一种前向双假设编码图像块的编解码方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种前向双假设参考图像块的编解码方法，该方法根据当前的编码模式，将当前块的运动信息包括两个前向参考帧索引值和两个运动矢量有选择性地编码写入码流，为编码写入码流的部分运动信息则通过一定的规则在解码端导出。该方法充分利用图像块运动信息内部之间的相关性，以及当前图像块与相邻图像块运动信息之间的相关性，进一步提高帧间预测技术的编码效率。

A coding and decoding method and device of forward dual hypothesis coding image block

【技术实现步骤摘要】
一种前向双假设编码图像块的编解码方法和装置本申请是2014年6月13日提交的名称为“一种前向双假设编码图像块的编解码方法和装置”的中国专利申请No.201410264885.6的分案申请。
本专利技术涉及视频图像编码与多媒体通信领域，具体而言，涉及一种前向双假设编码图像块的编解码方法及其对应的装置。
技术介绍
视频和图像编码技术是数字视频和图像这一重要多媒体信息得以被广泛应用的基础和关键。当前基于块的视频编码混合框架下，视频编码一般包括以下四大块：预测编码、变换编码以及量化、熵编码、环路滤波,其中预测编码包括帧内预测和帧间预测。同一帧图像内部，相邻的像素点具有相近的像素值，故当前像素的编码可以用空域上相邻像素来进行预测。对于视频序列，相邻帧图像在时域上存在很大相关性，这是帧间预测技术的理论基础。目前，已有的视频编码标准如MPEG-1/2/4、H.261/H.263、H.264/AVC、AVS-1/2以及H.265/HEVC，均采用了编码混合框架，基于块的帧间预测技术也随着视频编码的发展而逐渐改进。基于块的帧间预测技术的发展主要是两个方面：(1)从整像素预测到1/2像素预测，再到1/4像素甚至1/8像素预测，像素点预测精度越来越高；(2)单方向的参考块数目从1个变到2个，参考块数目增多。在H.264/HEVC和AVS-2之前，对于只有前向参考图像内的每个块，其前向参考块只有1个，当前块的像素经过前向参考块像素预测，参考块的位置信息(参考帧索引和运动矢量MV)被编码写入码流，我们将这样的图像块称为前向单假设编码图像块。在H.264/HEVC和AVS-2中，前向多参考预测技术被引入。对于只有前向参考图像内的每个块，其前向参考块有2个，当前块的像素经过2个前向参考加权预测后，参考块的位置信息(2个参考帧索引和2个MV)被编码写入码流，我们将这样的具有两个参考块的图像块称为前向双假设编码图像块。双假设编码图像块有2个参考图像块。假设当前待编码的图像块为A，其对应的参考图像块为B和C，那么图像块A的预测编码过程可以描述为：将参考图像块B和C进行加权求和得到预测图像块P，用P对A进行预测编码。其中加权求和的思想可以用下述公式进行描述：P＝α×C+(1-α)×B(1)其中0<α<1，α可以是编解码器或者编码标准规定的固定值(如α＝0.5)，也可以是在码流中传送的值，也可以是根据图像块A、B和C所在的参考帧之间的关系推导出来的值。上述公式只是描述了加权求和的思想，具体实现方式可能有异(如实际实现可能采用整数实现方式)，这种思想目前在加权预测技术等广泛用到。在HEVC中，对于双假设编码图像块，其对应的2个参考帧索引之间没有直接联系，2个参考帧索引值可以相同，也可以不同；其对应的2个MV之间也没有直接联系，可以相同，也可以不同；编码端需要将2个参考帧索引和2个MV都写入码流。在AVS-2中，前向双假设编码图像块的编码模式又称为方向性双假设模式(简称DMH，DirectionalMultipleHypothesis)，与HEVC中不同的是，该模式下的两个参考帧索引是相同的，且两个MV值之间的差小于一个阈值；故在该模式下要写入码流的参考块的位置信息只包含3个：1个参考帧索引、1个MV和两个MV之间的差值。为了描述方便，一个图像块的参考帧索引和MV都称为该图像块的运动信息。为了进一步提高双假设预测编码的效率，我们分析了双假设编码图像块的特性，发现在双假设预测编码下，2个参考块所在的参考帧索引之间存在一定联系，且2个MV之间也并非完全不相关；且当前图像块的运动信息与其相邻块的运动信息也有很大联系。以MV为例，当前图像块的MV与其时空域相邻图像块的MV存在很大的相关性，在一些特殊的情形，可以通过相邻块的MV信息直接导出当前块的MV，而不需要在码流中传输。目前已有一些MV导出方法，如MV中值导出法、AMVP、Merger基于边界长度的MV导出法等，统称为运动矢量导出方法。当前块的时空域相邻块如图1所示。空域相邻块总共有5种，见图1a，时域相邻块即为前一编码帧在相同位置的块，一般称为colocated块，见图1b。除了从相邻块的MV导出当前块的MV之外，还可以根据参考帧索引值之间的关系导出MV，称为scalingMV导出方法。scalingMV的导出规则为：对于当前块A，它在参考帧索引值为RF1的参考帧F1中的匹配块B所对应的运动矢量为MV1，那么任给一个索引值为RF2的参考帧F2，块A的在该参考帧的匹配块C所对应的运动矢量MV2的导出方法是：其中d1是参考帧F1与当前帧的距离，d2是参考帧F2与当前帧的距离。值得一提的是，运动矢量MV中有两个分量：x分量MVx和y分量MVy，一般写成MV＝{MVx，MVy}。故使用公式(2)推导MV时，2个分量之间是互相独立推导的。当引入双假设编码思想后，双假设编码图像块需要两个参考块。对于编码端而言，其对应的运动搜索过程需要从参考队列中搜出两个参考帧索引值及其对应的两个运动矢量。这个搜索过程可以采用全搜索，即对参考队列中的每一帧每个位置点都进行搜索选择；也可以采用快速搜索算法。而快速搜索方法有很多种，可以是固定1个或者2个参考帧，只对帧内的每个位置点进行搜索；或者是简化帧内位置点的搜索但每帧都搜索；亦或者是即简化帧的搜索又简化帧内位置点的搜索。对于解码端而言，如果运动信息(2个参考帧索引和2个运动矢量)全部在码流中传输，那么解码端只需要直接从码流中获取运动信息即可；如果运动信息并非全部在码流中传输，那么解码端除了从码流中获取以外，还需要特定的运动信息导出方式。
技术实现思路
本专利技术在分析运动信息之间的相关性的基础上，提出了一种基于导出部分运动信息的双假设编码图像块的编解码方法。以前的方法没有完全利用运动信息之间的相关性，该专利技术有效利用了运动信息之间的相关性，可以提高帧间预测效率。本专利技术的第一目的在于提供一种前向双假设编码图像块的编码方法，其包括：(1)对图像块A在参考帧中进行运动搜索，得到其最佳的两个参考图像块B和C，将参考图像块B和C的加权求和作为图像块A的预测图像块P；(2)根据参考图像块B的位置得到其所在的参考帧Fb和运动矢量MVb；根据参考图像块C的位置得到其所在的参考帧Fc和运动矢量MVc；按照显示顺序，Fb和Fc均在图像块A所在的帧Fa之前；根据Fb在参考队列中的位置得到其对应的参考帧索引值RFb，根据Fc在参考队列中的位置得到其对应的参考帧索引值RFc；(3)将编码器选择的编码模式信息写入码流；(4)根据编码模式，将RFb、RFc、MVb、MVc中的部分但非全部信息编码写入码流。进一步的，所述参考帧索引值RFb、RFc和运动矢量MVb、MVc采用如下之一的模式进行编码：(1)模式1：将RFb、MVb、MVc信息写入码流，不将RFc信息写入码流；(2)模式2：将MVb、MVc信息写入码流，不将RFb、RFc信息写入码流；(3)模式3：将RFb本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前向双假设编码图像块的编码方法，包括：/n对图像块A在参考队列中进行运动搜索，得到两个参考图像块B和C，将参考图像块B和C的加权求和作为图像块A的预测图像块P；/n根据参考图像块B的位置得到参考图像块B所在的参考帧F

