一種幀內預測方法及裝置的製作方法

2023-08-09 21:28:41 1

專利名稱：一種幀內預測方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及多媒體視頻編解碼技術領域，尤其涉及一種幀內預測的方法及裝置。
背景技術：
在視頻序列中存在四種冗餘:時域冗餘，空域冗餘，視覺冗餘，編碼冗餘。對於前兩種冗餘，我們一般採用預測技術來減少這種冗餘。按預測方式的不同，預測單元的預測模式可以分為幀內預測和幀間預測。其中，幀內預測是指只利用當前幀的空域信息進行預測編碼；而幀間預測則指，利用相鄰幀的時域信息進行預測編碼。一般來說，幀間預測的準確性要遠高於幀內預測，但是對於還沒有時域信息或者在時域找不到匹配塊的編碼塊而言，幀內預測就顯得尤其重要。例如，對於一個序列的第一幀，或者編碼過程中的隨機訪問點，他們不能參考時域上的信息，而只能採用當前幀的信息進行幀內預測。而且，序列第一幀或者隨機訪問點的幀的編碼性能對整個序列的編碼性能尤其重要。因為他們作為後續幀間預測的參考對象，可影響後續幀對的編碼。故準確地幀內預測技術在視頻編碼中有著十分重要的地位。

在現有已發布的視頻編碼標準中，如H.264、AVS1.0，其幀內模式最多只有9種(8中方向預測加I種DC模式，如圖1所示)；預測方向較少，簡單的插值預測方法已經足以滿足現有需求。然而在高效視頻編碼標準和下一代AVS標準AVS2.0中，幀內預測模式已經增加到三十多種。如果仍使用原有的簡單預測方法，將使得大量預測模式得到的預測值大同小異，不僅達不到準確預測的目的，還增加了模式編碼的冗餘。

發明內容
為了克服現有技術結構的不足，本發明提供一種幀內預測的方法及裝置。本發明實施例公開了一種幀內預測方法，包括以下步驟:對於輸入的一個幀內預測單元，根據設定的幀內預測方向和待預測像素的位置，選擇為執行該方向的幀內預測所需的參考像素；使用所述參考像素對所述的預測單元，按設定的預測方向進行預測，得到預測單元的像素預測值，所述的像素預測值由所選取的參考像素進行濾波得到。進一步，作為優選，將所設定的幀內預測方向通過預測單元的各個像素延長與已編碼像素的相交於點A，A點周圍所涉及的整像素即選為參考像素A:、A2、…、An，n大於等於I。進一步，作為優選，預測單元的預測像素值是由所選參考像素ApA2、…、An的原始值一次濾波得到，事先不對參考像素進行濾波。進一步，作為優選，濾波所採用的濾波器是一個n tap的濾波器(C1, C2,…(^)，!!的值與所選參考像素的個數一致。進一步，作為優選，Cl，C2，…Cn的值與A點距所選參考像素A1、A2、…、An的距離
I1,I2，…In相關，I越大c越小。
進一步，作為優選，所述濾波具體為:4tap插值濾波，該濾波器係數值分別為[1-k, 2-k, 1+k, k]/4，其中k為待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點左邊或下邊的參考像素點離待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點的距離，k的取值範圍為
。進一步，作為優選，濾波器係數中的k可以是其實際距離，也可以是實際距離clip到某一精度的距離，如1/32精度等。進一步，作為優選，當待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點A為一個整像素的點的時候，即k為0或l，4tap的濾波器退化成一個3tap的濾波器，濾波器係數為[1,2, I]。另一方面，本發明實施例還提供了一種幀內預測的裝置，該裝置包括:參考像素選擇單元，根據預測模式選擇執行預測過程所需要的參考像素；預測單元預測值獲取單元，根據預測方向和當前預測像素所在的位置，選擇預測當前像素值所需要的參考像素並執行插值濾波過程得到預測值。優選的，所述參考像素選擇單元將所設定的幀內預測方向通過預測單元的各個像素延長與已編碼像素的·相交於點A, A點周圍所涉及的整像素即選為參考像素Al、A2、…、
A4O優選的，所述預測單元預測值獲取單元，預測像素值是由所選參考像素ApA2、…、A4的原始值一次濾波得到，事先不對參考像素進行濾波。所述4tap插值濾波，該濾波器係數值分別為[l_k，2-k，l+k，k]/4，其中k為待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點左邊或下邊的參考像素點離待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點的距離，k的取值範圍為
。優選的，所述濾波器中的k可以是其實際距離，也可以是實際距離clip到某一精度的距離，如1/32精度等。本發明通過設計一種合理的幀內預測方法，使得幀內預測的像素值更加接近於原始像素，解決了多方向幀內預測中採用簡單的預測技術導致的預測不準確、熵編碼冗餘的問題。本發明可以得到更準確的預測值，從而減小了預測的殘差，提高了編碼效率。


