【技术实现步骤摘要】
定宽度变长度像素样值串匹配增强的图像压缩方法和装置
本专利技术涉及一种数字视频压缩编码及解码系统，特别是计算机屏幕图像和视频的 编码及解码的方法和装置。
技术介绍
随着以远程桌面为典型表现形式的新一代云计算与信息处理模式及平台的发展 和普及，多台计算机之间、计算机主机与智能电视、智能手机、平板电脑等其他数字设备之 间及各种各类数字设备之间的互联已经成为现实并日趋成为一种主流趋势。这使得服务器 端(云)到用户端的实时屏幕传输成为当前的迫切需求。由于需要传输的屏幕视频数据量很 大，以平板电脑2048x1536像素分辨率且60帧/秒刷新率的24位真彩色屏幕图像为例，需 要传输的数据达每秒2048x1536x60x24=4320兆比特，如此多的数据要想在现实的网络条 件下实现实时传输是不可能的，因此对于计算机屏幕图像的有效的数据压缩必不可少。 计算机屏幕图像的一个显著特点是同一帧图像内通常会有很多相似甚至完全相 同的像素图样（pixel pattern)。例如，计算机屏幕图像中常出现的中文或外文文字，都 是由少数几种基本笔划所构成，同一...
【技术保护点】
一种图像编码方法，其特征在于：对一个编码块的像素样值，在重构参考像素样值集内搜索得到一个匹配参考样值子集，与所述编码块内的一个匹配当前样值子集相匹配，所述匹配参考样值子集内的样值被称为匹配样值；把在匹配编码过程中产生的与匹配解码有关的参数放入压缩码流。
【技术特征摘要】
2013.08.16 CN 20131035793841. 一种图像编码方法，其特征在于：对一个编码块的像素样值，在重构参考像素样值 集内搜索得到一个匹配参考样值子集，与所述编码块内的一个匹配当前样值子集相匹配， 所述匹配参考样值子集内的样值被称为匹配样值；把在匹配编码过程中产生的与匹配解码 有关的参数放入压缩码流。2. 根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于：所述参数包括但不限于关于所述匹 配参考样值子集的位置和大小的参数。3. 根据权利要求1或2所述的编码方法，其特征在于：所述参数包括但不限于所述匹 配参考样值子集与所述匹配当前样值子集之间的匹配关系的参数，用匹配相对位置和匹配 长度这两个匹配参数来表示，所述匹配相对位置和所述匹配长度是对所述匹配当前样值子 集进行编码的编码结果。4. 根据权利要求1或2或3所述的编码方法，其特征在于：如果所述编码块内存在未 在重构参考像素样值集内找到匹配的未匹配样值(也被称为不可匹配样值)，则用下列方法 之一补全未匹配样值位置上缺少的编码结果： 从已经完成若干阶段的编码和重构的邻近样值计算出仿匹配样值作为编码结果 或者 从边界缺省样值计算出仿匹配样值作为编码结果 或者 直接用未匹配样值本身作为编码结果 或者 从所述仿匹配样值和所述未匹配样值本身计算出未匹配样值的变体作为编码结果。5. 根据权利要求1或2或3或4所述的编码方法，其特征在于：所述编码块是下列情 况之一： 编码块是编码单兀（CodingUnit简称⑶） 或 编码块是预测单元（PredictionUnit简称PU) 或 编码块是最大编码单元（LargestCodingUnit简称LQJ) 或 编码块是编码树单元（CodingTreeUnit简称CTU); 所述匹配参考样值子集是固定宽度可变长度匹配串； 所述匹配当前样值子集是固定宽度可变长度匹配串； 所述重构参考像素样值集由第一重构参考像素样值集，第二重构参考像素样值集，第 三重构参考像素样值集三部分组成；这三个重构参考像素样值集的一个或两个可以为空， 但不能三个都为空。6. 根据权利要求1或2或3或4或5所述的编码方法，其特征在于包括但不限于以下 步骤的全部或部分： 步骤1)对一个编码块的原始像素或其变体进行固定宽度可变长度串匹配编码，产生出 (1)匹配相对位置及匹配长度和（2)匹配样值：在位置标号互不相交的第一重构参考像素 样值暂存区（即第一重构参考像素样值集)、第二重构参考像素样值暂存区（即第二重构参 考像素样值集）和第三重构参考像素样值暂存区（即第三重构参考像素样值集）中，按照预 先规定的匹配模式和某种评估准则，搜索得到一个或多个最优的固定宽度可变长度的像素 样值匹配串（称为匹配参考串）；一个匹配参考串本身可以跨越第一、第二和第三重构参考 像素样值暂存区这三个暂存区中的两个或三个，其属于哪个暂存区由它的起始像素样值的 位置来决定；固定宽度可变长度串匹配编码的结果是所述一个或多个匹配相对位置及匹配 长度和匹配样值以及可能的未匹配样值(未找到匹配的所述编码块的原始像素或其变体的 样值，也称为不可匹配样值）；所述三个重构参考像素样值集的输入是重构样值而输出是参 考样值，参考样值可以等同于重构样值，也可以是重构样值的各种变体，当参考样值不等同 于重构样值时，参考样值可以一次性产生后暂存供以后需要时多次使用，也可以每次需要 时即时产生,也可以是这两种产生方法的组合； 