherein, the second obtaining unit 421 performs a code stream formed by the video frame.
  • the first decoding unit 422 performs intra-frame decoding on one of the macroblocks according to the residual coefficient to obtain a decoded image value of one block in the macroblock;
  • the decoding unit 423 performs interpolated inter-block predictive decoding on the remaining blocks in the macroblock according to the decoded image value and the interpolation filter coefficient to obtain decoded image values of the remaining blocks in the macroblock;
  • the upsampling unit 424 The decoded image values of all the blocks in the macroblock are upsampled and synthesized to obtain decoded image values of the macroblock.
  • the obtaining module 41 obtains an interpolation filter coefficient from a code stream formed by a video frame
  • the decoding module 42 performs macroblock downsampling on-the-frame decoding on the video frame according to the interpolation filter coefficient, based on the macroblock.
  • Level (MB level) decoding process achieves better adaptation to video frames (images) Texture properties of different regions within.
  • FIG. 15 is a schematic flowchart of still another embodiment of a video encoding method according to the present invention. As shown in FIG. 15, the embodiment of the present invention includes the following steps:
  • Step 151 Acquire an interpolation filter from the set of set filters
  • Step 152 Assign an interpolation filter to the macro block of the video frame.
  • Step 153 Perform macroblock downsampling intraframe coding on the macroblock of the video frame according to the interpolation filter coefficient corresponding to the interpolation filter, where the interpolation process in the macroblock downsampling intraframe coding uses the interpolation filter coefficient;
  • Step 154 Write the identification information corresponding to the interpolation filter into the code stream formed by the video frame, so that the receiving device acquires the interpolation filter according to the identification information to perform decoding processing.
  • the identification information in the embodiment of the present invention may specifically be: setting identifier information in the set of filters that can distinguish between the filters, for example: setting the number of each filter in the filter set, or each filtering The serial number of the device, or the index number of each filter, but the number, serial number, and index number do not constitute restrictions on the identification information.
  • the video coding method provided by the embodiment of the present invention performs macroblock downsampling and intraframe coding on a video frame by using an interpolation filter coefficient corresponding to the interpolation filter, and adopts an interpolation filter to the macro of the video frame in the process of interpolating the video frame.
  • the block adaptively interpolates according to the image content change, and the macroblock-level adaptive interpolation method improves the video coding compression efficiency; since the data amount of the identification information is much smaller than the optimal filter data amount, the identification information is transmitted through the code stream It can reduce the bandwidth occupied by video data during transmission.
  • step 151 may be specifically implemented by: obtaining, from the set of filter sets, an interpolation filter that minimizes the prediction residual energy of the macroblock as the optimal interpolation. Filter; or, obtain the rate distortion cost of the macroblock from the set of set filters The smallest interpolation filter is used as the best interpolation filter.
  • the encoding process of the embodiment of the present invention can be used as a new MB type, and Existing MB types participate in RDO coding together; as a macroblock level (MB level) technology, it is possible to achieve better adaptation to texture characteristics of different regions in a video frame (image) at the macroblock level (MB level), thereby improving coding. Compression efficiency.
  • FIG. 16 is a schematic flowchart of another embodiment of a video decoding method according to the present invention. As shown in FIG. 16, the embodiment of the present invention includes the following steps:
  • Step 161 Obtain identification information from a code stream formed by a video frame.
  • Step 162 Acquire an interpolation filter from the set filter set according to the identification information, and allocate the interpolation filter to the macro block of the video frame.
  • Step 163 Perform macroblock downsampling on the macroblock according to the interpolation filter coefficient corresponding to the interpolation filter, and perform intraframe decoding.
  • the video decoding method provided by the embodiment of the present invention performs macroblock downsampling and intra-frame decoding on the video frame by using the identification information of the interpolation filter, and implements a better adaptive video frame based on the macroblock level (MB level) decoding process. Texture properties of different regions within.
  • step 163 may specifically include:
  • FIG. 17 is a schematic structural diagram of still another embodiment of a video encoding apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 17, the embodiment includes: an obtaining module 71, an allocating module 72, an encoding module 73, and a writing module 74;
  • the obtaining module 72 obtains the interpolation filter from the set of filter sets; the assigning module 72 assigns the interpolation filter acquired by the obtaining module 71 to the macroblock of the video frame; and the encoding module 73 according to the interpolation filter.
  • the corresponding interpolation filter coefficient performs macroblock downsampling on the video frame to decompose intraframe coding; the writing module 74 writes the identification information corresponding to the interpolation filter into the code stream formed by the video frame, so that the receiving device according to the identifier
  • the information acquisition interpolation filter performs decoding processing.
  • the encoding module 73 performs macroblock downsampling and intra-frame coding on the video frame by using the interpolation filter coefficient corresponding to the interpolation filter acquired by the obtaining module 71, in the process of interpolating the video frame.
  • the interpolation block is used to adaptively interpolate the macroblock of the video frame according to the image content change, thereby improving the video encoding compression efficiency; since the data amount of the identification information is much smaller than the data amount of the optimal filter, the writing module 74 will The identification information is written into the code stream to transmit the identification information to reduce the bandwidth occupied by the video data during transmission.
  • the obtaining module 71 may further include: a first acquiring unit and/or a second acquiring unit; wherein the first acquiring unit acquires a macro from the set filter set The interpolation filter with the smallest prediction residual energy of the block is used as the optimal interpolation filter; the second acquisition unit obtains the interpolation filter that maximizes the rate distortion cost of the macroblock from the set of filter sets as the best interpolation. Filter
  • the identifier information corresponding to the interpolation filter is written into the code stream formed by the video frame by the writing module, so that the receiving device acquires the interpolation filter according to the identification information, and performs decoding processing. Since the amount of data of the identification information is much smaller than the data amount of the optimal filter, the transmission of the identification information by the code stream can reduce the bandwidth occupied by the video data during transmission.
  • FIG. 18 is a schematic structural diagram of another embodiment of a video decoding apparatus according to the present invention, as shown in FIG.
  • the embodiment includes: a first obtaining module 81, a second obtaining module 82, and a decoding module 83.
  • the first obtaining module 81 obtains the identifier information from the code stream formed by the video frame.
  • the second obtaining module 82 is configured according to the identifier information.
  • the video decoding apparatus performs macroblock downsampling and intra-frame decoding on the video frame by using the identifier information of the interpolation filter acquired by the first obtaining module 81, and implements the decoding process based on the macroblock level (MB level). It better adapts to the texture characteristics of different regions in the video frame (image), and achieves better adaptation to the texture characteristics of different regions in the video frame (image) based on the macroblock level (MB level) decoding process.
  • the decoding module 83 may further include: a first acquiring unit, a first decoding unit, a second decoding unit, and an upsampling unit; The code stream formed by the video frame is processed to obtain a residual coefficient of the macro block; the first decoding unit performs intra-frame decoding on one block of the macro block according to the residual coefficient to obtain a block in the macro block.
  • the second decoding unit performs interpolation-based inter-block predictive decoding on the remaining blocks in the macroblock according to the decoded image value and the interpolation filter coefficient corresponding to the interpolation filter to obtain the rest of the macroblock a decoded image value of the block;
  • the upsampling unit upsamples the decoded image values of all the blocks in the macroblock to obtain a decoded image value of the macroblock.
  • the foregoing program may be stored in a computer readable storage medium, and when executed, the program includes The foregoing steps of the method embodiment; and the foregoing storage medium includes: a medium that can store program codes, such as a ROM, a RAM, a magnetic disk, or an optical disk.