圖1為現有技術幀內預測方向示意圖。圖2為本發明實施例幀內預測方法流程圖。圖3為本發明實施例多方向的幀內預測解碼方法中參考像素獲取示意圖。圖4為本發明實施例多方向的幀內預測方法中預測像素值獲取示意圖。圖5為本發明實施例幀內預測裝置結構示意圖。
具體實施例方式當結合附圖考慮時，通過下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。
為使上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合圖3-6和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。如圖2所示，一種幀內預測方法，包括以下步驟:S21、為所述的幀內預測模式選擇預測所需要的參考像素；S22、用所述的參考像素預測得到預測單元的預測值；如圖3所示為參考像素獲取示意圖。如圖4所示為中插值濾波示意圖。優選的，參考像素為所設定的幀內預測方向通過預測單元的各個像素延長與已編碼像素的相交於點A，A點周圍所涉及的整像素A:、A2、…、An，n大於等於I。優選的，預測單元的預測像素值是由所選參考像素A:、A2,…、An的原始值一次濾波得到，事先不對參考像素進行濾波。優選的，濾波所採用的濾波器是一個n tap的濾波器(cl，c2,…cn)，n的值與所選參考像素的個數一致。CpC2,的值與A點距所選參考像素ApA2、…、An的距離I1, I2,…In相關，I越大c越小。優選的，可採用4tap插值濾波，該濾波器係數值分別為[l_k，2-k, 1+k, k]/4，其中k為待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點左邊或下邊的參考像素點離待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點的距離，k的取值範圍為
。當待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點A為一個整像素的點的時候，即k為0或M，4tap的濾波器退化成一個3tap的濾波器，濾波器係數為[1，2，I]。優選的，所述濾波器中的k可以是其實際距離，也可以是實際距離clip到某一精度的距離，如1/32精度等。`如圖5所示，為本發明實施例幀內預測裝置結構示意圖，該裝置包括:參考像素選擇單元51，用於對於編碼端的預測單元的一種幀內預測模式選擇預測所需要的參考像素；預測單元預測值獲取單元52，用於採用所述幀內預測模式對所述預測單元中的每一個像素獲取預測值；優選的，所述參考像素選擇單元將所設定的幀內預測方向通過預測單元的各個像素延長與已編碼像素的相交於點A,A點周圍所涉及的整像素即選為參考像素ApA2、…、An,n大於等於I。優選的，所述預測單元預測值獲取單元，預測像素值是由所選參考像素A1、A2、…、An的原始值一次濾波得到，事先不對參考像素進行濾波。優選的，濾波所採用的濾波器是一個n tap的濾波器(C1, C2,…(^)，n的值與所選參考像素的個數一致。CpC2,的值與A點距所選參考像素ApA2、…、An的距離I1, I2,…In相關，I越大c越小。優選的，採用4tap插值濾波，該濾波器係數值分別為[l_k，22-k, 1+k, k]/4，其中k為待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點左邊或下邊的參考像素點離待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點的距離，k的取值範圍為
