融合多种具有不同参考关系的基元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一个编解码块中，融合多种采用不同类型的匹配参数来表示参考关系的基元的数据压缩方法和装置。本方法和装置，根据图像的局部特性，灵活使用最适当类型的匹配参数来表示一个当前基元的样值与其参考样值（也称预测样值）之间的关系（称为参考关系或预测关系或匹配关系），达到整体消耗最少的比特数对当前块进行编码，从根本上减少数据压缩，特别是匹配方式所需要的比特数，大大提高编码效率。

Data compression methods and devices incorporating a variety of basic elements with different reference relationships

The invention provides a data compression method and device in a codec block, which integrates various kinds of matching parameters to represent reference relations. The method and apparatus, according to the local characteristics of the image, matching parameters of flexible use of the most appropriate type to represent a primitive kind of current value and the reference value (also known as prediction samples) the relationship between (called the reference relationship or predict the relationship or matching relationship), to achieve the overall consumption of the current block number encoding the least bit, reduce data compression fundamentally, especially the number of bits needed to match the way, greatly improve the encoding efficiency.

【技术实现步骤摘要】
融合多种具有不同参考关系的基元的数据压缩方法和装置
本专利技术涉及一种对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。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）组成的排列成一定空间（一维、二维、或多维）形状的有限数据的集合（例如：一个一维数据队列、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、一个三维场景、一个持续变化的三维场景的序列）。对数据集，特别是二维或以上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，按照预定的时间顺序，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。对于具有二维或多维形状（不一定限于正方形或矩形，可以是任何合理的其他二维或多维形状）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）一个线段上的全部样值，然后再扫描相邻的平行的线段上的全部样值，依次逐线段扫描，直至扫描完一个编解码块的全部样值。扫描主方向为水平方向（行）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（列）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。确定了扫描方式之后，编解码块中的每一个样值都有一个表示该样值在所述扫描方式下扫描顺序的序号。如果一个样值的序号小于扫描主方向的线段长度，则该样值在编解码块的第一行（列）内。对于一个编解码块，在很多场合需要将其划分成更精细的基元（基本单元），按照预定的时间顺序，一个基元一个基元进行编码或解码。对一个基元内的所有样值，通常施行同一类型的编码或解码操作。在任一时刻，正在编码或解码中的基元称为当前基元。对一个基元进行编码的结果是一个或多个编码参数，最后产生含这些编码参数的压缩数据码流。对一个基元进行解码就是解析所述压缩数据码流获得一个或多个编码参数，从所述一个或多个编码参数复原出重构的数据的样值。基元的例包括编解码块（整个块作为一个基元）、子块、微块、串、像素串、样值串、索引串、线条。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（也称参考集空间或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匹配（也称预测）基元，一个匹配基元有一个或多个匹配（编码）参数（也称为匹配关系或复制参数或复制关系或参考关系）来表示其特征。匹配参数中最重要的一个参数是位移矢量（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元的样值与其参考样值之间的相对位移量，相当于数据样值排列成一维数据后的一维偏移量。显然，从位移矢量可导出参考样值的参考位置所在。当前基元的位移矢量称为当前位移矢量。匹配参数的其他例：匹配类型、匹配长度、不可匹配（预测）样值，等。匹配基元的例包括编解码块、子块、微块、串、像素串、样值串、索引串、线条。数据压缩中，特别是匹配基元较精细的匹配方式，如串匹配方式中，存在编码参数较多，特别是表示参考关系的匹配参数的类型单一，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
为了解决数据压缩中，特别是匹配方式中表示参考关系的匹配参数的这一问题，本专利技术提供了一种在一个编解码块中，融合多种采用不同类型的匹配参数来表示参考关系的基元的数据压缩方法和装置。本方法和装置，根据图像的局部特性，灵活使用最适当类型的匹配参数来表示一个当前基元的样值与其参考样值（也称预测样值）之间的关系（称为参考关系或预测关系或匹配关系），达到整体消耗最少的比特数对当前块进行编码，从根本上减少数据压缩，特别是匹配方式所需要的比特数，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，选择若干种类型的表示参考关系的的匹配参数之一，对一个匹配基元进行编解码。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，如图像的局部特性，消耗的比特数的多少，产生的失真大小等，选择若干种类型的表示参考关系的匹配参数之一对一个匹配基元进行编码，产生至少含多种类型的匹配参数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，获取至少当前匹配基元的匹配参数的信息，根据所述信息，从若干种类型的匹配参数中选择相应的一种对所述当前匹配基元进行解码。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元进行编码时，根据预定规则，选择若干种类型的表示参考关系的匹配参数之一对所述当前基元进行编码，产生至少含若干种类型的匹配参数的类型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元进行解码时，解析压缩数据码流，获取至少表示参考关系的匹配参数的类型信息，根据所述类型信息，从若干种类型的匹配参数及其基元的解码方式中选择相应的一种解码方式对所述当前基元进行解码。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一维、二维或多维数据的编码和解码。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）一维数据；2）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元进行编码时，根据预定规则，选择若干种类型的表示参考关系的匹配参数之一对所述当前基元进行编码，产生至少含若干种类型的匹配参数的类型信息的压缩数据码流。