Landscapes

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

视频编码方法及装置、 视频解码方法及装置 本申请要求于 2009 年 11 月 24 日提交中国专利局、 申请号为 200910226177. 2、发明名称为 "视频编码方法及装置、视频解码方法及装置" 的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域， 尤其是一种视频编码方法及装置、 视频 解码方法及装置。 背景技术
为了满足人们对高清视频的传送和存储需求， 下一代视频编码标准将重点 面向高清、 超高清视频大幅度提高视频编码压缩效率， 以解决高清视频的带宽 需求增长和信息网络基础设施的发展之间的矛盾。
在国际电信联盟（International Telegraph Union, 简称： ITU ) 下的视频编 码专家组（Video Coding Experts Group, 简称： VCEG )提案中提出的基于块 ( block )下采样分解并利用相邻像素之间的相关性进行帧内预测编码的编码实 现方法。 具体地， 对 8 x 8大小的块通过下采样分解， 得到 4个 4 x 4的块， 对 4个 块中的 1个块（block )进行帧内 （Intra )编码， 然后以该 4个块中的 1个块的重 构图像作为参考， 对 4个块中的其余 3个块进行预测编码。 在该编码过程中， 需 要对作为参考的 4个块中的 1个块进行插值， 以便使得 4个块中的其余 3个块的预 测估计更准确。 由于编码实现方法采用了基于块下采样分解， 因此充分利用了 块级的率失真优化（Rate-Distortion Optimization, 简称： RDO ) 决策编码， 从 而改善了编码压缩性能。 发明人在实施本发明的过程中发现，当对 4个块中作为参考的 1个块 ( block ) 进行插值时， 虽然采用固定系数的差值滤波器实现方便， 但采用固定系数的插 值滤波器不能很好的适应图像内容的变化， 因此不利于进一步提升视频编码性 能。 发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种视频编码方法及装置、 视频解码方法及 装置， 通过基于帧级或宏块级的自适应插值提高视频编码压缩效率。
本发明实施例提供一种视频编码方法， 包括：
根据视频帧获取插值滤波系数；
对所述视频帧根据所述插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码，其中， 所述宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用所述插值滤波系数。
本发明实施例还提供一种视频解码方法， 包括：
从视频帧形成的码流中获取所述视频帧的插值滤波系数；
根据所述插值滤波系数对所述视频帧形成的码流进行宏块下采样分解帧内 解码， 其中， 对所述宏块下采样帧内解码中的插值过程采用插值滤波系数进行 插值运算。
本发明实施例还提供一种视频编码装置， 包括：
获耳4莫块， 用于根据视频帧获取插值滤波系数；
编码模块， 用于对所述视频帧根据所述插值滤波系数进行宏块下采样分解 帧内编码；
插值模块， 用于在宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用所述插值滤 波系数进行插值运算。
本发明实施例还提供一种视频解码装置， 包括： 获取模块， 用于从视频帧形成的码流中获取所述视频帧的插值滤波系数； 解码模块， 用于根据所述插值滤波系数对所述视频帧形成的码流进行宏块 下采样分解帧内解码；
插值模块， 用于对所述宏块下采样解码帧内编码中的插值过程采用插值滤 波系数进行插值运算。
本发明实施例还提供一种视频编码方法， 包括：
从设定滤波器集合中获取插值滤波器；
将所述插值滤波器分配给视频帧的宏块；
根据所述插值滤波器对应的插值滤波系数对所述视频帧的宏块进行宏块下 采样分解帧内编码， 其中， 所述宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用插 值滤波系数；
将所述插值滤波器对应的标识信息写入所述视频帧形成的码流， 使接收设 备根据所述标识信息获取插值滤波器进行解码处理。
本发明实施例还提供一种视频解码方法， 包括：
从视频帧形成的码流中获取标识信息；
根据所述标识信息从设定滤波器集合中获取插值滤波器， 将所述插值滤波 器分配给所述视频帧的宏块；
根据所述插值滤波器对应的插值滤波系数对所述宏块进行宏块下采样分解 帧内解码； 其中， 所述宏块下采样分解帧内解码中的插值过程使用插值滤波系 数。
本发明实施例还提供一种视频编码装置， 包括：
获取模块， 用于从设定滤波器集合中获取插值滤波器；
分配模块， 用于将所述插值滤波器分配给视频帧的宏块； 编码模块， 用于根据所述插值滤波器对应的插值滤波系数对所述视频帧进 行宏块下采样分解帧内编码； 写入模块， 用于将所述插值滤波器对应的标识信息写入所述视频帧形成的 码流， 使接收设备根据所述标识信息获取插值滤波器进行解码处理。 本发明实施例还提供一种视频解码装置， 包括： 第一获取模块， 用于从视频帧形成的码流中获取标识信息； 第二获取模块， 用于根据所述标识信息从设定滤波器集合中获取插值滤波 器， 将所述插值滤波器分配给所述视频帧的宏块； 解码模块， 用于根据所述插值滤波器对应的插值滤波系数对所述宏块进行 宏块下采样分解帧内解码。 本发明实施例提供的视频编码方法及装置、 视频解码方法及装置， 通过视 频帧获取到插值滤波系数， 并根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解 帧内编码， 由于每一视频帧都有该视频帧对应的插值滤波系数， 因此在对视频 帧进行宏块下采样分解帧内编码中的插值过程中， 实现了采用插值滤波系数对 视频帧的宏块根据视频帧的图像内容变化自适应插值， 该自适应插值方法提高 了视频编码压缩效率。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付 出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 图 1为本发明实施例所适用的宏块下采样分解示意图； 图 2为图 1所示对宏块进行插值所采用的滤波器示意图； 图 3为本发明实施例所适用的 宏块下采样分解帧内编码的流程示意图； 图 4为本发明视频编码方法一个实施例的流程示意图；
图 5为本发明视频编码方法又一个实施例的流程示意图；
图 6为本发明视频编码方法另一个实施例的流程示意图；
图 7为本发明视频编码方法另一个实施例的流程示意图；
图 8为本发明实施例所适用的宏块下采样分解帧内解码的流程示意图； 图 9为本发明视频解码方法一个实施例的流程示意图；
图 10为本发明视频解码方法又一个实施例的流程示意图；
图 11为本发明视频编码装置一个实施例的结构示意图；
图 12为本发明视频编码装置又一个实施例的结构示意图；
图 13为本发明视频解码装置一个实施例的结构示意图；
图 14为本发明视频解码装置又一个实施例的结构示意图；
图 15为本发明视频编码方法再一个实施例的流程示意图；
图 16为本发明视频解码方法另一个实施例的流程示意图；
图 17为本发明视频编码装置再一个实施例的结构示意图；
图 18为本发明视频解码装置另一个实施例的结构示意图。 具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是 全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
在基于块的混合视频编码框架下主要有两类编码方式： 帧内编码 （Intra coding )和帧间编码（ Inter coding ); 其中， 帧内编码利用空域相关性去除空域 冗余， 由于在编码过程中仅涉及当前帧的信息， 因此不需要对参考帧进行插值。 帧间编码利用时域相关性（例如： 运动补偿预测）， 根据参考帧进行预测编码插 值， 实现运动补偿预测。
