预测或直接方式进行位移矢量编码的数据压缩方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种在匹配方式中根据预定规则，选择预测方式和直接方式两种方式之一对基本匹配单元的一个位移矢量进行编码的数据压缩方法和装置。所述预测方式和直接方式需要消耗不同的比特数。根据预定规则，选择最优的方式，达到整体消耗最少的比特数对位移矢量进行编码，从根本上减少匹配方式所消耗的比特数，显著提高编码效率。

A data compression method and device for prediction or direct displacement vector coding

The invention provides a data compression method and device for encoding a displacement vector of a basic matching unit in one of two ways of selecting a prediction mode and a direct way according to a predetermined rule in matching mode. The prediction method and the direct method need to consume different bits. According to the predetermined rules, we choose the best way to achieve the minimum number of bits consumed to encode the displacement vectors, which fundamentally reduces the number of bits consumed in the matching mode, and significantly improves the coding efficiency.

【技术实现步骤摘要】
预测或直接方式进行位移矢量编码的数据压缩方法和装置
本专利技术涉及一种对二维数据进行有损或无损压缩的编码及解码系统，特别是图像和视频数据的编码及解码的方法和装置。
技术介绍
随着人类社会进入大数据、云计算、移动计算、云-移动计算、超高清（4K）和特超高清（8K）视频图像分辨率、4G/5G通讯、虚拟现实的时代，对各种数据，包括大数据、图像数据、视频数据，进行超高压缩比和极高质量的数据压缩成为必不可少的技术。二维数据集是由数据的样值（例如：字节、比特、像素、像素分量、空间采样点、变换域系数）组成的排列成一定形状的有限数据的集合（例如：一个二维数据文件、一帧图像、一个视频序列、一个变换域、一个变换块、多个变换块）。对二维数据集进行数据压缩的编码（以及相应的解码）时，通常把此数据集划分成若干具有预定形状的块的子集，称为编码块（从解码的角度也就是解码块，统称为编解码块），以编解码块为单位，一块一块进行编码或解码。在任一时刻，正在编码中的编码块称为当前编码块。在任一时刻，正在解码中的解码块称为当前解码块。当前编码块或当前解码块统称为当前编解码块或简称为当前块。正在编码或解码中的样值称为当前编码样值或当前解码样值，简称为当前样值。对于具有二维形状（不一定限于正方形或矩形，可以是任何合理的其他二维形状）的编解码块，在很多场合需要将其样值按照一定顺序排列成（即扫描成）一维数据。排列方式也称为扫描方式。在通常使用的扫描方式中，首先沿一个扫描主方向从头至尾扫描（即排列）一个线段上的全部像素，然后再扫描相邻的平行的线段上的全部像素，依次逐线段扫描，直至扫描完一个二维形状的区域的全部像素。扫描主方向为水平方向的扫描方式通常称为水平扫描方式。扫描主方向为垂直方向的扫描方式通常称为垂直扫描方式。从另一方面来分类，通常使用的扫描方式有光栅扫描（又可分为水平和垂直）和弓形扫描（也可分为水平和垂直）。在光栅扫描中，相邻的行（或列）具有相同的扫描方向。在弓形扫描中，相邻的行（或列）具有相反的扫描方向。