在使用四叉树和二叉树分割的编码系统中色度分量的非正方形帧内预测的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种非正方形的色度块的帧内预测的方法及装置。该系统使用块分割结构，以递归使用块分割将色度块分割成包含至少一个非正方形的最终子块的一个或者多个最终子块。该块分割将每个给定的块分割成多个中间子块，块分割使用一个或者多个分割模式将每个给定的块分割成多个中间子块或者不对每个给定的块进行分割，该一个或者多个分割模式包含一个二叉树分割模式，该块被处理为初始给定的块，每个中间子块被处理为下一次递归中的一个给定块。没有被进一步分割的任意一个给定的块变成一个最终子块。在确定最终子块之后，将非正方形帧内预测应用于每个非正方形的最终子块。

A Method and Device for Non-Square Intra-Frame Prediction of Chromaticity Components in Coding Systems Using Quadtree and Binary Tree Segmentation

The invention discloses a method and a device for intra prediction of a non square chromaticity block. The system uses block partitioning structures to recursively partition chromaticity blocks into one or more final sub-blocks containing at least one final sub-block of a non-square. The block partitioning divides each given block into multiple intermediate sub-blocks. The block partitioning uses one or more partitioning patterns to partition each given block into multiple intermediate sub-blocks or does not partition each given block. The one or more partitioning patterns contain a binary tree partitioning pattern, which is processed as an initial to Each block is processed as a given block in the next recursion. Any given block that has not been further partitioned into a final sub block. After determining the final sub-block, the non-square intra prediction is applied to the final sub-block of each non-square.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在使用四叉树和二叉树分割的编码系统中色度分量的非正方形帧内预测的方法及装置交叉引用本申请主张在2015年04月01日提出申请的PCT专利申请第PCT/CN2015/075672号的优先权。上述PCT专利申请整体以引用方式并入本文中。
本专利技术所公开的实施例涉及视频解编码。具体而言，本专利技术涉及一种使用四叉树和二叉树的分割的编码系统中的编解码技术，其与用于色度分量的非正方形帧内预测有关。
技术介绍
各种编码标准中已经广泛采用运动补偿的帧间编码，如MPEG-1/2/4和H.261/H.263/H.264/AVC。运动补偿的帧间编码可以有效降低压缩视频的比特率(bitrate)，而帧内编码需要对高运动或者场景变化的区域进行压缩。此外，帧内编码也用于处理原始图像或者周期性插入I-图像(I-picture)或者I-块(I-block)，以用于随机访问或者降低错误传播。帧内预测利用图像或者图像区域内的空间相关性。实际上，将图像或者图像区域划分成块，然后基于块来执行帧内预测。当前块的帧内预测可以依赖于已经被处理过的相邻块内的像素。例如，如果先从左到右，然后从顶部到底部，逐行处理图像或者图像内的块，在该当前块的顶部和左侧上的相邻块可以用于形成当前块内像素的帧内预测。虽然已处理过的相邻块内的任意像素可以用于当前块内像素的帧内预测子(predictor)，但是通常地，仅使用在顶部和左侧上与当前块分界线相邻的相邻块的像素。较新的高效视频编码(HighEfficiencyVideoCoding，HEVC)也是基于帧间/帧内预测和使用高效熵编码的变换编码。不同于传统编码标准，HEVC在编码过程中对不同处理阶段采用灵活的块结构。这些不同处理阶段的分割块对应于编码单元(codingunit，CU)、预测单元(predictionunit，PU)和变换单元(transformunit，TU)。