图 1为本发明实施例所适用的下采样分解示意图， 图 2为图 1所示对宏块 进行插值所采用的滤波器示意图， 如图 1所示， "0"、 "s"、 "Ξ"、 "□" 表示视 频帧中的四种像素不同坐标位置， 一个 16χ 16大小的宏块（MacroBlock, 简称： MB) 经过 1/2下采样分解后形成 4个 8x8的块， 即： 块 0、 块 1、 块 2、 块 3; 如图 2所示， 块 3 (block3 )作为帧内 （Intra)编码块， 对块 1进行编码时需要 对块 3在垂直方向采用 4-抽头 （ tap )进行插值， 对块 2进行编码时需要对块 3 在水平方向采用 4-抽头 （tap)进行插值， 对块 0进行编码时需要对块 3在四邻 域求取均值。 本发明实施例以图 1为例进行说明， 但图 1所示 MB的大小与下 采样方式并不能构成对本发明实施例的限制， MB 的大小还可以为 32x 32、 64 χ64等， 本发明实施例可以根据实际需要将 mxm大小的 MB经过 1/3、 或者 1/4等等下采样分解形成相应的块。
图 3为本发明实施例所适用的 MB下采样分解帧内编码的流程示意图， 如图 3所示， 本发明实施例中所述的 MB下采样分解帧内编码具体包括如下步 骤：
步骤 301、 对视频帧的 MB进行下采样分解， 形成 n2个块；
其中， 对视频帧进行 1/n下采样分解， 形成 n2个块， 其中 n为大于 1的正 整数， 如图 1所示， 以 n具体为 2进行说明， 对 MB进行 1/2下采样分解， 共形 成 4个块（block), 即： 块 0、 块 1、 块 2、 块 3;
步骤 302、 对 MB中的 1个块（block)进行帧内 （Intra)编码；
如图 1所示， 将 4个块（块 0、 块 1、 块 2、 块 3 ) 中的块 3 (block3 )作为 帧内 （Intra)编码块， 对帧内 （ Intra )编码块的预测残差进行变换、 量化和熵编 码， 形成已编码的帧内编码块（块 3 )的重构图像值； 其中， 预测残差具体可以 为原始图像像素值与预测值之间的差值；
步骤 303、 根据已编码的帧内编码块的重构图像值， 对其余（n2-l )个块进 行基于插值的块间预测编码；
其中， 本发明实施例中的基于插值的块间预测具体可以为： 以 MB 中的帧 内编码块（块 3 )的重构图像值为参考， 利用插值滤波系数对图像重构值进行插 值， 以插值后的帧内编码块的相对应位置的像素值作为 MB 中的其余块的预测 值； 如图 1所示， 对块 0、 块 1、 块 2进行根据块 3进行基于插值的块间预测编 码； 其中， 使用固定的滤波器系数对已编码的帧内编码块（块 3 )的重构图像值 进行插值。 滤波器系数既可以是 2维不可分离的插值滤波系数， 也可以是 2维 可分离的插值滤波系数。 图 2给出了一种 4抽头 （tap ) 的滤波器， 分别对块 1 进行垂直方向的插值、 对块 2进行水平方向的插值、 对块 0进行四邻域求取均 值； 对帧内编码块（块 3 ) 的预测残差进行变换、 量化和熵编码；
步骤 304、 对 MB形成的 n2个块的重构图像值进行上采样合成， 得到 MB 的重构图像值；
其中， 上采样合成是将 MB内的所有块（块 0、 块 1、 块 2、 块 3 ) 的像素 重新组合成 MB的过程， 为步骤 301中下采样分解的逆过程。
在上述编码过程中， 由于下采样分解是在宏块级（MB level )上进行的， 因 此， 可以作为一种新的 MB 类型， 与现有 MB 类型一起参与率失真优化 ( Rate-Distortion Optimization, 简称： RDO )编码； 作为宏块级（ MB level )的 技术， 可以在宏块级（MB level )上实现较好的适应视频帧（图像） 内不同区域 的纹理特性， 从而提高编码压缩效率。
图 4为本发明视频编码方法一个实施例的流程示意图， 如图 4所示， 本发 明实施例包括如下步骤：
步骤 401、 根据视频帧获取插值滤波系数；
步骤 402、根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内编码，其中， 宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用所述插值滤波系数。
其中， 步骤 402中所述的宏块下采样分解帧内编码适用于图 3所述的宏块 下采样分解帧内编码， 并且， 步骤 402中的 MB下采样分解 Intra编码中的插值 过程采用从视频帧中获取到的插值滤波系数；具体地，结合图 1〜图 3进行说明， 在基于插值的块间预测过程中， 以 MB中的帧内编码块（块 3 )的重构图像值为 参考， 利用插值滤波系数对图像重构值进行插值， 以插值后的帧内编码块的相 对应位置的像素值作为 MB中的其余块的预测值。
本发明实施例提供的视频编码方法， 通过视频帧获取到插值滤波系数， 并 根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内编码， 由于每一视频帧都 有该视频帧对应的插值滤波系数， 因此在对视频帧进行宏块下采样分解帧内编 码中的插值过程中， 实现了采用插值滤波系数对视频帧的宏块根据视频帧的图 像内容变化自适应插值， 该基于帧级的自适应插值方法提高了视频编码压缩效 率。
图 5为本发明视频编码方法又一个实施例的流程示意图， 如图 5所示， 本 发明实施例包括如下步骤：
步骤 501、 对视频帧根据固定插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码， 获取视频帧重构图像；
其中，结合图 1进行示例性说明，对图 1所示的 16 16大小的 MB进行 1/2 下采样， 采用固定插值滤波系数进行下采样插值， 形成 4个块， 分别为： 块 0、 块 1、 块 2、 块 3; 对 4个块中的一个块进行帧内编码， 例如： 将块 3作为帧内 编码块进行帧内编码， 得到块 3的重构像素值， 再对得到的块 3的重构像素值 进行插值， 然后再根据插值后的块 3的重构像素值对 4个块中的其余 3个块进 行基于插值的块间预测编码； 本发明实施例中的固定插值滤波系数为编码设备 预先设置的用于对视频帧进行插值运算的滤波器系数， 既可以为 2维不可分离 的插值滤波系数， 也可以为 2维可分离的插值滤波系数。
步骤 502、根据视频帧的原始像素值与基于重构图像得到的预测值之间的差 值得到第一预测残差， 根据第一预测残差获取视频帧的插值滤波系数插值滤波 系数；
其中， 在本发明实施例中， 插值滤波系数可以是通过解方程组或者优化算 法计算得到的使重构图像的预测残差能量最小的插值滤波系数； 其中， 预测残 差具体可以为视频帧的原始像素值与根据重构图像得到的预测值之间的差值。 当然， 在可选择的实施例中， 可以根据需要在预测残差能量允许的范围内确定 插值滤波系数。
步骤 503、对视频帧根据插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码，其中， 宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用所述插值滤波系数；