例如，在弓形水平扫描中，奇数行从左到右扫描而偶数行则从右到左扫描。很多常见的数据集的一个显著特点是具有很多匹配（即相似甚至完全相同）的式样。例如，图像和视频序列中通常有很多匹配的像素图样。因此，现有数据压缩技术中通常采用匹配（也称为预测或补偿）的方式，即用“预测值”（也称为“补偿值”或“参考样值”，例如“参考像素”）来匹配（也称为预测、表示、代表、补偿、近似、逼近等）当前编码或解码中样值（简称为“当前样值”）的方式来达到数据的无损或有损压缩的效果。简单地说，匹配方式的基本操作就是复制参考样值即在参考位置上的样值到当前样值的位置。因此，匹配方式或预测方式也称为复制方式。匹配方式中，已经经历过至少部分编码运算以及至少部分解码运算的重构（也称重建或复原）样值组成参考集（也称参考空间或参考缓存）。参考集之中的重构样值及其位置与原始数据集中的原始样值及其位置是一一对应的。在进行一个当前块的编解码时，匹配方式将当前块划分成若干基本匹配单元，基本匹配单元的一个基本匹配参数（也称为匹配关系或复制参数或复制关系）是位移矢量（也称为运动矢量、位置偏移、偏移量、相对位置、位置、相对地址、地址、相对坐标、坐标、相对索引、索引等）。位移矢量表示当前基本匹配单元（即当前正在编码或解码中的基本匹配单元）的参考基本匹配单元的参考位置所在，相当于数据样值排列成一维数据后的一维偏移量。当前基本匹配单元的位移矢量称为当前位移矢量。基本匹配单元的例：编解码块、子块、微块、串、像素串、样值串、索引串、线条。匹配方式中，特别是在基本匹配单元较精细的情形，存在匹配参数消耗较多比特数对其进行编码的问题，影响了编码效率。
技术实现思路
为了解决匹配方式中的这一问题，本专利技术提供了一种根据预定规则，选择预测方式即借助历史数据对当前数据进行编解码的方式和直接方式即不借助历史数据而是直接对当前数据进行编解码的方式两种方式之一对一个位移矢量进行编码的数据压缩方法和装置。所述预测方式和直接方式需要消耗不同的比特数。根据预定规则，选择最优的方式，达到整体消耗最少的比特数对位移矢量进行编码，从根本上减少匹配方式所消耗的比特数，大大提高编码效率。本专利技术的首要技术特征是根据预定规则，选择预测方式和直接方式两种方式之一对一个位移矢量进行编解码。本专利技术的编码方法或装置的最基本的特有技术特征是根据预定规则，如消耗的比特数的多少，选择预测方式和直接方式两种方式之一对一个位移矢量进行编码，产生至少含表示当前位移矢量的编解码方式（即采用预测方式还是直接方式）的信息的压缩数据码流。图1是本专利技术的编码方法或装置的一个示意图。本专利技术的解码方法或装置的最基本的特有技术特征是解析压缩数据码流，获取至少表示当前位移矢量的编解码方式（即采用预测方式还是直接方式）的信息，采用相应的预测方式或直接方式对所述当前位移矢量进行解码。图2是本专利技术的解码方法或装置的一个示意图。根据本专利技术的一个方面，提供了一种数据压缩的编码方法或装置，至少包括完成下列功能和操作的步骤或模块：在对一个编码块中的一个当前基本匹配单元的位移矢量进行编码时，根据预定规则，选择预测方式和直接方式这两种方式之一进行位移矢量编码，产生至少含表示当前位移矢量的编解码方式的信息的压缩数据码流。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种数据压缩的解码方法或装置，至少包括完成下列功能和操作的步骤或模块：在对一个解码块中的一个当前基本匹配单元的位移矢量进行解码时，解析压缩数据码流，获取至少表示当前位移矢量的编解码方式的信息，选择预测方式和直接方式这两种方式之一进行位移矢量解码。本专利技术适用于有损数据压缩的编码和解码，本专利技术也同样适用于无损数据压缩的编码和解码。本专利技术适用于图像数据的编码和解码，本专利技术也同样适用于任何二维或以上数据的编码和解码。本专利技术中，数据压缩所涉及的数据包括下列类型的数据之一或其组合1）二维数据；2）多维数据；3）图像；4）图像的序列；5）视频；6）像素形式的图像；7）图像的变换域数据；8）二维或二维以上字节的集合；9）二维或二维以上比特的集合；10）像素的集合；11）像素分量的集合。