步骤2)如果有未匹配样值，则从已经完成编码并且完成部分或完全重构的邻近样值或 边界缺省样值计算出仿匹配样值，也可能可选地计算出未匹配像素的变体；输出匹配相对 位置及匹配长度、仿匹配样值和/或未匹配样值和/或其变体； 步骤3)可选地用仿匹配样值补全未匹配样值的位置；把所述匹配样值和所述未匹配 样值和/或所述仿匹配样值作为第一重构参考像素样值放入所述第一重构参考像素样值 暂存区；输出匹配相对位置及匹配长度和可选的未匹配样值或其变体等固定宽度可变长度 串匹配方式的表征参数；这些表征参数经过后续的熵编码（也包括分别可选的基于1维或 2维邻近参数的一阶或高阶差分编码、预测编码、匹配编码、映射编码、变换编码、量化编码、 索引编码、游程编码以及二值化编码等）后被写入压缩码流。7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的编码方法，其特征在于：所述编码方 法与预测编码(含变换编码、量化编码、熵编码）的步骤集成在一起，形成包括但不限于以下 步骤的全部或部分的编码方法： 步骤1)读入一个编码块的原始像素或其变体； 步骤2)对所述编码块进行帧内预测编码和帧间预测编码，统称为预测编码，产生出 (1)预测残差和（2)预测模式和运动矢量； 步骤3)对所述编码块进行固定宽度可变长度串匹配编码，产生出（1)匹配相对位置 及匹配长度和（2)匹配样值；也就是在位置标号互不相交的第一重构参考像素样值暂存区 (即第一重构参考像素样值集)、第二重构参考像素样值暂存区（即第二重构参考像素样值 集）和第三重构参考像素样值暂存区（即第三重构参考像素样值集）中，按照预先规定的匹 配模式和某种评估准则，搜索得到一个或多个最优的固定宽度可变长度的像素样值匹配串 (称为匹配参考串）;一个匹配参考串本身可以跨越第一、第二和第三重构参考像素样值暂存 区这三个暂存区中的两个或三个，其属于哪个暂存区由它的起始像素样值的位置来决定； 固定宽度可变长度串匹配编码的结果是所述一个或多个匹配相对位置及匹配长度和匹配 样值以及可能的未匹配样值(未找到匹配的当前编码块的原始像素或其变体的样值，也称 为不可匹配样值）；所述三个重构参考像素样值集的输入是重构样值而输出是参考样值，参 考样值可以等同于重构样值，也可以是重构样值的各种变体，当参考样值不等同于重构样 值时，参考样值可以一次性产生后暂存供以后需要时多次使用，也可以每次需要时即时产 生，也可以是这两种产生方法的组合； 步骤4)如果有未匹配样值，则从已经完成编码并且完成部分或完全重构的邻近样值或 边界缺省样值计算出仿匹配样值，也可能可选地计算出未匹配样值的变体；输出匹配相对 位置及匹配长度、仿匹配样值和/或未匹配样值和/或其变体； 步骤5)可选地用所述仿匹配样值补全所述未匹配样值的位置，把所述匹配样值和所述 未匹配样值和/或所述仿匹配样值作为第一重构像素的样值放入所述第一重构参考像素 样值暂存区；输出匹配相对位置及匹配长度和可选的未匹配样值或其变体； 步骤6)计算匹配残差，从所述原始像素样值和所述第一重构像素的样值计算出匹配残 差； 步骤7)对步骤2)和6)产生的预测残差和匹配残差进行变换编码和量化编码，变换编 码和量化编码都是分别可选的，也就是如果变换编码达不到更好的数据压缩效果，就不进 行变换编码，或者不但不进行变换编码，也不进行量化编码； 步骤8)对步骤2)、7)的预测-变换-量化编码方式（即基于预测的编码方式，简称为 预测方式）的结果进行所述预测方式的逆运算，对步骤3)至7)的匹配-变换-量化编码 方式（即基于匹配的编码方式，简称为匹配方式）的结果进行所述匹配方式的逆运算，这些 逆运算统称为重构，得到所述编码块的对应于多种预测模式和多种匹配模式的多种第二重 构像素，用于后续步骤11)的率-失真成本计算，并在后续步骤11)确定了对所述编码块的 最优编码方式之后，把所述最优编码方式的第二重构像素放入第二重构参考像素样值暂存 区； 步骤9)对所述最优编码方式的所述第二重构像素进行去块效应滤波和像素补偿运算， 产生第三重构像素，然后把所述第三重构像素放入第三重构参考像素样值暂存区，用作后 续预测编码和固定宽度可变长度串匹配编码的参考像素； 步骤10)对序列、图像、⑶的头信息、步骤2)的编码结果之二预测模式和运动矢量、步 骤5)的匹配编码输出即所述匹配相对位置及匹配长度和可选的未匹配样值或其变体、以及 步骤7)产生的匹配残差和预测残差(可能经过了变换-量化运算或量化运算）进行熵编码 并产生压缩码流的比特率，熵编码也包括对匹配模式、匹配相对位置、匹配长度、未匹配样 值或其变体、匹配残差等熵编码对象的样值先进行分别可选的基于1维或2维邻近样值的 一阶或高阶差分编码、预测编码、匹配编码、映射编码、变换编码、量化编码、索引编码、游程 编码以及二值化编码； 步骤11)从原始像素、多种第二重构像素及其压缩码流的比特率或者比特率估计值，计 算得到率-失真成本，根据率-失真性能选择所述编码块的最优编码方式(基于匹配的编码 方式还是基于预测的编码方式)、最优匹配模式或最优预测模式并输出所述编码块的压缩 码流数据；压缩码流中至少含有匹配相对位置、匹配长度和可选的未匹配样值或其变体等 固定宽度可变长度串匹配方式的表征参数； 步骤12)判断是否已完成所有编码块的编码，如果是，则结束编码，否则回到步骤1)， 开始对下一个编码块的编码。