。當待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點A為一個整像素的點的時候，即k為0或l，4tap的濾波器退化成一個3tap的濾波器，濾波器係數為[1，2，I]。優選的，所述濾波器中的k可以是其實際距離，也可以是實際距離clip到某一精度的距離，如1/32精度等。實驗結果:本發明實施例在RD2.0 (AVS2標準的參考軟體)上完成技術實現。在實驗中，採用AVS2的通用測試條件，測試長度為IOs序列，全I幀配置。實驗平臺是Intel(R)Xeon(R)CPU X566002.80GHZ2.79GHZ23.9G內存。表I表示採用本發明中的多方向幀內預測編碼方法的編碼性能。ClassA、ClassB, ClassC, ClassD, ClassE分別表示解析度為(3840x2160, 2560x1600)、1920xl080、832x480、416x240、1280x720 的測試序。編碼性能的度量採用BD-rate，即在相同編碼質量的情況下的碼率節省。從實驗結果來看，採用本發明實施例上述方案，相對於原編碼器，在相同編碼質量時，平均節省1.7%的碼率。表1.性能比較
權利要求
1.一種幀內預測的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 對於輸入的一個幀內預測單元，根據設定的幀內預測方向，選擇為執行該方向的幀內預測所需的參考像素； 使用所述參考像素對所述的預測單元，按設定的預測方向進行預測，得到預測單元的像素預測值。
2.根據權利要求1所述的幀內預測方法，其特徵在於，將所設定的幀內預測方向通過預測單元的各個像素延長與已編碼像素的相交於點A，A點周圍所涉及的整像素即選為參考像素A1、A2、…、An, n大於等於I。
3.根根據權利要求1所述的幀內預測方法，其特徵在於，預測單元的預測像素值是由所選參考像素4、A2、…、An的原始值一次濾波得到，事先不對參考像素進行濾波。
4.根根據權利要求3所述的幀內預測方法，其特徵在於，濾波所採用的濾波器是一個ntap的濾波器(C1, C2,…(^)，n的值與所選參考像素的個數一致。
5.根據權利要求4所述的幀內預測方法，其特徵在於，所述的濾波器Cl，C2,的值與A點距所選參考像素A1'A2、.'An的距離I1, I2,...1n相關，I越大c越小。
6.根根據權利要求4或5所述的幀內預測方法，其特徵在於，所述濾波具體為:4tap插值濾波，該濾波器係數值分別為[l_k，2-k, 1+k, k]/4，其中k為待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點左邊或下邊的參考像素點離待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點的距離，k的取值範圍為[O，I]。濾波器係數中的k可以是其實際距離，也可以是實際距離clip到某一精度的距離。k的精度與方向的精度相關。
7.根根據權利要求6所述的幀內預測方法，其特徵在於，幀內預測編解碼方法為:當待預測像素位置的直線與參考像素所在直線交點A為一個整像素的點的時候，即k為O或1，4tap的濾波器退化成一個3tap的濾波器，濾波器係數為[1，2，I]。
8.一種多方向幀內預測裝置，該裝置包括: 參考像素選擇單元，根據預測模式選擇執行預測過程所需要的參考像素； 預測單元預測值獲取單元，根據預測方向和當前預測像素所在的位置，選擇預測當前像素值所需要的參考像素並執行插值濾波過程得到預測值。
全文摘要
本發明公開了一種幀內預測的方法及裝置，該方法包括以下內容根據幀內預測的方向和待預測像素的位置確定一條直線，將該線與已編碼像素的交點A周圍的像素選為參考像素，在參考像素的原始值上進行幀內預測，預測所採用的濾波器係數與A點距參考像素的距離相關。本發明通過設計一種合理的幀內預測方法，使得幀內預測的像素值更加接近於原始像素，解決了多方向幀內預測中採用簡單的預測技術導致的預測不準確、熵編碼冗餘的問題，可以得到更準確的預測值，從而減小了預測的殘差，提高了編碼效率。
文檔編號H04N7/32GK103248892SQ20131016362
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月7日 優先權日2013年5月7日
發明者馬思偉, 餘琴, 王詩淇 申請人:北京大學