其中， 步骤 503中所述的宏块下采样分解帧内编码适用于图 3所述的宏块 下采样分解帧内编码； 具体地， 结合图 1〜图 3进行说明， 在基于插值的块间预 测过程中， 以 MB中的帧内编码块（块 3 )的重构图像值为参考， 利用插值滤波 系数对图像重构值进行插值， 以插值后的帧内编码块的相对应位置的像素值作 为 MB中的其余块的预测值； 当获取到 MB的 4个块的全部的重构图像值，对 4 个块的全部的重构图像值进行上采样合成， 从而得到 MB的重构图像值； 其中， 上采样合成是将 4个块的重构图像值重新组合成 MB的过程， 是上述步骤 501 中下采样分解的逆过程。 在该编码过程中， 由于下采样分解是在宏块级（MB level )进行的， 因此， 可以作为一种新的 MB类型， 与现有 MB类型一起参与 RDO编码。作为一种宏 块级（MB level ) 的技术， 通过在宏块级（ MB level )上进行编码较好地适应了 视频帧内不同区域的纹理特性， 从而提高了编码压缩效率； 进一步地， 由于采 用了 MB下采样分解帧内 （Intra )编码， 并且下采样分解形成的各个块（ block ) 之间的位置关系相对确定， 因此根据插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编 码时， 无需进行运动估计。
步骤 504、将插值滤波系数写入视频帧形成的码流，使接收设备根据该插值 滤波系数进行解码处理。
其中， 将插值滤波系数与固定插值系数进行减法运算获取差值系数， 将差 值系数写入码流， 使接收设备根据该差值系数获取到插值滤波系数， 并根据该 插值滤波系数进行解码处理； 由于差值系数的数据量远远小于插值滤波系数的 数据量， 因此通过码流传送差值系数能够减小视频数据在传输时占用的带宽； 在将差值系数写入码流时， 可以将差值系数写到视频帧的图像头、 或者条带头 ( Slice header,简称： SH )、或者图像参数集（ Picture Parameter Set,简称： PPS )； 进一步地， 可以利用插值滤波系数的对称性， 将该插值滤波系数写入码流时只 需写入该插值滤波系数中的一半滤波系数即可， 从而节约了编码比特开销。
本发明实施例提供的视频编码方法， 通过视频帧获取到插值滤波系数， 并 根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内编码， 由于每一视频帧都 有该视频帧对应的插值滤波系数， 因此在对视频帧进行插值的过程中实现了采 用插值滤波系数对视频帧的宏块根据视频帧的图像内容变化自适应插值， 从而 提高了视频编码压缩效率。
在上述图 5所示实施例中， 在获取插值滤波系数时， 对 MB中所有的块进 行了一次下采样分解帧内 （Intra )编码； 在获取到插值滤波系数后， 对视频帧进 行了下采样分解帧内（ Intra )编码，因此，该视频编码过程仍属于两次（ Two pass ) 编码。
图 6为本发明视频编码方法另一个实施例的流程示意图， 如图 6所示， 本 发明实施例包括如下步骤：
步骤 601、根据视频帧的原始像素值与基于视频帧得到的预测值之间的差值 得到第二预测残差插值滤波系数；
步骤 602、 根据第二预测残差获取视频帧的插值滤波系数；
步骤 603、对视频帧根据插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码，其中， 宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用所述插值滤波系数。
其中， 步骤 603中所述的宏块下采样分解帧内编码适用于图 3所述的宏块 下采样分解帧内编码，结合图 1〜图 3进行说明，在基于插值的块间预测过程中， 以 MB中的帧内编码块（块 3 )的重构图像值为参考， 利用插值滤波系数对图像 重构值进行插值， 以插值后的帧内编码块的相对应位置的像素值作为 MB 中的 其余块的预测值。
本发明实施例提供的视频编码方法， 根据视频帧的原始像素值与基于视频 帧得到的预测值之间的差值得到第二预测残差， 并根据第二预测残差获取视频 帧的插值滤波系数， 由于不需对视频帧进行编码获得视频帧重构图像， 因此降 低了编码过程的复杂度； 根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内 编码， 整个视频编码过程实现了一次（One pass )编码， 由于每一视频帧都有该 视频帧对应的插值滤波系数， 因此在对视频帧进行插值的过程中实现了采用插 值滤波系数对视频帧的宏块根据视频帧的图像内容变化自适应插值， 从而提高 了视频编码压缩效率。 图 7为本发明视频编码方法另一个实施例的流程示意图， 如图 7所示， 本 发明实施例包括如下步骤：
步骤 701、获取视频帧在第一方向上的预测残差能量最小的最佳第一方向插 值滤波系数；
其中， 以第一方向具体为视频帧的垂直方向为例并结合图 1进行说明， MB 被 1/2下采样分解成 4个块， 其中， 将块 3作为帧内编码块， 其余块（块 0、 块 1、 块 2)作为块间预测编码块； 采用 2维可分离自适应插值滤波器（Adaptive
Interpolation Filter, 简称： AIF )对块 1在垂直方向进行插值， 对块 2进行水平 方向插值； 块 1的预测残差为 y =P y-∑h P ,y， 其中， 表示块 1的预测
i
残差， 表示在块 1中坐标位置为（ c， y )的原始像素值， 3^表示在块 3中 坐标位置为 ( + , y ) 的原始像素值， 其中， x = x-n/2， n表示 AIF抽头数， /^表示视频帧在垂直方向上的插值滤波系数， 0<= < «。
在获取到 MB中的块 1的预测残差 y = ^-2 ;. + 后，对视频帧中的其
i
余 MB也进行上述计算， 即可获取到视频帧的所有与垂直方向插值相关的 （即 所有 MB中相应的块 1)预测残差； 进一步地， 为求得最佳第一方向插值滤波系 数， 需要求解 ^argmin ( )2} = argmin CP -^ 0·)2}， 当求解出上述
Κ = arg min |
Figure imgf000014_0001
| = arg min |∑«,-∑ K .Px 3,y+i )2 }后， 即可使得视频顿的所有与垂 直方向插值相关的（即所有 MB中相应的块 1 )的预测残差能量为最小， 从而得 到帧级（frame-level) 的最佳第一方向插值滤波系数/^
步骤 702、获取视频帧在与第一方向垂直的第二方向上的预测残差能量最小 的最佳第二方向插值滤波系数， 其中， 最佳第一方向插值滤波系数和最佳第二 方向插值滤波系数为插值滤波系数； 其中， 以第二方向具体为视频帧的水平方向为例并结合图 1进行说明， 块 2 的预测残差为 ^ = -∑ ， 其中， ^表示块 2的预测残差， 表示在块
2中坐标位置为（； c， y )的原始像素值， 表示块 3中坐标位置为（ c， y + i ) 的原始像素值， 其中， j) = y-"/2， 《表示滤波器的抽头个数， 对于图 1所示的 MB, n = 4; v;表示水平方向的插值滤波系数， 其中， 0 <= i < n。
在获得 1个 MB中 block2的预测残差后， 进一步地， 对当前帧中其它 MB 也进行上述计算， 即可得到当前帧的所有与水平方向插值相关的 （即视频帧内 所有的块 2 ) 的预测残差； 为求得插值滤波系数， 需要求解 v; = arg min |∑ † | = arg min |∑ ( y -∑ν; +;)2|的最小化值， 当求解出上述 v; = arg min \∑«y )2| = arg min|x ( -∑ v; y+i )2 }的最小化值后， 即可使得视频顿 的所有与水平方向插值相关的（即所有 MB中相应的块 2 )的预测残差能量为最 小， 从而得到帧级（frame-level ) 的最佳第二方向插值滤波系数 其中， 最佳 第一方向插值滤波系数和最佳第二方向插值滤波系数为插值滤波系数。 在上述 获取最佳第二方向插值滤波系数的过程中， 仅以块 2进行示例性说明， 在实际 求取最佳第二方向插值滤波系数的过程中， 也可以将块 0和块 2结合在一起获 取最佳第二方向插值滤波系数。
步骤 703、对视频帧根据插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码，其中， 宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用所述插值滤波系数；