8. -种图像解码方法，其特征在于：解析压缩码流，获取与匹配解码有关的参数；根据 所述参数，对一个解码块，从重构参考像素样值集内的一个位置复制一个匹配参考样值子 集，并将所述匹配参考样值子集的全部样值(被称为匹配样值）移动和粘贴到所述解码块的 当前解码位置，得到一个匹配当前样值子集。9. 根据权利要求8所述的解码方法，其特征在于：所述参数包括但不限于关于所述匹 配参考样值子集的位置和大小的参数。10. 根据权利要求8或9所述的解码方法，其特征在于：使用匹配相对位置及匹配长度 这两个表示匹配关系的匹配参数以及所述当前解码位置来确定所述匹配参考样值子集的 位置和大小。11. 根据权利要求8或9或10所述的解码方法，其特征在于：如果在所述解码块的当 前解码位置上没有来自重构参考像素样值集的匹配参考样值子集，则用下列方法之一补全 所述当前解码位置上缺少的当前样值： 从已经完成若干阶段的解码和重构的邻近样值计算出仿匹配样值作为当前样值 或者 从边界缺省样值计算出仿匹配样值作为当前样值 或者 直接用从输入的未匹配样值本身作为当前样值 或者 从所述仿匹配样值和输入的未匹配样值的变体计算出未匹配样值作为当前样值。12. 根据权利要求8或9或10或11所述的解码方法，其特征在于：所述解码块是下列 情况之一： 解码块是编码单元（CodingUnit简称⑶） 或 解码块是预测单元（PredictionUnit简称PU) 或 解码块是最大编码单元（LargestCodingUnit简称LQJ) 或 编码块是编码树单元（CodingTreeUnit简称CTU); 所述匹配参考样值子集是固定宽度可变长度匹配串； 所述匹配当前样值子集是固定宽度可变长度匹配串； 所述重构参考像素样值集由第一重构参考像素样值集，第二重构参考像素样值集，第 三重构参考像素样值集三部分组成；这三个重构参考像素样值集的一个或两个可以为空， 但不能三个都为空。13. 根据权利要求8或9或10或11或12所述的解码方法，其特征在于包括但不限于 以下步骤的全部或部分： 步骤1)解析压缩码流，获取与匹配解码有关的输入参数，使用获取的输入匹配参数匹 配相对位置D及匹配长度L进行固定宽度可变长度串匹配解码；也就是从位置标号互不相 交的第一重构参考像素样值暂存区（即第一重构参考像素样值集）或第二重构参考像素样 值暂存区（即第二重构参考像素样值集）或第三重构参考像素样值暂存区（即第三重构参考 像素样值集)中，按照已知的匹配模式和固定宽度，复制长度为L的整个匹配串（称为匹配参 考串）的所有样值，并将整个匹配串移动和粘贴到当前解码块中的被匹配串（也称为匹配当 前串）的位置，复原出整个被匹配串；一个匹配参考串本身可以跨越第一、第二和第三重构 参考像素样值暂存区这三个暂存区中的两个或三个，其属于哪个暂存区由它的起始像素样 值的位置来决定；第一、第二、第三重构参考像素样值集这三个参考像素样值集，除了位置 上和/或重构阶段上的差别之外，可能还各自分别经过不同的处理或变换或处理与变换的 组合；这三个重构参考像素样值集，虽然他们的位置标号互不相交，但他们各自对应的当前 图像的三个区域仍然可能有互相重叠的部分；这三个重构参考像素样值集的输入是重构样 值而输出是参考样值，参考样值可以等同于重构样值，也可以是重构样值的各种变体，当参 考样值不等同于重构样值时，参考样值可以一次性产生后暂存供以后需要时多次使用，也 可以每次需要时即时产生，也可以是这两种产生方法的组合； 步骤2)如果输入的匹配相对位置及匹配长度的特定值或者附加的标记位表明在当前 解码中的被匹配串（样值）的位置上没有来自第一重构参考像素样值暂存区或第二重构参 考像素样值暂存区或第三重构参考像素样值暂存区的匹配样值，即在当前解码位置缺少匹 配样值，则从已完成部分解码或完全解码的邻近样值或边界缺省样值计算出仿匹配样值； 也可能可选地读取输入的未匹配样值或其变体，或可选地计算出未匹配样值； 步骤3)可选地用仿匹配样值补全未匹配样值位置上缺少的匹配样值，把步骤1)复制 的匹配样值和步骤2)计算的仿匹配样值和/或步骤2)从输入读取的未匹配样值和/或步 骤2)从输入读取后再计算的未匹配样值合起来得到匹配解码的完整的第一重构像素的样 值，并把所述第一重构像素的样值放入所述第一重构参考像素样值暂存区； 使用以上3个步骤依次复制、移动、粘贴一个一个匹配串，或者一个一个读出和/或计 算出未匹配样值(包括用仿匹配样值补全未匹配样值的位置)，最终复原出整个当前解码块 的所有样值；也就是说，解码一个解码块时，所有的匹配当前串和不可匹配样值合起来覆盖 整个解码块；当一个解码块内的匹配当前串有不同的固定宽度时，一个当前匹配串也可能 覆盖另一个当前匹配串的一部分；这时，按照解码顺序，后解码的当前匹配串的样值取代其 覆盖部分的先解码的当前匹配串的样值。