当前串与参考串有不同扫描方向的数据编解码方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术为当前串与参考串有不同扫描方向的数据编解码方法及装置，提供了一种当前串与参考串采用相反的行或列内扫描方向和/或采用相反的行或列间扫描方向进行串预测编码和串预测解码的方法及装置。该方法及装置可通过正向和反向匹配的方式复用参考串，可在有限空间内存储更多的参考串，在采用硬件实现的情况下，这种方式可节省大量的片上存储空间和硅片面积。面积。面积。

【技术实现步骤摘要】
当前串与参考串有不同扫描方向的数据编解码方法及装置


[0001]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，特别是对部分分量下采样格式的多分量数据进行压缩的编码方法和解码方法。

技术介绍

[0002]随着人类社会进入人工智能、大数据、虚拟现实、增强现实、混合现实、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通讯的时代，对各种数据，包括大数据、图像数据、视频数据、以及各种新形态的数据，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。
[0003]数据集是由数据元素(例如：字节、比特、像素、像素分量、空间采样点、变换域系数)组成的集合。
[0004]对数据集进行编码或解码(简称为编解码)时，通常将数据元素按照预定规则排序即规定前后顺序，依前后顺序进行编解码。
[0005]对排列成一定空间(一维、二维、或多维)形状的数据集(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)，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，有时还把此数据集划分成若干具有预定形状和/或大小(即元素数目)的子集，称为整压缩单元，以整压缩单元为单位，以预定的顺序，一个一个整压缩单元地进行编码或者解码。在任一时刻，正在编码或者解码中的整压缩单元称为当前整压缩单元。正在编码或者解码中的数据元素(有时也简称为元素)称为当前编码数据元素或者当前解码数据元素，统称为当前数据元素，简称为当前元素。元素由N个分量(通常1≤N≤5)组成，因此数据集和整压缩单元也都由N个分量组成。元素的分量也称为分量元素。
[0006]例如，一帧图像的元素即像素排列成矩形形状，具有1920(宽度)x1080(高度)的大小(分辨率)，由3个分量组成：G(绿色)分量，B(蓝色)分量，R(红色)分量或Y(亮度)分量，U(Cb色度)分量，V(Cr色度)分量。
[0007]作为编码对象的多分量数据集和整压缩单元的各分量的采样率之间的关系通常用采样格式来表示。例如，对于包括计算机产生的含图形和文字的图像的一类二维数据元素的阵列，通常采用一种称为4:4:4(简称444)的采样格式，就是数据集的3个分量都具有同样的采样率和大小(即分量样值的数目)。对于包括摄像机摄取的自然图像和视频的另一类二维数据元素的阵列，通常采用一种称为4:2:0(简称420)的采样格式，就是具有矩形形状和3个分量的数据集(如图像或视频)的2个称为次分量的分量(D分量和E分量)的采样率和尺寸分别是另一个称为主分量的分量(F分量)的四分之一，也就是主分量与次分量之间具有4:1的下采样关系。在这种情形，一个D分量D[i][j]和一个E分量E[i][j]对应于四个(2
×
2个)F分量F[2i][2j]，F[2i+1][2j]，F[2i][2j+1]，F[2i+1][2j+1]。如果F分量的分辨率是2M
×
2N(水平2M个分量元素，垂直2N个分量元素)，即数据集的F分量是F＝{F[m][n]：m＝0～2M
‑
1，n＝0～2N
‑
1}，那么D分量和E分量的分辨率分别都是M
×
N(水平M个分量元素，垂直N个
分量元素)，即数据集的D分量和E分量分别是D＝{D[m][n]：m＝0～M
‑
1，n＝0～N
‑
1}和E＝{E[m][n]：m＝0～M
‑
1，n＝0～N
‑
1}。在对次分量也需要较高质量的场合，则常常使用一种称为4:2:2(简称422)的采样格式，就是具有矩形形状和3个分量的数据集(如图像或视频)的2个次分量(D分量和E分量)的采样率和尺寸分别是另一个主分量(F分量)的二分之一，也就是主分量与次分量之间具有2:1的下采样关系。在这种情形，在数据集(如图像或视频)的一个方向(如水平方向)，一个D分量D[i][j]和一个E分量E[i][j]对应于两个(2
×
1个)F分量F[2i][j]和F[2i+1][j]。如果F分量的分辨率是2M
×
N，，即数据集的F分量是F＝{F[m][n]：m＝0～2M
‑
1，n＝0～N
‑
1}，那么D分量和E分量的分辨率分别都是M
×
N，即数据集的D分量和E分量分别是D＝{D[m][n]：m＝0～M
‑
1，n＝0～N
‑
1}和E＝{E[m][n]：m＝0～M
‑
1，n＝0～N
‑
1}。在采用YUV色彩格式的图像和视频中，以上所述F、D、E分量通常分别是Y、U、V分量。在采用RGB色彩格式的图像和视频中，以上所述F、D、E分量通常分别是G、B、R分量或G、R、B分量。在数据是图像或视频的场合，采样格式也常称为色度格式。