【技术特征摘要】
20131216 CN 20131068979041.一种前向双假设编码图像块的编码方法，包括：
对图像块A在参考队列中进行运动搜索，得到两个参考图像块B和C，将参考图像块B和C的加权求和作为图像块A的预测图像块P；
根据参考图像块B的位置得到参考图像块B所在的参考帧Fb和运动矢量MVb；根据参考图像块C的位置得到参考图像块C所在的参考帧Fc和运动矢量MVc；按照显示顺序，Fb和Fc均在图像块A所在的帧Fa之前；根据Fb在参考队列中的位置得到Fb对应的参考帧索引值RFb，根据Fc在参考队列中的位置得到Fc对应的参考帧索引值RFc；
仅将RFb、RFc、MVb、MVc中的RFb和MVb编码写入码流，
其中，RFc为参考队列中的所有前向参考帧对应的参考帧索引值中不等于RFb的参考索引值中的最小值，以及
其中，MVc是基于MVb、帧Fa与参考帧Fb之间的第一距离、以及帧Fa与参考帧Fc之间的第二距离进行缩放的运动矢量。


2.一种前向双假设编码图像块的解码方法，包括：
从码流中解码得到RFb、RFc、MVb、MVc中的RFb和MVb，其中RFb是参考图像块B所在的参考帧Fb在参考队列中的索引值；RFc是参考图像块C所在的参考帧Fc在参考队列中的索引值；MVb是参考图像块B相对于当前图像块A的运动矢量，MVc是参考图像块C相对于当前图像块A的运动矢量；所述参考图像块B和参考图像块C是图像块A的参考图像块；
根据所述RFb和MVb导出RFb、RFc、MVb以及MVc中的RFc以及MVc；
根据参考帧索引值RFb、RFc和运动矢量MVb、MVc，从参考帧Fb中导出参考图像块B以及从参考帧Fc中导出参考图像块C；按照显示顺序，Fb和Fc均在图像块A所在的图像帧Fa之前；将参考图像块B和参考图像块C加权求和作为图像块A的预测图像块P；
其中，导出RFc为参考队列中的所有参考帧对应的参考索引值中不等于RFb的参考索引值中的最小值，以及
其中MVc是基于MVb、帧Fa与参考帧Fb之间的第一距离、以及帧Fa与参考帧Fc之间的第二距离进行缩放的运动矢量。


3.一种前向双假设编码图像块的编码装置，包括：运动搜索单元，帧间预测单元，选择运动信息单元和运动信息编码单元；
运动搜索单元的输入包括当前图像块A和参考队列；运动搜索单元的输出包括参考图像块B，参考图像块C和对应的运动信息合集{RFb，RFc，MVb，MVc}；RFb是参考图像块B所在的参考帧Fb在参考队列中的索引值；RFc是参考图像块C所在的参考帧Fc在参考队列中的索引值；MVb表示参考图像块B相对于图像块A的运动矢量；MVc是参考图像块C相对于图像块A的运动矢量；Fb和Fc均在图像块A所在...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞露，朱兴国，凌勇，
申请(专利权)人：浙江大学，北京三星通信技术研究有限公司，三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：浙江;33