14.根据权利要求8或9或10或11或12或13所述的解码方法，其特征在于：所述解 码方法与预测等非固定宽度可变长度串匹配解码(含逆变换解码、反量化解码、熵解码）的 步骤集成在一起，形成包括但不限于以下步骤的全部或部分的解码方法： 步骤1)进行一个解码块的熵解码，解析得到所述解码块的头信息和数据信息，头信息 包括后续对所述解码块进行解码时采用预测等非固定宽度可变长度串匹配(简称预测等非 串匹配）解码步骤还是固定宽度可变长度串匹配(简称串匹配）解码步骤，熵解码也可能包 括对匹配模式、匹配相对位置、匹配长度、附加的标记位、未匹配样值或其变体、串匹配残差 等熵解码对象的分别可选的基于1维或2维邻近样值的一阶或高阶差分解码、预测解码、匹 配解码、映射解码、逆变换解码、反量化解码、索引解码、游程解码以及二值化解码； 步骤2)对可能经过了变换-量化运算或量化运算的预测等非串匹配残差或串匹配残 差进行所述运算的逆运算，即反量化-逆变换解码运算或反量化解码运算或恒等运算，产 生出预测等非串匹配残差或串匹配残差；本步骤是可选的，如果码流中既没有预测等非串 匹配残差也没有串匹配残差，就不进行本步骤的运算； 步骤3)如果步骤1)解析出对所述解码块进行解码时采用预测等非串匹配解码步骤， 则进行帧内预测解码或帧间预测等非串匹配解码，统称为预测等非串匹配解码，产生出预 测等非串匹配解码的初步重构像素，并把所述初步重构像素的样值放入第二重构参考像素 样值暂存区，然后跳至步骤8 )，否则，顺序执行下一步骤； 步骤4)使用步骤1)得到的一对或多对匹配相对位置D及匹配长度L进行一个解码 块的固定宽度可变长度串匹配解码，从位置标号互不相交的第一重构参考像素样值暂存区 (即第一重构参考像素样值集）或第二重构参考像素样值暂存区（即第二重构参考像素样值 集）或第三重构参考像素样值暂存区（即第三重构参考像素样值集）中，按照已知的匹配模 式和固定宽度，复制长度为L的整个匹配串（称为匹配参考串）的所有样值，并将整个匹配 串移动和粘贴到所述解码块中的被匹配串（也称为匹配当前串）的位置，复原出整个被匹配 串，如此逐个复原所有被匹配串；一个匹配参考串本身可以跨越第一、第二和第三重构参考 像素样值暂存区这三个暂存区中的两个或三个，其属于哪个暂存区由它的起始像素样值的 位置来决定；第一、第二、第三重构参考像素样值集这三个参考像素样值集，除了位置上和 /或重构阶段上的差别之外，可能还各自分别经过不同的处理或变换或处理与变换的组合； 这三个重构参考像素样值集，虽然他们的位置标号互不相交，但他们各自对应的当前图像 的三个区域仍然可能有互相重叠的部分；这三个重构参考像素样值集的一个或两个可以为 空，但不能三个都为空；这三个重构参考像素样值集的输入是重构样值而输出是参考样值， 参考样值可以等同于重构样值，也可以是重构样值的各种变体，当参考样值不等同于重构 样值时，参考样值可以一次性产生后暂存供以后需要时多次使用，也可以每次需要时即时 产生,也可以是这两种产生方法的组合； 步骤5)如果步骤1)得到的匹配相对位置及匹配长度的特定值或者附加的标记位表明 在当前解码中的被匹配串（样值）的位置上没有来自第一重构参考像素样值暂存区或第二 重构参考像素样值暂存区或第三重构参考像素样值暂存区的匹配样值，即在当前解码位置 缺少匹配样值，则从已完成部分解码或完全解码的邻近样值或边界缺省样值计算出仿匹配 样值；也可能可选地读取输入的未匹配样值或其变体，或可选地计算出未匹配样值； 步骤6)如果在当前解码位置缺少匹配样值，则可选地用步骤5)计算的仿匹配样值补 全缺少的匹配样值，把步骤4)复制的匹配样值和步骤5)计算的仿匹配样值和/或未匹配 样值合起来得到匹配解码的完整的第一重构像素（即第一重构参考像素）的样值，并把所述 第一重构像素的样值放入所述第一重构参考像素样值暂存区； 步骤7)串匹配补偿，即用步骤2)产生的所述串匹配残差对步骤6)产生的所述第一重 构像素的样值进行补偿，产生出串匹配解码的第二重构像素的样值，并把所述第二重构像 素的样值放入所述第二重构参考像素样值暂存区； 步骤8)对步骤3)预测解码的初步重构像素或步骤7)串匹配解码的第二重构像素进 行去块效应滤波和像素补偿运算等后处理，然后把经过这些运算后产生的第三重构像素的 样值放入所述第三重构参考像素样值暂存区，用作后续预测等非串匹配解码和固定宽度可 变长度串匹配解码的参考像素； 步骤9)输出完全重构解码块的像素，即所述解码块的第三重构像素的样值； 步骤10)判断是否已经完成对所有解码块的压缩码流数据的解码，如果是，则结束解 码，否则回到步骤1 )，开始对下一个解码块的解码。15. -种图像编码装置，其特征在于包括但不限于以下模块的全部或部分：匹配参考 样值子集搜索编码模块，重构参考像素样值暂存模块，输出压缩码流模块。