HEVC中的编码单元和编码树(codingtree)结构使用四叉树分割，将编码树单元(codingtreeunit，CTU)分割成一个或多个CU。每个CU为正方形区域，其对应于该CTU的四叉树分割的叶节点。每个CU内的像素共享同一预测模式，即帧内、帧间或者跳跃(Skip)模式。如图1所示的，从该CTU开始，四叉树分割结构允许递归分裂成四个同等大小的节点。处理过程启用内容自适应(content-adaptive)编码树结构，其包括一个或多个CU。每个CU可以与该CTU相同大小，或者与最小的CU相同大小(例如，HEVC的8x8)。将每个非跳跃已编码的CU分配给两种预测模式中的一个：帧内预测或者帧间预测。跳跃模式用作帧间预测模式，其不发信运动信息和残差信息。HEVC中的PU结构PU是用于预测处理的区域。通过分割CU而生成该PU。通常，为了允许分割的PU匹配图像内实体的分界线，PU在形状上并不限制成正方形。视分割模式而定，每个CU可以被分割成两个或者四个PU。图2示出了八种分割模式，其可以用于根据HEVC定义帧间编码的CU的PU。上一行中的分割对应于对称分割，下一行中的分割对应于非对称分割。PART_2Nx2N和PART_NxN分割模式用于帧内编码的CU。仅当对应的CU尺寸等于最小的CU尺寸时，允许PART_NxN分割模式。通常，所允许的最大PU尺寸为64x64，且所允许的最小PU尺寸为4x4。然而，为了降低运动补偿的存储带宽(content-adaptive)，对于帧间编码的PU而言，不允许尺寸为4x4的块。HEVC中的TU和变换树结构由CU的四叉树分割所定义的TU是正方形区域，其共享同一变换和量化处理。TU的形状通常是正方形，并且所允许的TU尺寸为从32x32到4x4之间。最大四叉树深度是可调的，且在片头句法中被指定。HEVC中的帧内预测相邻块的已解码分界线样本用作区域内空间预测的参考数据，该区域内不执行帧间图像预测。PU内的所有TU使用亮度分量和色度分量的同一相关的帧内预测模式。在TU级上执行帧内预测处理。换句话说，每个TU使用其紧相邻的重构像素来生成预测子。编码器从35个选项中选择每个PU的最佳亮度帧内预测模式，这35个选项包含33个方向预测(directionalprediction)模式、直流模式(DirectCurrent，DC)和平面(Planar)模式。帧内预测方向和帧内预测模式数字之间的映射如图3所示。对于帧内PU的色度分量而言，编码器从五c种模式中选择最佳色度预测模式，这五种模式包括平面模式、直流模式、水平模式、垂直模式和亮度分量的帧内预测模式的直接拷贝(也可以称为推导模式或者DM模式)。当色度分量的帧内预测模式数字不是4，且其等同于亮度分量的帧内预测模式数字时，34的帧内预测方向用于生成色度分量的帧内预测样本。同理于DM模式，另一个的模式，称为亮度-预测-色度模式(luma-predict-chromamode)(即LM模式)，利用帧间信道(inter-channel)相关性。但是，对于DM模式，色度块使用对应的亮度块所使用的相同帧内预测模式。对于LM模式，基于对应的亮度块的重构样本来生成色度块的帧内预测子。现有的HEVC编码标准不采用LM模式，但是，LM模式是提高编码效率的有用编码工具。图4示出了基于重构亮度块的生成色度块的帧内预测子的LM帧内预测模式的示例。块410表示当前色度块412和相邻重构样本(样本414和样本416)。块420表示当前亮度块422和相邻重构样本(样本424和样本426)。如图4所示，根据LM模式，使用公式(1)由已重构亮度Rec’L[x,y]来预测色度预测子PredC[x,y]。PredC[x,y]＝α·RecL'[x,y]+β(1)在上式公式中，与LM帧内预测模式相关的帧内预测参数α和β从在该当前块周围构成因果关系的重构样本中获取。对于非-4:4:4颜色格式，如YCbCr4:2:0颜色格式，在用作相应色度样本的预测子之前，需要对该亮度样本进行向下采样(down-sample)。根据公式(2)和(3)获得参数α和β，其对应于最小二乘法解。在下列公式中，Recc是当前色度块周围的重构色度样本的矢量，Rec’L是当前亮度块周围的向下采样的重构亮度样本的矢量，以及I是当前块周围所使用的相邻样本的数量。也存在一些变形LM模式。不同组的相邻重构像素可以选择性地生成LM参数α和β。HEVC中的帧间预测每个帧间编码的PU具有一组运动参数，其包括运动矢量、参考图像索引和参考图像列表使用标志。这些运动参数用于生成帧间预测样本。可以使用显性或者隐性的方式发信这些运动参数。当以跳跃模式编码一个CU时，该CU被表示为一个PU，其没有显著的变换系数(transformcoefficient)。另一方面，也可不发信这些运动参数。合并模式(Mergemode)获得这些运动参数，如运动矢量、参考图像索引和参考图像列表使用标志。合并模式查询相邻帧间编码的PU，该合并后的PU的这些运动参数(运动矢量、参考图像索引和参考图像列表使用标志位)可以被推断为当前PU的运动参数。编码器可以从由空间相邻PU和时间相邻PU所形成的多个候选中选择最佳推断的运动参数。然后编码器发送表示所选择的候选的相应索引。