其中， 步骤 703中所述的宏块下采样分解帧内编码适用于图 3所述的宏块 下采样分解帧内编码，结合图 1〜图 3进行说明，在基于插值的块间预测过程中， 以 MB中的帧内编码块（块 3 )的重构图像值为参考， 利用插值滤波系数对图像 重构值进行插值， 以插值后的帧内编码块的相对应位置的像素值作为 MB 中的 其余块的预测值。
在该编码过程中， 由于下采样分解是在宏块级（MB level )进行的， 因此， 可以作为一种新的 MB 类型， 与现有 MB 类型一起参与率失真优化 ( Rate-Distortion Optimization, 简称： RDO )编码。 作为一种宏块级 ( MB level ) 的技术， 通过在宏块级（ MB level )上进行编码较好地适应了视频帧内不同区域 的纹理特性， 从而提高了编码压缩效率； 进一步地， 由于采用了 MB下采样分 解帧内 （Intra )编码， 并且下采样分解形成的各个块（block )之间的位置关系 相对确定， 因此根据插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码时， 无需进行 运动估计。
步骤 704、将插值滤波系数写入视频帧形成的码流，使接收设备根据插值滤 波系数进行解码处理。
其中， 还可以将插值滤波系数与固定插值系数进行减法运算获取差值系数， 将差值系数写入码流， 使接收设备根据该差值系数获取到插值滤波系数， 并根 据该插值滤波系数进行解码处理； 由于差值系数的数据量远远小于插值滤波系 数的数据量， 因此通过码流传送差值系数能够减小视频数据在传输时占用的带 宽； 在将差值系数写入码流时，可以将差值系数写到视频帧的图像头、或者 SH、 或者 PPS; 进一步， 由于插值滤波系数具有对称性， 因此在将该插值滤波系数 写入码流时只需写入该插值滤波系数中的一半滤波系数即可， 从而节约了编码 比特开销。
本发明实施例提供的视频编码方法， 由于在插值滤波系数的获取过程中均 采用视频帧的原始图像像素值分别得到水平方向和竖直方向的预测残差， 由于 不需对视频帧进行编码获取视频帧的重构图像， 避免了对视频帧进行图像重构 的操作， 降低了编码实现的复杂度； 根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采 样分解帧内编码， 整个编码过程仅需一次编码即可实现自适应插值， 由于每一 视频帧都有该视频帧对应的插值滤波系数， 因此在对视频帧进行插值的过程中 实现了采用插值滤波系数对视频帧的宏块根据视频帧的图像内容变化自适应插 值， 从而提高了视频编码压缩效率。
可选择地， 在上述图 7所示实施例中， 若获取到的 MB中的块 1的预测残 y = P y -∑hi . P +i,y中的/ 作为帧内编码块的块 3中坐标位置为（ + ， y ) i
的重构像素值， 块 2的预测残差为 = ^ -∑ ; - +;中的 /^^作为帧内编码块的 i
块 3中坐标位置为 （ + y ) 的重构像素值， 则通过图 7所示实施例可以实现 通过视频帧重构图像后计算得到视频帧的插值滤波系数， 也即， 图 5 所示实施 例中步骤 502根据重构图像获取视频帧的插值滤波系数可以通过图 7所示实施 例实现。
图 8为本发明实施例所适用的 MB下采样分解帧内解码的流程示意图， 如图 8所示， 并结合图 1进行示例性说明， 本发明实施例中所述的 MB下采样 分解帧内解码具体包括如下步骤：
步骤 801、 从视频帧形成的码流进行处理并获得 MB的残差系数；
步骤 802、 对 MB中的 1个块进行帧内解码；
其中， 如图 1所示， 将 MB形成的 4个块（块 0、 块 1、 块 2、 块 3 ) 中的 块 3 ( block3 )作为帧内 （Intra )编码块进行帧内解码， 利用已解码的块 3的解 码图像值， 对该 MB内部其余块（块 0、 块 1、 块 2 )进行基于插值的块间预测 解码； 利用滤波器系数对已解码的块 3 的重构图像进行插值； 此外， 本发明实 施例中的基于插值的块间预测具体可以为： 以 MB中的帧内编码块（块 3 )的重 构图像值为参考， 利用插值滤波系数对图像重构值进行插值， 以插值后的帧内 编码块的相对应位置的像素值作为 MB中的其余块的预测值。 步骤 803、对上述 MB的所有块的重构图像值进行上采样合成，得到 MB的 重构图像值。
其中， 上采样合成是将 MB内的所有块（块 0、 块 1、 块 2、 块 3 ) 的像素 重新组合成 MB的过程。
在上述解码过程中， 由于上采样合成是在宏块级（MB level )上进行的， 因 此， 可以作为一种新的 MB类型， 可以在宏块级（ MB level )上实现较好的适应 视频帧 （图像） 内不同区域的纹理特性。
图 9为本发明视频解码方法一个实施例的流程示意图， 如图 9所示， 本发 明实施例包括如下步骤：
步骤 901、 从视频帧形成的码流中获取视频帧的插值滤波系数；
步骤 902、根据插值滤波系数对视频帧形成的码流进行宏块下采样分解帧内 解码， 其中， 宏块下采样分解帧内解码中的插值过程使用该插值滤波系数。
本发明实施例提供的视频解码方法， 从视频帧形成的码流中获取到插值滤 波系数， 并根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内解码， 基于宏 块级（MB level )解码过程实现了较好的适应视频帧（图像） 内不同区域的纹理 特性。
图 10为本发明视频解码方法又一个实施例的流程示意图， 如图 10所示， 本发明实施例包括如下步骤：
步骤 101、从视频帧中获取差值系数， 将差值系数与固定插值系数进行加法 运算获取插值滤波系数；
其中， 由于差值系数的数据量远远小于插值滤波系数的数据量， 因此通过 码流传送差值系数能够减小视频数据在传输时占用的带宽； 又由于差值系数在 写入码流时， 可将差值系数写到视频帧的图像头、 或者 SH、 或者 PPS， 因此通 过视频帧的图像头、 或者 SH、 或者 PPS即可获取该插值系数； 进一步地， 还可 以利用插值滤波系数的对称性， 通过在码流中获取到该插值滤波系数的一半滤 波系数即可获取全部的插值滤波系数。
步骤 102、 从视频帧形成的码流进行处理并获取宏块的残差系数； 步骤 103、根据残差系数对宏块中的一个块进行帧内解码得到宏块中的一个 块的解码图像值；
其中， 结合图 1 进行示例性说明， 视频帧所形成的码流中 16 x 16 大小的 MB所形成的 4个块， 分别为： 块 0、 块 1、 块 2、 块 3; 对 4个块中的一个块进 行帧内解码， 例如： 将块 3根据残差系数进行帧内解码得到该宏块中的块 3的 解码图像值。
步骤 104、根据宏块中的一个块的解码图像值和插值滤波系数对宏块中的其 余块进行基于插值的块间预测解码得到宏块中的其余块的解码图像值；
其中， 结合图 1进行示例性说明， 根据块 3的解码图像值和插值滤波系数 对该 MB中的其余块（块 0、 块 1、 块 2 )进行基于插值的块间预测解码分别得 到其余块对应的解码图像值。
步骤 105、对宏块中的所有块的解码图像值进行上采样合成，得到宏块的解 码图像值。
其中， 结合图 1进行示例性说明， 对 MB中的所有块（块 0、 块 1、 块 2、 块 3 )的解码图像值进行上采样合成， 从而得到该 MB的重构图像值； 其中上采 样合成是将 4个块的重构图像值重新组合成 MB的过程。
本发明实施例提供的视频解码方法， 从视频帧形成的码流中获取到插值滤 波系数， 并根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内解码， 基于宏 块级（MB level )解码过程实现了较好的适应视频帧（图像） 内不同区域的纹理 特性。
图 11为本发明视频编码装置一个实施例的结构示意图， 如图 11所示， 本 实施例包括： 获取模块 11、 编码模块 12、 插值模块 13;