16. 根据权利要求15所述的编码装置，其特征在于：还包括以下模块：计算仿匹配样值 模块。17. 根据权利要求15或16所述的编码装置，其特征在于：还包括以下模块：补全未匹 配样值位置上缺少的编码结果的模块。18. 根据权利要求15或16或17所述的编码装置，其特征在于包括但不限于以下模块 的全部或部分： 模块1)固定宽度可变长度的串匹配搜索编码模块：对输入视频像素样值施行固定宽 度可变长度的串匹配编码，在位置标号互不重叠的第一重构参考像素样值暂存模块(暂存 第一重构参考像素样值集的样值)、第二重构参考像素样值暂存模块(暂存第二重构参考像 素样值集的样值）和第三重构参考像素样值暂存模块(暂存第三重构参考像素样值集的样 值）中，搜索固定宽度可变长度的最优匹配串（称为匹配参考串），并输出（1)最优匹配串的 匹配样值、（2)最优匹配串的匹配相对位置D及匹配长度L，（3)可能的未匹配样值，即未找 到匹配的当前编码中的原始像素或其变体的样值，也称为不可匹配样值；一个匹配参考串 本身可能跨越第一、第二和第三重构参考像素样值集的两个或三个，其属于哪个集由它的 起始像素样值的位置来决定；所述三个重构参考像素样值集的输入是重构样值而输出是参 考样值，参考样值可以等同于重构样值，也可以是重构样值的各种变体，当参考样值不等同 于重构样值时，参考样值可以一次性产生后暂存供以后需要时多次使用，也可以每次需要 时即时产生,也可以是这两种产生方法的组合； 模块2)从邻近样值计算仿匹配样值模块：如果对某些输入视频像素样值，在第一重构 参考像素样值暂存模块、第二重构参考像素样值暂存模块和第三重构参考像素样值暂存模 块中，都没有找到任何最优匹配样值，即这些输入视频像素样值是未匹配样值，则从已经完 成编码并且完成部分或完全重构的邻近样值或边界缺省样值计算出仿匹配样值；也可能可 选地计算出未匹配像素的变体；输出匹配相对位置及匹配长度、仿匹配样值和/或未匹配 样值和/或其变体； 模块3)用仿匹配样值补全未匹配样值模块：用计算出来的所述仿匹配样值补全没有 找到任何最优匹配样值的所述未匹配样值的位置；模块1)搜索找到的所述匹配样值与所 述未匹配样值和/或模块2)计算得到的所述仿匹配样值合在一起就是放入所述第一重构 参考像素样值暂存模块的第一重构像素样值；本模块可以被旁路，这时，模块1)搜索找到 的所述匹配样值与所述未匹配样值合在一起就是放入所述第一重构参考像素样值暂存模 块的第一重构像素样值；本模块输出匹配相对位置及匹配长度和可选的未匹配样值或其变 体等固定宽度可变长度串匹配方式的表征参数；这些表征参数经过后续的熵编码（也包括 但不限于分别可选的基于1维或2维邻近参数的一阶或高阶差分编码、预测编码、匹配编 码、映射编码、变换编码、量化编码、索引编码、游程编码以及二值化编码等）后被写入压缩 码流；本模块也可能可选地输出所述匹配样值与所述仿匹配样值和/或所述未匹配样值； 模块4)第一重构参考像素样值暂存模块：用来暂存由找到的所述匹配样值与所述未 匹配样值和/或计算的所述仿匹配样值合在一起形成的第一重构像素的样值，用作后续串 匹配搜索编码时的第一参考像素样值。19. 根据权利要求15或16或17或18所述的编码装置，其特征在于：所述编码模块与 预测编码(含变换编码、量化编码、熵编码）的模块集成在一起，形成包括但不限于以下模块 的全部或部分的编码装置： 模块1)预测编码模块：对输入视频像素样值施行帧内预测编码和帧间预测编码，并输 出（1)预测残差和（2 )预测模式和运动矢量； 模块2)固定宽度可变长度的串匹配搜索编码模块：对所述输入视频像素样值施行固 定宽度可变长度的串匹配编码，在位置标号互不重叠的第一重构参考像素样值暂存模块 (暂存第一重构参考像素样值集的样值)、第二重构参考像素样值暂存模块(暂存第二重构 参考像素样值集的样值）和第三重构参考像素样值暂存模块(暂存第三重构参考像素样值 集的样值）中，搜索固定宽度可变长度的最优匹配串，并输出（1)最优匹配串的匹配样值、 (2)最优匹配串的匹配相对匹配位置D及匹配长度L，（3)可能的未匹配样值，即未找到匹 配的当前编码中的原始像素或其变体的样值，也称为不可匹配样值；一个匹配参考串本身 可能跨越第一、第二和第三重构参考像素样值集的两个或三个，其属于哪个集由它的起始 像素样值的位置来决定；所述三个重构参考像素样值集的输入是重构样值而输出是参考 样值，参考样值可以等同于重构样值，也可以是重构样值的各种变体，如经过颜色量化、数 值量化、向量量化、去噪音、滤波、特征抽取等处理的样值或经过色彩格式转换、排列方式转 换、频率域转换、空间域映射、DPCM、一阶或高阶差分运算、索引化等变换的样值或经过多重 处理与变换的像素值变体，当参考样值不等同于重构样值时，参考样值可以一次性产生后 暂存供以后需要时多次使用，也可以每次需要时即时产生，也可以是这两种产生方法的组 合； 模块3)从邻近样值计算仿匹配样值模块：如果对某些输入视频像素样值，在第一重构 