[0008]在数据集划分成整压缩单元的情形，排序的一种预定规则是首先对整压缩单元排序，再对每个整压缩单元内的元素排序。
[0009]数据压缩的一种有效手段是串预测也称串匹配。串预测将一个当前整压缩单元的元素按照预定的扫描方式排列后再分割成长度可变的元素串，对一个当前元素串，简称为当前串，在一个称为参考集的已完成预定程度的编解码的元素的集合或其子集之中，获得与所述当前串具有相同或相近似的数值的参考元素串简称参考串，也称之为所述当前串的参考串或预测串或匹配串。当前串上各元素的数值与参考串上对应的匹配元素的数值之间的误差不超过预定的阈值。对于一个当前串的参考串，仅需要使用若干参数来记录所述参考串在参考集内的位置和/或形状和/或大小和/或尺寸，而不需要逐个记录所述当前串内每个元素的数值本身，就能完整地表示所述当前串的所有元素及其数值，从而达到数据压缩的目的。
[0010]例如，一个按照预定扫描方式排列的当前串，如果能在参考集内找到相应的参考串，则仅需要使用当前串的第一个元素即起始元素与参考串的第一个元素即起始元素之间的位置关系和串长度这两个参数来记录所述参考串在参考集内的位置和大小，而不需要逐个记录所述当前串内每个元素的数值本身，就能完整地表示所述当前串的所有元素及其数值。记录所述两个参数所消耗的比特数常常远少于逐个记录所述当前串内每个元素的数值本身所消耗的比特数，从而达到了数据压缩的目的。
[0011]串预测中，也可能出现在参考集内找不到参考元素的不可预测元素。不可预测元素的分量、主分量、次分量分别被称为不可预测分量、不可预测主分量、不可预测次分量。
[0012]串预测中经常使用的扫描方式包括：
[0013]水平光栅扫描：一个整压缩单元内的元素沿水平方向一个元素一个元素排列，排列完一行后接着排列下一行，所有行内扫描方向都是从左至右排列或者所有行内扫描方向都是从右至左排列。
[0014]或者
[0015]水平来回扫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串预测的编码方法，至少包括完成下列功能和操作的步骤：当前串与参考串采用相反的行或列内扫描方向；和/或采用相反的行或列间扫描方向。2.一种串预测的编码装置，至少包括完成下列功能和操作的模块：当前串与参考串采用相反的行或列内扫描方向和/或采用相反的行或列间扫描方向。3.一种串预测的解码方法，至少包括完成下列功能和操作的步骤：当前串与参考串采用相反的行或列内扫描方向和/或采用相反的行或列间扫描方向。4.一种串预测的解码装置，至少包括完成下列功能和操作的模块：当前串与参考串采用相反的行或列内扫描方向和/或采用相反的行或列间扫描方向。5.根据权利要求3所述的解码方法或权利要求4所述的解码装置，其特征在于，在原始数据是包括图像、图像的序列、视频的二维数据元素的阵列或阵列的序列的情形，串预测涉及的整压缩单元包括宏块、编码单元CU、CU的子区域、子编码单元SubCU、预测块、预测单元PU、PU的子区域、子预测单元SubPU、变换块、变换单元TU、TU的子区域、子变换单元SubTU。6.根据权利要求3所述的解码方法或权利要求4所述的解码装置，其特征在于，串预测涉及的扫描方式包括水平光栅扫描、水平来回扫描、垂直光栅扫描、垂直来回扫描。7.根据权利要求3所述的解码方法或权利要求4所述的解码装置，其特征在于，当前串与参考串的扫描方向具有下列关系：1
‑
1)当前串与参考串具有相反的行或列内扫描方向，并且具有相同的行或列间扫描方向；或者，1
‑
2)当前串与参考串具有相同的行或列内扫描方向，并且具有相反的行或列间扫描方向；或者，1
‑
3)当前串与参考串具有相反的行或列内扫描方向，并且具有相反的行或列间扫描方向；或者，2
‑
1)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最顶行的最左端元素而参考串的起始元素是其最顶行的最右端元素；或者，2
‑
2)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最顶行的最左端元素而参考串的起始元素是其最底行的最左端元素；
或者，2
‑
3)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最顶行的最左端元素而参考串的起始元素是其最底行的最右端元素；或者，2
‑
4)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最顶行的最右端元素而参考串的起始元素是其最顶行的最左端元素；或者，2
‑
5)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最顶行的最右端元素而参考串的起始元素是其最底行的最左端元素；或者，2
‑
6)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最顶行的最右端元素而参考串的起始元素是其最底行的最右端元素；或者，2
‑
7)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最底行的最左端元素而参考串的起始元素是其最顶行的最左端元素；或者，2
‑
8)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最底行的最左端元素而参考串的起始元素是其最顶行的最右端元素；或者，2