其中， 获耳4莫块 11根据视频帧获取插值滤波系数； 编码模块 12对视频帧 根据获取模块 11获取到的插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码； 插值模 块 13在编码模块 12进行宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用获耳4莫块 11获取到的插值滤波系数进行插值运算。
本发明实施例提供的视频编码装置，通过获取模块 11视频帧获取到插值滤 波系数，编码模块 12根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内编码， 由于每一视频帧都有该视频帧对应的插值滤波系数， 因此在对视频帧进行插值 的过程中实现了采用插值滤波系数对视频帧的宏块根据视频帧的图像内容变化 自适应插值， 从而提高了视频编码压缩效率。
图 12为本发明视频编码装置又一个实施例的结构示意图， 如图 12所示， 本实施例包括： 获取模块 21、 编码模块 22、 插值模块 23、 写入模块 24;
其中， 获 莫块 21根据视频帧获取插值滤波系数； 编码模块 22对视频帧 根据获耳4莫块 21获取到的插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码； 插值模 块 23在编码模块 22进行宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用获耳4莫块 21获取到的插值滤波系数进行插值运算； 写入模块 24将获取模块 21获取到的 插值滤波系数写入编码模块 22对视频帧编码后形成的码流， 使所述接收设备根 据所述插值滤波系数进行解码处理。
进一步地，获取模块 21还可以包括：第一获取单元 211、第二获取单元 212、 第三获取单元 213， 和 /或， 第四获取单元 214、 第五获取单元 215; 其中， 第一 获取单元 211 对视频帧根据固定插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码， 获取视频重构图像， 第二获取单元 212根据所述重构图像获取使预测残差能量 最小的插值滤波系数， 第三获取模块 213根据第二获取单元 212得到的第一预 测残差获取视频帧的插值滤波系数； 第四获取单元 214根据所述视频帧的原始 像素值与基于所述视频帧得到的预测值之间的差值得到第二预测残差； 第五获 取单元 215根据第四获取单元 214得到的第二预测残差获取所述视频帧的插值 滤波系数插值滤波系数。
进一步地， 写入模块 24还可以包括： 减法单元 241和写入单元 242; 其中， 减法单元 241将所述插值滤波系数与固定插值系数进行减法运算获取差值系数； 写入单元 242将所述差值系数写入码流， 使接收设备根据所述差值系数获取到 所述插值滤波系数， 并根据所述插值滤波系数进行解码处理。
本发明实施例提供的视频编码装置，通过获取模块 21视频帧获取到插值滤 波系数，编码模块 22根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内编码， 由于每一视频帧都有该视频帧对应的插值滤波系数， 因此在对视频帧进行插值 的过程中实现了采用插值滤波系数对视频帧的宏块根据视频帧的图像内容变化 自适应插值， 从而提高了视频编码压缩效率。
图 13为本发明视频解码装置一个实施例的结构示意图， 如图 13所示， 本 实施例包括： 获取模块 31、 解码模块 32、 插值模块 33;
其中，获取模块 31从视频帧形成的码流中获取所述视频帧的插值滤波系数； 解码模块 32根据获取模块 31获取到的插值滤波系数对所述视频帧形成的码流 进行宏块下采样分解帧内解码； 插值模块 33对所述宏块下采样解码帧内编码中 的插值过程采用获耳4莫块 31获取到的插值滤波系数进行插值运算。
本发明实施例提供的视频解码装置，获取模块 31从视频帧形成的码流中获 取到插值滤波系数， 解码模块 32根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分 解帧内解码，基于宏块级（MB level )解码过程实现了较好的适应视频帧（图像） 内不同区域的纹理特性。
图 14为本发明视频解码装置又一个实施例的结构示意图， 如图 14所示， 本实施例包括： 获取模块 41、 解码模块 42、 插值模块 43;
其中，获取模块 41从视频帧形成的码流中获取所述视频帧的插值滤波系数； 解码模块 42根据获取模块 41获取到的插值滤波系数对所述视频帧形成的码流 进行宏块下采样分解帧内解码； 插值模块 43对解码模块 42进行宏块下采样解 码帧内编码中的插值过程采用获取模块 41 获取到的插值滤波系数进行插值运 进一步地， 获取模块 41还可以包括： 第一获取单元 411和加法单元 412; 其中， 第一获取单元 411从视频帧中获取差值系数； 加法单元 412将所述差值 系数与固定插值系数进行加法运算获取插值滤波系数。
进一步地，解码模块 42还可以包括：第二获取单元 421、第一解码单元 422、 第二解码单元 423、 上采样单元 424; 其中， 第二获取单元 421对所述视频帧形 成的码流进行处理并获取宏块的残差系数； 第一解码单元 422根据所述残差系 数对所述宏块中的一个块进行帧内解码得到所述宏块中的一个块的解码图像 值； 第二解码单元 423根据所述解码图像值和所述插值滤波系数对所述宏块中 的其余块进行基于插值的块间预测解码得到所述宏块中的其余块的解码图像 值； 上采样单元 424对所述宏块中的所有块的解码图像值进行上采样合成， 得 到所述宏块的解码图像值。
本发明实施例提供的视频解码装置， 获取模块 41从视频帧形成的码流中获 取到插值滤波系数， 解码模块 42根据插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分 解帧内解码，基于宏块级（MB level )解码过程实现了较好的适应视频帧（图像） 内不同区域的纹理特性。
图 15为本发明视频编码方法再一个实施例的流程示意图， 如图 15所示， 本发明实施例包括如下步骤：
步骤 151、 从设定滤波器集合中获取插值滤波器；
步骤 152、 将插值滤波器分配给视频帧的宏块；
步骤 153、根据插值滤波器对应的插值滤波系数对视频帧的宏块进行宏块下 采样分解帧内编码， 其中， 宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用插值滤 波系数；
步骤 154、将插值滤波器对应的标识信息写入视频帧形成的码流， 使接收设 备根据标识信息获取插值滤波器进行解码处理。
本发明实施例中的标识信息， 具体可以为设定滤波器集合中能够表示滤波 器之间相互区别的标识信息， 例如： 设定滤波器集合中的每一个滤波器的编号、 或者每一个滤波器的序列号、 或者每一个滤波器的索引号， 但是编号、 序列号、 索引号并不构成对标识信息的限制。
本发明实施例提供的视频编码方法， 通过插值滤波器对应的插值滤波系数 对视频帧进行宏块下采样分解帧内编码， 在对视频帧进行插值的过程中采用插 值滤波器对视频帧的宏块根据图像内容变化自适应插值， 该基于宏块级的自适 应插值方法提高了视频编码压缩效率； 由于标识信息的数据量远远小于最佳滤 波器的数据量， 因此通过码流传送标识信息能够减小视频数据在传输时占用的 带宽。
进一步地， 在上述图 15所示实施例的基础上， 步骤 151具体可以通过如下 方式实现： 从设定滤波器集合中获取使宏块的预测残差能量最小的插值滤波器 作为最佳的插值滤波器； 或者， 从设定滤波器集合中获取使宏块的率失真代价 最小的插值滤波器作为最佳的插值滤波器。