参考像素样值暂存模块、第二重构参考像素样值暂存模块和第三重构参考像素样值暂存模 块中，都没有找到任何最优匹配样值，即这些输入视频像素样值是未匹配样值，则从已经完 成编码并且完成部分或完全重构的邻近样值或边界缺省样值计算出仿匹配样值；也可能可 选地计算出未匹配像素的变体；输出匹配相对位置及匹配长度、仿匹配样值和/或未匹配 样值和/或其变体； 模块4)用仿匹配样值补全未匹配样值模块：用计算出来的所述仿匹配样值补全没有 找到任何最优匹配样值的所述未匹配样值的位置，模块2)搜索找到的所述匹配样值与所述 未匹配样值和/或模块3)计算得到的所述仿匹配样值合在一起就是放入所述第一重构参 考像素样值暂存模块的第一重构像素样值；本模块可以被旁路，这时，模块2)搜索找到的 所述匹配样值与所述未匹配样值合在一起就是放入所述第一重构参考像素样值暂存模块 的第一重构像素样值；本模块输出匹配相对位置及匹配长度和可选的未匹配样值或其变体 等固定宽度可变长度串匹配方式的表征参数；这些表征参数经过后续的熵编码（也包括分 别可选的基于1维或2维邻近参数的一阶或高阶差分编码、预测编码、匹配编码、映射编码、 变换编码、量化编码、索引编码、游程编码以及二值化编码等）后被写入压缩码流，本模块也 可能可选地输出所述匹配样值与所述未匹配样值和/或所述仿匹配样值； 模块5)第一重构参考像素样值暂存模块：用来暂存由找到的所述匹配样值与所述未 匹配样值和/或计算的所述仿匹配样值合在一起形成的第一重构像素的样值，用作后续串 匹配搜索编码时的第一参考像素样值； 模块6)匹配残差计算模块：从所述输入视频像素样值和所述第一重构像素的样值计 算出匹配残差； 模块7)变换模块：对所述匹配残差和所述预测残差施行变换运算，输出变换系数，对 某些类型的屏幕图像像素，变换运算并不能起到压缩数据的效果，在这种情形，就不施行变 换运算，也就是变换模块被旁路，直接输出所述匹配残差或所述预测残差； 模块8)量化模块：对所述变换系数(在变换模块未旁路的情形）或所述匹配残差或所 述预测残差(在变换模块被旁路的情形）施行量化运算，输出预测编码的量化变换系数或量 化预测残差，并输出匹配编码的量化变换系数或量化匹配残差，变换模块和量化模块也可 以都被旁路，直接输出所述预测残差和所述匹配残差； 模块9)熵编码模块：对模块2)至模块4)及模块6)至模块8)施行的匹配编码方式的 结果如所述匹配相对位置、所述匹配长度、所述可选的未匹配样值或其变体、所述量化变换 系数或所述量化匹配残差等施行熵编码；对模块1)、模块7)、模块8)施行的预测编码方式 的结果如所述预测模式、所述运动矢量、所述量化变换系数或所述量化预测残差等施行熵 编码，包括对所述熵编码对象的样值先施行分别可选的基于1维或2维邻近样值的一阶或 高阶差分编码、预测编码、匹配编码、映射编码、变换编码、量化编码、索引编码、游程编码以 及二值化编码； 模块10)重构模块：施行预测编码模块、变换模块、量化模块这三个模块的预测编码方 式的逆运算；施行固定宽度可变长度的串匹配搜索编码模块、从邻近样值计算仿匹配样值 模块、用仿匹配样值补全未匹配样值模块、匹配残差计算模块、变换模块、量化模块这六个 模块的匹配编码方式的逆运算；这些逆运算产生第二重构像素的样值，将所述第二重构像 素输出到基于率-失真性能的最优预测模式与匹配模式选择模块用于率-失真成本的计 算；在基于率-失真性能的最优预测模式与匹配模式选择模块确定了最优编码方式（匹配 编码方式或者预测编码方式）之后，把所述最优编码方式对应的第二重构像素放入第二重 构参考像素样值暂存模块； 模块11)去块效应滤波和补偿模块：对所述最优编码方式的第二重构像素进行去块效 应滤波和像素补偿运算，产生第三重构像素，然后把所述第三重构像素放入第三重构参考 像素样值暂存模块，用作后续预测编码和固定宽度可变长度串匹配编码的参考像素； 模块12)第二重构参考像素样值暂存模块：本模块暂存第二重构像素，提供固定宽度 可变长度的串匹配搜索编码模块所需的第二参考像素样值； 模块13)第三重构参考像素样值暂存模块：本模块暂存第三重构像素，提供预测编码 和固定宽度可变长度串匹配编码的第三参考像素； 模块14)基于率-失真性能的最优预测模式与匹配模式选择模块：根据率-失真性能 选择最优编码方式（匹配编码方式或者预测编码方式)、最优匹配模式、最优预测模式；输出 视频压缩码流；压缩码流中至少含有匹配相对位置、匹配长度和可选的未匹配样值(也称为 不可匹配样值）或其变体等固定宽度可变长度串匹配方式的表征参数。20. -种图像解码装置，其特征在于包括但不限于以下模块的全部或部分：解析压缩 码流和获取匹配解码有关参数模块，复制匹配参考样值子集以复原匹配当前样值子集模 块，重构参考像素样值暂存模块。21. 根据权利要求20所述的解码装置，其特征在于：还包括以下模块：计算仿匹配样值 模块。22. 根据权利要求20或21所述的解码装置，其特征在于：还包括以下模块：补全未匹 配样值位置上缺少的当前样值的模块。