‑
9)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最底行的最左端元素而参考串的起始元素是其最底行的最右端元素；或者，2
‑
10)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最底行的最右端元素而参考串的起始元素是其最顶行的最左端元素；或者，2
‑
11)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最底行的最右端元素而参考串的起始元素是其最顶行的最右端元素；或者，2
‑
12)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最底行的最右端元素而参考串的起始元素是其最底行的最左端元素；或者，2
‑
1)至2
‑
12)归纳为2)在水平光栅扫描方式或水平来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最顶行的最左端元素、最顶行的最右端元素、最底行的最左端元素、最底行的最右端元素之一而参考串的起始元素也是其最顶行的最左端元素、最顶行的最右端元素、最底行的最左端元素、最底行的最右端元素之一，但当前串的起始元素和参考串的起始元素不同时都是最顶行的最左端元素、也不同时都是最顶行的最右端元素、也不同时都是最底行的最左端元素、也不同时都是最底行的最右端元素；或者，3
‑
1)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最左列
的最顶端元素而参考串的起始元素是其最右列的最顶端元素；或者，3
‑
2)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最左列的最顶端元素而参考串的起始元素是其最左列的最底端元素；或者，3
‑
3)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最左列的最顶端元素而参考串的起始元素是其最右列的最底端元素；或者，3
‑
4)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最右列的最顶端元素而参考串的起始元素是其最左列的最顶端元素；或者，3
‑
5)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最右列的最顶端元素而参考串的起始元素是其最左列的最底端元素；或者，3
‑
6)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最右列的最顶端元素而参考串的起始元素是其最右列的最底端元素；或者，3
‑
7)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最左列的最底端元素而参考串的起始元素是其最左列的最顶端元素；或者，3
‑
8)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最左列的最底端元素而参考串的起始元素是其最右列的最顶端元素；或者，3
‑
9)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最左列的最底端元素而参考串的起始元素是其最右列的最底端元素；或者，3
‑
10)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最右列的最底端元素而参考串的起始元素是其最左列的最顶端元素；或者，3
‑
11)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最右列的最底端元素而参考串的起始元素是其最右列的最顶端元素；或者，3
‑
12)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最右列的最底端元素而参考串的起始元素是其最左列的最底端元素；或者，3
‑
1)至3
‑
12)归纳为3)在垂直光栅扫描方式或垂直来回扫描方式的情形，当前串的起始元素是其最左列的最顶端元素、最右列的最顶端元素、最左列的最底端元素、最右列的最底端元素之一而参考串的起始元素也是其最左列的最顶端元素、最右列的最顶端元素、最左列的最底端元素、最右列的最底端元素之一，但当前串的起始元素和参考串的起始元素不同时都是最左列的最
顶端元素、也不同时都是最右列的最顶端元素、也不同时都是最左列的最底端元素、也不同时都是最右列的最底端元素；或者，4
‑
1)在当前串与参考串都各形成一个矩形形状的块的情形，当前串的起始元素是其所在矩形的左上角元素而参考串的起始元素是其所在矩形的右上角元素；或者，4
‑
2)在当前串与参考串都各形成一个矩形形状的块的情形，当前串的起始元素是其所在矩形的左上角元素而参考串的起始元素是其所在矩形的左下角元素；或者，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，赵利平，周开伦，焦孟草，王淑慧，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：