在上述图 15所示实施例的编码过程中， 由于下采样分解是在宏块级（MB level )上进行的， 因此， 可以将本发明实施例的编码过程作为一种新的 MB 类 型， 与现有 MB类型一起参与 RDO编码； 作为宏块级（MB level ) 的技术， 可 以在宏块级（MB level )上实现较好的适应视频帧（图像） 内不同区域的纹理特 性， 从而提高编码压缩效率。
图 16为本发明视频解码方法另一个实施例的流程示意图， 如图 16所示， 本发明实施例包括如下步骤：
步骤 161、 从视频帧形成的码流中获取标识信息；
步骤 162、根据标识信息从设定滤波器集合中的获取插值滤波器， 将插值滤 波器分配给视频帧的宏块；
步骤 163、根据插值滤波器对应的插值滤波系数对宏块进行宏块下采样分解 帧内解码。
本发明实施例提供的视频解码方法， 通过插值滤波器的标识信息对视频帧 进行宏块下采样分解帧内解码， 基于宏块级（MB level )解码过程实现了较好的 适应视频帧 （图像） 内不同区域的纹理特性。
在上述图 16所示实施例的基础上， 步骤 163具体可以包括：
对视频帧形成的码流进行处理并获取宏块的残差系数；
根据残差系数对宏块中的一个块进行帧内解码得到宏块中的一个块的解码 图像值；
根据解码图像值和插值滤波器对应的插值滤波系数对宏块中的其余块进行 基于插值的块间预测解码得到宏块中的其余块的解码图像值；
对宏块中的所有块的解码图像值进行上采样合成， 得到宏块的解码图像值。 图 17为本发明视频编码装置再一个实施例的结构示意图， 如图 17所示， 本实施例包括： 获取模块 71、 分配模块 72、 编码模块 73、 写入模块 74;
其中， 获耳4莫块 71从设定滤波器集合中获取插值滤波器； 分配模块 72将 获取模块 71获取到的插值滤波器分配给视频帧的宏块； 编码模块 73根据所述 插值滤波器对应的插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内编码； 写入 模块 74将所述插值滤波器对应的标识信息写入所述视频帧形成的码流， 使接收 设备根据所述标识信息获取插值滤波器进行解码处理。
本发明实施例提供的视频编码装置， 编码模块 73通过获取模块 71获取到 的插值滤波器对应的插值滤波系数对视频帧进行宏块下采样分解帧内编码， 在 对视频帧进行插值的过程中采用插值滤波器对视频帧的宏块根据图像内容变化 自适应插值， 从而提高了视频编码压缩效率； 由于标识信息的数据量远远小于 最佳滤波器的数据量， 因此通过写入模块 74将标识信息写入码流传送标识信息 能够减小视频数据在传输时占用的带宽。
进一步地， 在上述图 17所示实施例的基础上， 获取模块 71还可以包括： 第一获取单元和 /或第二获取单元； 其中， 第一获取单元从设定滤波器集合中获 取使宏块的预测残差能量最小的插值滤波器作为最佳的插值滤波器； 第二获取 单元从设定滤波器集合中获取使宏块的率失真代价最 d、的插值滤波器作为最佳 的插值滤波器；
在上述图 17所示实施例中， 通过写入模块将所述插值滤波器对应的标识信 息写入所述视频帧形成的码流， 使接收设备根据所述标识信息获取插值滤波器 进行解码处理， 由于标识信息的数据量远远小于最佳滤波器的数据量， 因此通 过码流传送标识信息能够减小视频数据在传输时占用的带宽。
图 18为本发明视频解码装置另一个实施例的结构示意图， 如图 18所示， 本实施例包括： 第一获取模块 81、 第二获取模块 82、 解码模块 83; 其中， 第一获取模块 81从视频帧形成的码流中获取标识信息； 第二获取模 块 82根据所述标识信息从设定滤波器集合中的获取插值滤波器， 将所述插值滤 波其分配给所述视频帧的宏块； 解码模块 83根据所述插值滤波器对应的插值滤 波系数对所述宏块进行宏块下采样分解帧内解码。
本发明实施例提供的视频解码装置， 通过第一获取模块 81获取到的插值滤 波器的标识信息对视频帧进行宏块下采样分解帧内解码，基于宏块级（ MB level ) 解码过程实现了较好的适应视频帧 （图像） 内不同区域的纹理特性， 基于宏块 级（MB level )解码过程实现了较好的适应视频帧（图像） 内不同区域的纹理特 性。
进一步地， 在上述图 18所示实施例的基础上， 解码模块 83还可以包括： 第一获取单元、 第一解码单元、 第二解码单元、 上采样单元； 其中， 第一获取 单元对所述视频帧形成的码流进行处理并获取宏块的残差系数； 第一解码单元 根据所述残差系数对所述宏块中的一个块进行帧内解码得到所述宏块中的一个 块的解码图像值； 第二解码单元根据所述解码图像值和所述插值滤波器对应的 插值滤波系数对所述宏块中的其余块进行基于插值的块间预测解码得到所述宏 块中的其余块的解码图像值； 上采样单元对所述宏块中的所有块的解码图像值 进行上采样合成， 得到所述宏块的解码图像值。
本领域普通技术人员可以理解： 实现上述实施例的全部或部分步骤可以通 过程序指令相关的硬件来完成， 前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介 质中， 该程序在执行时， 执行包括上述方法实施例的步骤； 而前述的存储介质 包括： ROM、 RAM, 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限 制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员 应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其 中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的 本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

权 利 要 求
1、 一种视频编码方法， 其特征在于， 包括：
根据视频帧获取插值滤波系数；
根据所述插值滤波系数， 对所述视频帧进行宏块下采样分解帧内编码， 其 中， 所述宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用所述插值滤波系数。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述根据视频帧获取插值滤 波系数包括：
对视频帧根据固定插值滤波系数进行宏块下采样分解帧内编码， 获取视频 帧重构图像；
根据所述视频帧的原始像素值与基于所述重构图像得到的预测值之间的差 值得到第一预测残差；
根据所述第一预测残差获取视频帧的插值滤波系数。
3、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述根据视频帧获取插值滤 波系数包括：
根据所述视频帧的原始像素值与基于所述视频帧得到的预测值之间的差值 得到第二预测残差；
根据所述第二预测残差获取所述视频帧的插值滤波系数。
4、 根据权利要求 1 ~ 3任一所述的方法， 其特征在于， 所述根据视频帧获 取插值滤波系数包括：
获取所述视频帧在第一方向上的最佳第一方向插值滤波系数和所述视频帧 在与所述第一方向垂直的第二方向上的最佳第二方向插值滤波系数， 所述最佳 第一方向插值滤波系数和最佳第二方向插值滤波系数为插值滤波系数。
5、 根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于， 所述获取所述视频帧在第一 方向上的最佳第一方向插值滤波系数和所述视频帧在与所述第一方向垂直的第 二方向上的最佳第二方向插值滤波系数包括：
获取所述视频帧在第一方向上的预测残差能量最小的最佳第一方向插值滤 波系数；
获取所述视频帧在与所述第一方向垂直的第二方向上的预测残差能量最小 的最佳第二方向插值滤波系数。
6、 根据权利要求 1 ~ 3任一所述的方法， 其特征在于， 还包括：
将所述视频帧的插值滤波系数写入所述视频帧形成的码流， 使所述接收设 备根据所述插值滤波系数进行解码处理。
7、 根据权利要求 1 ~ 3 所述的方法， 其特征在于， 插值滤波系数插值滤波 系数还包括：