合并模式不仅可以应用于跳跃模式的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视频解码方法，其特征在于，对视频数据的色度分量使用帧内预测，包括：接收包含对应于视频数据的一个色度分量的当前块的已编码数据的视频比特流；从该视频比特流中获取块分割结构，以递归使用块分割将该当前块分割成包括至少一个非正方形的最终子块的一个或者多个最终子块，其中，该块分割使用一个或者多个分割模式将每个给定的块分割成多个中间子块或者不对每个给定的块进行分割，该一个或者多个分割模式包含一个二叉树分割模式，该当前块被处理为初始给定的块，每个中间子块被处理为下一次递归中的一个给定的块，以及没有被进一步分割的任意一个给定的块变成一个最终子块；以及使用非正方形帧内预测重构每个非正方形的最终子块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.01 CN PCT/CN2015/0756721.一种视频解码方法，其特征在于，对视频数据的色度分量使用帧内预测，包括：接收包含对应于视频数据的一个色度分量的当前块的已编码数据的视频比特流；从该视频比特流中获取块分割结构，以递归使用块分割将该当前块分割成包括至少一个非正方形的最终子块的一个或者多个最终子块，其中，该块分割使用一个或者多个分割模式将每个给定的块分割成多个中间子块或者不对每个给定的块进行分割，该一个或者多个分割模式包含一个二叉树分割模式，该当前块被处理为初始给定的块，每个中间子块被处理为下一次递归中的一个给定的块，以及没有被进一步分割的任意一个给定的块变成一个最终子块；以及使用非正方形帧内预测重构每个非正方形的最终子块。2.如权利要求1中的视频解码方法，其特征在于，该块分割对应于结合四叉树和二叉树的分割，该结合四叉树和二叉树的分割使用四叉树分割、水平二叉树分割或者垂直二叉树分割将每个给定的块分割成多个中间子块，或者不对每个给定的块进行分割。3.如权利要求1中的视频解码方法，其特征在于，该当前块对应于一个编码树单元，并且该一个或多个最终子块对应于一个或多个编码单元，其中每个编码单元内的像素共享相同的编码信息。4.如权利要求1中的视频解码方法，其特征在于，该当前块对应于一个编码单元，并且该一个或多个最终子块对应于一个或多个预测单元，其中每个编码单元内的像素共享相同的编码信息，且每个预测单元内的像素共享相同的预测信息。5.如权利要求4中的视频解码方法，其特征在于，当一个非正方形的预测单元对应于一个2NxN或者Nx2N的块时，该非正方形的预测单元被分割成多个NxN的变换单元，其中变换处理被应用于每个变换单元。6.如权利要求4中的视频解码方法，其特征在于，根据与该一个或者多个预测单元相同的块分割树，也将每个编码单元分割成一个或者多个变换单元，其中变换处理被应用于每个变换单元。7.如权利要求1中的视频解码方法，其特征在于，该使用非正方形帧内预测重构每个非正方形的最终子块包括：包含X个额外的相邻重构样本或者排除X个相邻重构样本，以获取与直流模式帧内预测子模式相关的直流模式预测子，或者获取与亮度-预测-色度的帧内预测模式相关的帧内预测参数，其中X为正整数。8.如权利要求7中的视频解码方法，其特征在于，每个非正方形的最终子块的长边的第一长度和每个非正方形的最终子块的短边的第二长度均是2的整数次幂，且X等于每个非正方形的最终子块的长边的第一长度减去每个非正方形的最终子块的短边的第二长度。9.如权利要求8中的视频解码方法，其特征在于，该X个额外的相邻重构样本来自于与每个非正方形的最终子块的短边上的相邻重构样本位于同一条线的扩展的相邻重构样本。10.如权利要求8中的视频解码方法，其特征在于，该X个额外的相邻重构样本来自于与每个非正方形的最终子块的短边上的相邻重构样本相邻的重构样本的一条线。11.如权利要求8中的视频解码方法，其特征在于，待排除的该X个相邻重构样本来自于每个非正方形的最终子块的长边上的X个连续的相邻重构样本。12.如权利要求8中的视频解码方法，其特征在于，待排除的该X个相邻重构样本是以交错方式从每个非正方形的最终子块的长边上的相邻重构样本中被选择出来的。13.如权利要求1中的视频解码方法，其特征在于，该使用非正方形帧内预测重构每个非正方形的最终子块包括：仅基于每个非正方形的最终子块的长边的相邻重构样本，获取与直流模式帧内预测子模式相关的直流模式预测子或者获取与亮度-预测-色度的帧内预测模式相关的帧内预测参数，其中每个非正方形的最终子块的长边的长度是2的整数次幂。14.如权利要求1中的视频解码方法，其特征在于，该使用非正方形帧内预测重构每个非正方形的最终子块包括：仅基于每个非正方形的最终子块的短边的相邻重构样本，获取与直流模式帧内预测子模式相关的直流模式预测子或者获取与亮度-预测-色度的帧内预测模式相关的帧内预测参数，其中每个非正方形的最终子块的短边的长度是2的整数次幂。15.一种视频编解码方法，其特征在于，对视频数据的色度分量使用帧内预测，包括：接收包含对应于视频数据的一个色度分量的当前块的输入数据；递归使用块分割将该当前块分割成包含至少一个非正方形的最终子块的一个或者多个最终子块，其中，该块分割使用一个或者多个分割模式将每个给定的块分割成多个中间子块或者不对每个给定的块进行分割，该一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈渏纹，安基程，林建良，黃毓文，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71