23. 根据权利要求20或21或22所述的解码装置，其特征在于包括但不限于以下模块 的全部或部分： 模块1)固定宽度可变长度的串匹配解码模块：本模块的功能是对从压缩码流中获取 的输入的固定宽度可变长度匹配串的匹配相对位置及匹配长度施行解码运算，即按照已 知的匹配模式和固定宽度，从位置标号互不相交的第一重构参考像素样值暂存模块(暂存 第一重构参考像素样值集的样值）或第二重构参考像素样值暂存模块(暂存第二重构参考 像素样值集的样值）或第三重构参考像素样值暂存模块(暂存第三重构参考像素样值集的 样值）中由匹配相对位置指定的地方复制得到长度为匹配长度的整个匹配串（即匹配参考 串），然后把所述整个匹配串移动和粘贴到当前解码块中的当前被匹配串（即匹配当前串） 的位置，在当前解码块中复原出整个被匹配串；一个匹配参考串本身可能跨越第一、第二 和第三重构参考像素样值集的两个或三个，其属于哪个集由它的起始像素样值的位置来决 定；第一、第二、第三重构参考像素样值集这三个参考像素样值集，除了位置上和/或重构 阶段上的差别之外，可能还各自分别经过不同的处理或变换或这些处理与变换的组合；这 三个重构参考像素样值集，虽然他们的位置标号互不相交，但他们各自对应的当前图像的 三个区域仍然可能有互相重叠的部分；这三个重构参考像素样值集的一个或两个可以为 空，但不能三个都为空；这三个重构参考像素样值集的输入是重构样值而输出是参考样值， 参考样值可以等同于重构样值，也可以是重构样值的各种变体，当参考样值不等同于重构 样值时，参考样值可以一次性产生后暂存供以后需要时多次使用，也可以每次需要时即时 产生,也可以是这两种产生方法的组合； 模块2)从邻近样值计算仿匹配样值模块：如果输入的匹配相对位置及匹配长度的特 定值或者附加的标记位表明在当前解码中的被匹配串（样值）的位置上没有来自第一重构 参考像素样值暂存模块或第二重构参考像素样值暂存模块或第三重构参考像素样值暂存 模块的匹配样值，即在当前解码位置缺少匹配样值，则从已完成部分解码或完全解码的邻 近样值或边界缺省样值计算出仿匹配样值；也可能可选地读取输入的未匹配样值或其变 体，或可选地计算出未匹配样值； 模块3)用仿匹配样值补全未匹配样值模块：可选地用计算出来的仿匹配样值补全在 第一、第二或第三重构参考像素样值暂存模块中不存在任何匹配样值的当前解码位置上的 像素样值；模块1)复制和粘贴的匹配样值与模块2)计算的仿匹配样值和/或模块2)从输 入得到的未匹配样值和/或模块2)从输入得到后再计算的未匹配样值合在一起就是匹配 解码的第一重构像素的样值，也是本模块的输出；本模块可以被旁路，这时，模块1)复制和 粘贴的匹配样值与模块2)从输入得到的未匹配样值合在一起就是匹配解码的第一重构像 素的样值； 模块4)第一重构参考像素样值暂存模块：用来暂存所述第一重构像素的样值，用作后 续固定宽度可变长度串匹配解码所需的第一参考像素的样值。24.根据权利要求20或21或22或23所述的解码装置，其特征在于：所述解码模块与 预测等非固定宽度可变长度串匹配解码(含逆变换解码、反量化解码、熵解码）的模块集成 在一起，形成包括但不限于以下模块的全部或部分的解码装置： 模块1)熵解码模块：对输入压缩码流数据施行熵解码，得到当前解码序列、当前解码 图像、当前解码块的头信息和数据信息；熵解码也可能包括对预测等非固定宽度可变长度 串匹配(简称预测等非串匹配）解码方式的预测模式和运动矢量等各非串匹配解码参数、固 定宽度可变长度串匹配(简称串匹配）解码方式的匹配模式、匹配相对位置、匹配长度、附加 的标记位、未匹配样值或其变体、预测等非串匹配残差和串匹配残差(可能经过了变换-量 化运算或量化运算）等熵解码对象的分别可选的基于1维或2维邻近样值的一阶或高阶差 分解码、预测解码、匹配解码、映射解码、逆变换解码、反量化解码、索引解码、游程解码以及 二值化解码；熵解码还包括从输入压缩码流数据中解析出当前解码块采用的是预测等非串 匹配解码方式还是串匹配解码方式，逆变换运算和反量化运算是否被旁路等信息；在串匹 配方式下，所述当前解码块的数据信息可以含有一个或多个匹配串的信息； 模块2)反量化模块：如果反量化运算未被旁路，则施行反量化运算，输出变换系数，否 贝1J，本模块被旁路，不施行反量化运算，直接输出预测等非串匹配残差或串匹配残差； 模块3)逆变换模块：如果逆变换运算未被旁路，则施行逆变换运算，输出预测等非串 匹配残差或串匹配残差，否则，本模块被旁路，不施行逆变换运算，这时，反量化模块也必定 被旁路，本模块直接输出预测等非串匹配残差或串匹配残差； 模块4)预测等非串匹配解码模块：施行帧内预测解码或帧间预测等非串匹配解码，得 到并输出预测等非串匹配解码的初步重构像素； 模块5)固定宽度可变长度的串匹配解码模块：本模块的功能是对来自熵解码模块的 固定宽度可变长度匹配串的匹配相对位置及匹配长度施行解码运算，即按照已知的匹配模 