本专利技术中，在数据是图像、图像的序列、视频等的情形，编码块或解码块是图像的一个编码区域或一个解码区域，包括以下至少一种：整幅图像、图像的子图像、宏块、最大编码单元LCU、编码树单元CTU、编码单元CU、CU的子区域、预测单元PU、变换单元TU。本专利技术中，所述基本匹配单元包括下列情形之一或其组合：编解码块、子块、微块、串、像素串、样值串、索引串、线条。以上通过若干特定的具体实例说明本专利技术的技术特征。本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。以下是本专利技术的更多的实施细节或变体。实施或变体例1所述编码方法或装置或解码方法或装置中，所述预测方式使用已编解码的基本匹配单元的位移矢量预测当前位移矢量。实施或变体例2实施或变体例1所述编码方法或装置或解码方法或装置中，所述已编解码的基本匹配单元的位移矢量包括下列情形之一或其组合：空间位置上邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据压缩的编码方法或装置，其特征在于，至少包括完成下列功能和操作的步骤或模块：在对一个编码块中的一个当前基本匹配单元的位移矢量进行编码时，根据预定规则，选择预测方式和直接方式这两种方式之一进行位移矢量编码，产生至少含表示当前位移矢量的编解码方式的信息的压缩数据码流。

【技术特征摘要】
2016.06.10 CN 2016104013372;2017.03.07 CN 201710131.一种数据压缩的编码方法或装置，其特征在于，至少包括完成下列功能和操作的步骤或模块：在对一个编码块中的一个当前基本匹配单元的位移矢量进行编码时，根据预定规则，选择预测方式和直接方式这两种方式之一进行位移矢量编码，产生至少含表示当前位移矢量的编解码方式的信息的压缩数据码流。2.一种数据压缩的解码方法或装置，其特征在于，至少包括完成下列功能和操作的步骤或模块：在对一个解码块中的一个当前基本匹配单元的位移矢量进行解码时，解析压缩数据码流，获取至少表示当前位移矢量的编解码方式的信息，选择预测方式和直接方式这两种方式之一进行位移矢量解码。3.根据权利要求1所述的编码方法或装置或根据权利要求2所述的解码方法或装置，其特征在于所述数据是下列类型的数据之一或其组合：二维数据；多维数据；图像；图像的序列；视频；像素形式的图像；图像的变换域数据；二维或二维以上字节的集合；二维或二维以上比特的集合；像素的集合；像素分量的集合；所述编码块或所述解码块是图像的一个编码区域或一个解码区域，包括以下情形：图像的子图像、宏块、最大编码单元LCU、编码树单元CTU、编码单元CU、CU的子区域、预测单元PU、变换单元TU；所述基本匹配单元包括下列情形之一或其组合：编解码块、子块、微块、串、像素串、样值串、索引串、线条。4.根据权利要求1所述的编码方法或装置或根据权利要求2所述的解码方法或装置，其特征在于所述直接方式对位移矢量的水平分量和垂直分量进行编解码。5.根据权利要求4所述的编码方法或装置或者解码方法或装置，其特征在于使用概率模型对下列参数的语法元素进行熵编解码：水平分量是否为零标志位；和/或水平分量符号位；和/或垂直分量是否为零标志位；和/或垂直分量符号位；和/或水平分量的调整值是否为零标志位；和/或水平分量的调整值的符号位；和/或垂直分量的调整值是否为零标志位；和/或垂直分量的调整值的符号位。6.根据权利要求4所述的编码方法或装置或者解码方法或装置，其特征在于所述直接方式包括按照下列顺序对下列用斜体表示的参数进行编解码：所述垂直分量是否为零标志位如果所述垂直分量是否为零标志位表明所述垂直分量为零，则{所述水平分量或水平分量的调整值是否为零标志位和/或所述水平分量或水平分量的调整值符号位和/或所述水平分量或水平分量的调整值的绝对值和/或所述水平分量或水平分量的调整值的绝对值减一}否则{所述垂直分量或垂直分量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，赵利平，
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