【技术特征摘要】
1.一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元进行编码时，根据预定规则，选择若干种类型的表示参考关系的匹配参数之一对所述当前基元进行编码，产生至少含若干种类型的匹配参数的类型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元进行解码时，解析压缩数据码流，获取至少表示参考关系的匹配参数的类型信息，根据所述类型信息，从若干种类型的匹配参数及其基元的解码方式中选择相应的一种解码方式对所述当前基元进行解码。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：所述数据是图像数据或视频数据；所述基元是像素串；匹配参数的所述类型信息也表示串类型，即也是串类型信息；所述若干种类型的匹配参数及其串类型是下列两种类型的匹配参数及其串类型：串类型1：表示当前串与参考串之间偏移关系的位移矢量offset=(offsetX,offsetY)；采用这种串类型进行编解码的串称为偏移串，串类型2：表示参考像素样值在参考图像中相对于图像原点的位置关系的图像坐标pic_coor=(x,y)或表示不存在参考关系的不可预测像素串；采用这种串类型进行编解码的串称为坐标或不可预测像素串；坐标或不可预测像素串包括分别称为坐标子类型和不可预测像素子类型这两种子类型的串：坐标串、不可预测像素串。4.根据权利要求3所述的编码方法或装置或者解码方法或装置，其特征在于：所述类型信息是直接形式或间接形式或直接间接混合形式的偏移串个数的信息和坐标或不可预测像素串个数的信息，以下列方式和顺序出现在所述当前块的编解码过程中或存在于所述当前块的压缩数据码流中：其他编解码参数，………，坐标或不可预测像素串个数I1的信息，I1个坐标或不可预测像素串的编解码参数或语法元素，偏移串个数减一J1的信息，(J1+1)个偏移串的编解码参数或语法元素，坐标或不可预测像素串个数减一I2的信息，(I2+1)个坐标或不可预测像素串的编解码参数或语法元素，偏移串个数减一J2的信息，(J2+1)个偏移串的编解码参数或语法元素，坐标或不可预测像素串个数减一I3的信息，(I3+1)个坐标或不可预测像素串的编解码参数或语法元素，偏移串个数减一J3的信息，(J3+1)个偏移串的编解码参数或语法元素，……，坐标或不可预测像素串个数减一IN的信息或偏移串个数减一JN的信息，(IN+1)个坐标或不可预测像素串的编解码参数或语法元素或(JN+1)个偏移串的编解码参数或语法元素，其他编解码参数，………；以上Ik≥0，Jk≥0，其中k=1~N；所述直接形式的串个数由压缩数据码流中的一个或多个位串（比特串）所组成；所述间接形式的串个数是从其他编解码参数和/或压缩数据码流的其他语法元素导出的串个数；所述直接间接混合形式的串个数是部分直接（即由压缩数据码流中的一个或多个位串所组成）部分间接（即从其他编解码参数和/或压缩数据码流的其他语法元素导出）混合的串个数。5.根据权利要求3所述的编码方法或装置或者解码方法或装置，其特征在于在编解码块的块层信息中有下列编解码参数：坐标串存在标志和不可预测像素串存在标志在所述坐标串存在标志的值和所述不可预测像素串存在标志的值表示所述编解码块中不存在坐标或不可预测像素串（即既不存在坐标串也不存在不可预测像素串）的情形，所述编解码块的压缩数据码流中仅存在偏移串，因此，不存在偏移串个数的信息，也不存在坐...

【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，林涛，
类型：发明
国别省市：上海,31