式和固定宽度，从位置标号互不相交的第一重构参考像素样值暂存模块(暂存第一重构参 考像素样值集的样值）或第二重构参考像素样值暂存模块(暂存第二重构参考像素样值集 的样值）或第三重构参考像素样值暂存模块(暂存第三重构参考像素样值集的样值）中由匹 配相对位置指定的地方复制得到长度为匹配长度的整个匹配串（即匹配参考串），然后把所 述整个匹配串移动和粘贴到当前解码块中的当前被匹配串（即匹配当前串）的位置，在当前 解码块中复原出整个被匹配串；一个匹配参考串本身可能跨越第一、第二和第三重构参考 像素样值集的两个或三个，其属于哪个集由它的起始像素样值的位置来决定；第一、第二、 第三重构参考像素样值集这三个参考像素样值集，除了位置上和/或重构阶段上的差别之 夕卜，可能还各自分别经过不同的处理或变换或处理与变换的组合；这三个重构参考像素样 值集，虽然他们的位置标号互不相交，但他们各自对应的当前图像的三个区域仍然可能有 互相重叠的部分；这三个重构参考像素样值集的一个或两个可以为空，但不能三个都为空； 这三个重构参考像素样值集的输入是重构样值而输出是参考样值，参考样值可以等同于重 构样值，也可以是重构样值的各种变体，当参考样值不等同于重构样值时，参考样值可以一 次性产生后暂存供以后需要时多次使用，也可以每次需要时即时产生，也可以是这两种产 生方法的组合； 模块6)从邻近样值计算仿匹配样值模块：如果来自熵解码模块的匹配相对位置及匹 配长度的特定值或者附加的标记位表明在当前解码中的被匹配串（样值）的位置上没有来 自第一重构参考像素样值暂存模块或第二重构参考像素样值暂存模块或第三重构参考像 素样值暂存模块的匹配样值，即在当前解码位置缺少匹配样值，则从已完成部分解码或完 全解码的邻近样值或边界缺省样值计算出仿匹配样值；也可能可选地读取来自码流的未匹 配样值或其变体，或可选地计算出未匹配样值； 模块7)用仿匹配样值补全未匹配样值模块：可选地用计算出来的仿匹配样值补全在 第一、第二或第三重构参考像素样值暂存模块中不存在任何匹配样值的当前解码位置上的 像素样值；模块5)复制和粘贴的匹配样值与模块6)计算的仿匹配样值和/或模块6)从输 入码流得到的未匹配样值和/或模块6)从输入码流得到后再计算的未匹配样值合在一起 就是匹配解码的第一重构像素的样值；所述匹配样值与所述仿匹配样值和/或所述未匹配 样值也是本模块的输出；本模块可以被旁路，这时，模块5)复制和粘贴的匹配样值与模块 6)从输入码流得到的未匹配样值合在一起就是匹配解码的第一重构像素的样值，所述匹配 样值与所述未匹配样值也是本模块的输出； 模块8)第一重构参考像素样值暂存模块：用来暂存所述第一重构像素的样值，用作后 续固定宽度可变长度串匹配解码所需的第一参考像素的样值； 模块9)串匹配补偿模块：把模块3)输出的所述串匹配残差与模块7)输出的所述第一 重构像素的样值相加，产生出串匹配解码的第二重构像素的样值即本模块的输出； 模块10)去块效应滤波和补偿模块等后处理：对模块4)输出的初步重构像素或模块 9)输出的第二重构像素进行去块效应滤波和像素补偿运算等后处理，产生第三重构像素， 然后把所述第三重构像素放入第三重构参考像素样值暂存模块，用作后续固定宽度可变长 度串匹配解码和预测等非串匹配解码的参考像素；第三重构像素通常也是整个集成的解码 装置的最终输出像素； 模块11)第二重构参考像素样值暂存模块：本模块暂存第二重构像素，提供后续固定 宽度可变长度串匹配解码所需的第二参考像素样值； 模块12)第三重构参考像素样值暂存模块：本模块暂存第三重构像素，提供后续预测 等非串匹配解码和固定宽度可变长度串匹配解码所需的第三参考像素。25.根据权利要求8或9或10或11或12或13或14或20或21或22或23或24所 述的解码方法或解码装置，其特征在于：解码一个完整的所述解码块至少需要一个或多个 表明在当前解码位置是否缺少匹配样值的输入标记位(简记为F或匕）和一对或多对输入 的（匹配相对位置，匹配长度)，依解码顺序排列成下列情形之一： 情形一： Fp(DpQ)或空白，F2,（D2,L2)或空白，......，Fn，（Dn，Ln)或空白 其中标记位匕取一个值时表明后面跟着一个匹配串的匹配相对位置Di和匹配长度Q， 而匕取另一个值时表明当前解码位置缺少匹配样值从而后面是空白； 情形二： 当Fi的取值表明当前解码位置缺少匹配样值时，用一个附加的从码流中获取的输入 像素样值即未匹配像素样值或其变体Pi来替代缺少的匹配样值： 匕，（DpLJ或PpF2,（D2,L2)或P2，......，Fn，（Dn，L...
【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，
申请(专利权)人：上海天荷电子信息有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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