将所述视频帧的插值滤波系数与固定插值系数进行减法运算获取差值系 数， 将所述差值系数写入码流， 使接收设备根据所述差值系数获取到所述插值 滤波系数， 并根据所述插值滤波系数进行解码处理。
8、 一种视频解码方法， 其特征在于， 包括：
从视频帧形成的码流中获取所述视频帧的插值滤波系数；
根据所述插值滤波系数对所述视频帧形成的码流进行宏块下采样分解帧内 解码， 其中， 对所述宏块下采样帧内解码中的插值过程采用插值滤波系数进行 插值运算。
9、 根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 所述从视频帧形成的码流中 获取所述视频帧的插值滤波系数包括：
从视频帧中获取差值系数， 将所述差值系数与固定插值系数进行加法运算 获取插值滤波系数。
10、 根据权利要求 8或 9所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述插值滤 波系数对所述视频帧形成的码流进行宏块下采样分解帧内解码包括：
对所述视频帧形成的码流进行处理并获取宏块的残差系数；
根据所述残差系数对所述宏块中的一个块进行帧内解码得到所述宏块中的 一个块的解码图像值；
根据所述解码图像值和所述插值滤波系数对所述宏块中的其余块进行基于 插值的块间预测解码得到所述宏块中的其余块的解码图像值；
对所述宏块中的所有块的解码图像值进行上采样合成， 得到所述宏块的解 码图像值。
11、 一种视频编码装置， 其特征在于， 包括：
获耳4莫块， 用于根据视频帧获取插值滤波系数；
编码模块， 用于对所述视频帧根据所述插值滤波系数进行宏块下采样分解 帧内编码；
插值模块， 用于在宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用所述插值滤 波系数进行插值运算。
12、 根据权利要求 11所述的装置， 其特征在于， 所述获取模块包括： 第一获取单元， 用于对视频帧根据固定插值滤波系数进行宏块下采样分解 帧内编码， 获取视频重构图像；
第二获取单元， 用于根据所述视频帧的原始像素值与基于所述重构图像得 到的预测值之间的差值得到第一预测残差插值滤波系数；
第三获取模块， 用于根据所述第一预测残差获取视频帧的插值滤波系数； 和 /或，
第四获取单元， 用于根据所述视频帧的原始像素值与基于所述视频帧得到 的预测值之间的差值得到第二预测残差；
第五获取单元， 用于根据所述第二预测残差获取所述视频帧的插值滤波系 数插值滤波系数。
13、 根据权利要求 11或 12所述的装置， 其特征在于， 还包括：
写入模块， 用于将所述插值滤波系数写入所述视频帧形成的码流， 使所述 接收设备根据所述插值滤波系数进行解码处理。
14、 根据权利要求 13所述的装置， 其特征在于， 所述写入模块包括： 减法单元， 用于将所述插值滤波系数与固定插值系数进行减法运算获取插 值系数；
写入单元， 用于将所述差值系数写入码流， 使接收设备根据所述差值系数 获取到所述插值滤波系数， 并根据所述插值滤波系数进行解码处理。
15、 一种视频解码装置， 其特征在于， 包括：
获取模块， 用于从视频帧形成的码流中获取所述视频帧的插值滤波系数； 解码模块， 用于根据所述插值滤波系数对所述视频帧形成的码流进行宏块 下采样分解帧内解码；
插值模块， 用于对所述宏块下采样解码帧内编码中的插值过程采用插值滤 波系数进行插值运算。
16、 根据权利要求 15所述的装置， 其特征在于， 所述获取模块包括： 第一获取单元， 用于从视频帧中获取差值系数；
加法单元， 用于将所述差值系数与固定插值系数进行加法运算获取插值滤 波系数。
17、 根据权利要求 15或 16所述的装置， 其特征在于， 所述解码模块包括： 第二获取单元， 用于对所述视频帧形成的码流进行处理并获取宏块的残差 系数；
第一解码单元， 用于根据所述残差系数对所述宏块中的一个块进行帧内解 码得到所述宏块中的一个块的解码图像值；
第二解码单元， 用于根据所述解码图像值和所述插值滤波系数对所述宏块 中的其余块进行基于插值的块间预测解码得到所述宏块中的其余块的解码图像 值；
上采样单元， 用于对所述宏块中的所有块的解码图像值进行上采样合成， 得到所述宏块的解码图像值。
18、 一种视频编码方法， 其特征在于， 包括：
从设定滤波器集合中获取插值滤波器；
将所述插值滤波器分配给视频帧的宏块；
根据所述插值滤波器对应的插值滤波系数对所述视频帧的宏块进行宏块下 采样分解帧内编码， 其中， 所述宏块下采样分解帧内编码中的插值过程使用所 述插值滤波系数；
将所述插值滤波器对应的标识信息写入所述视频帧形成的码流， 使接收设 备根据所述标识信息获取插值滤波器进行解码处理。
19、 根据权利要求 18所述的方法， 其特征在于， 所述从设定滤波器集合中 获取插值滤波器包括：
从设定滤波器集合中获取使宏块的预测残差能量最小的插值滤波器； 或者， 从设定滤波器集合中获取使宏块的率失真代价最 d、的插值滤波器。
20、 一种视频解码方法， 其特征在于， 包括：
从视频帧形成的码流中获取标识信息；
根据所述标识信息从设定滤波器集合中的获取插值滤波器， 将所述插值滤 波器分配给所述视频帧的宏块；
根据所述插值滤波器对应的插值滤波系数对所述宏块进行宏块下采样分解 帧内解码； 其中， 所述宏块下采样分解帧内解码中的插值过程使用插值滤波系 数。
21、 根据权利要求 20所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述插值滤波器 对应的标识信息对所述视频帧的宏块进行宏块下采样分解帧内解码包括：
对所述视频帧形成的码流进行处理并获取宏块的残差系数；
根据所述残差系数对所述宏块中的一个块进行帧内解码得到所述宏块中的 一个块的解码图像值；
根据所述解码图像值和所述插值滤波器对应的插值滤波系数对所述宏块中 的其余块进行基于插值的块间预测解码得到所述宏块中的其余块的解码图像 值； 对所述宏块中的所有块的解码图像值进行上采样合成， 得到所述宏块的解 码图像值。
22、 一种视频编码装置， 其特征在于， 包括：
获取模块， 用于从设定滤波器集合中获取插值滤波器；
分配模块， 用于将所述插值滤波器分配给视频帧的宏块；
编码模块， 用于根据所述插值滤波器对应的插值滤波系数对所述视频帧进 行宏块下采样分解帧内编码；
写入模块， 用于将所述插值滤波器对应的标识信息写入所述视频帧形成的 码流， 使接收设备根据所述标识信息获取插值滤波器进行解码处理。
23、 根据权利要求 22所述的装置， 其特征在于， 所述获取模块包括： 第一获取单元， 用于从设定滤波器集合中获取使宏块的预测残差能量最小 的插值滤波器作为最佳的插值滤波器； 和 /或， 第二获取单元， 用于从设定滤波器集合中获取使宏块的率失真代价最小的 插值滤波器作为最佳的插值滤波器。
24、 一种视频解码装置， 其特征在于， 包括： 第一获取模块， 用于从视频帧形成的码流中获取标识信息； 第二获取模块， 用于根据所述标识信息从设定滤波器集合中的获取插值滤 波器， 将所述插值滤波器分配给所述视频帧的宏块； 解码模块， 用于根据所述插值滤波器对应的插值滤波系数对所述宏块进行 宏块下采样分解帧内解码。
25、 根据权利要求 24所述的装置， 其特征在于， 所述解码模块包括： 第一获取单元， 用于对所述视频帧形成的码流进行处理并获取宏块的残差 系数； 第一解码单元， 用于根据所述残差系数对所述宏块中的一个块进行帧内解 码得到所述宏块中的一个块的解码图像值； 第二解码单元， 用于根据所述解码图像值和所述插值滤波器对应的插值滤 波系数对所述宏块中的其余块进行基于插值的块间预测解码得到所述宏块中的 其余块的解码图像值； 上采样单元， 用于对所述宏块中的所有块的解码图像值进行上采样合成， 得到所述宏块的解码图像值。
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