專利名稱：一種幀內預測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在執(zhí)行圖像編碼或解碼時使用的幀內預測方法，更具體的 講，涉及一種能夠提高幀內預測壓縮效率的幀內預測方法。
背景技術：
數字視頻壓縮編碼技術是對數字視頻信號進行壓縮和解壓縮的技術，視頻 壓縮的一個重要的手段就是去除空間冗余和時間冗余。去除空間冗余的技術又
叫做"幀內預測技術"，它能夠提高幀內編碼宏塊的編碼效率。在H.264視頻 標準出現以前，已有的編碼標準都是在頻域內進行幀內預測的，如MPEG-2的 直流系數(DC)差分預測、MPEG-4的DC及高頻系數(AC)預測。H. 264視頻標準 提出了基于空域多方向的幀內預測，提高了預測精度，從而提高了編碼效率。 其幀內預測的預測塊尺寸為4X4及16X16，其中4X4塊幀內預測時有9種模 式，16X16塊幀內預測時有4種模式。之后提出的AVS視頻標準的幀內預測塊 尺寸為8 X 8 ， 8 X 8 ±央幀內預測時有5種預測模式。
現有的H. 264視頻標準和AVS視頻標準在進行幀內預測時4X4、 8X8及 16X 16的三種預測子塊及其對應的預測模式可以滿足絕大多數圖像處理的要 求。但是，預測子塊尺寸及預測模式種類的不同，對不同場景、不同分辨率下 的圖象預測效果是有差異的，在一些情況下選取預測子塊尺寸為4X8、 8X4、 8X16和16X8的子塊進行幀內預測時卻可以在達到同等圖像質量的條件下獲 得更高的圖象編碼壓縮比。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對現有的H. 264視頻標準和AVS視頻標準在 進行幀內預測時對預測子塊尺寸的限制，提出了一種適用于矩形預測子塊的幀 內預測方法。
本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案，提出了一種幀內預測方 法，包括步驟(1)根據圖象編(解)碼幀尺寸，選擇亮度和色度的幀內預測
處理單元；(2)分別選擇亮度和色度的幀內預測子塊尺寸和預測模式；(3)按
照選定的亮度和色度的幀內預測子塊尺寸和預測模式進行幀內預測，得到幀內 預測子塊的幀內預測采樣值及殘差；(4)將幀內預測子塊的編碼模式、亮度和 色度幀內預測模式及殘差分別編碼，送入碼流中。
上述技術方案中，選擇亮度和色度的幀內預測處理單元的具體方法是當
圖象編(解)碼幀尺寸小于或等于1620個宏塊時，亮度幀內預測處理單元以8 X8為單位，亮度幀內預測子塊編碼尺寸在8X4和4X8中選擇；當圖象編(解) 碼幀尺寸大于1620個宏塊時，亮度幀內預測處理單元以16X16為單位，亮度 幀內預測子塊編碼尺寸在16X8和8X16中選擇；色度幀內預測處理單元和幀 內預測子塊均為8X8。
上述技術方案中，亮度幀內預測子塊尺寸和預測模式的選擇步驟是(21) 按照從上到下，或從左到右的順序，將亮度幀內預測處理單元平均劃分為尺寸 為4X8、 8X4、 8X16或16X8的第一子塊和第二子塊，所述第一子塊位于亮 度幀內預測處理單元的上邊或左邊，所述第二子塊位于亮度幀內預測處理單元 的下邊或右邊；(22)使用第一子塊的參考象素值，對第一子塊以多種預測模 式執(zhí)行幀內預測，并計算每一種的絕對誤差和SAE;綜合比較獲取的所有SAE， 選擇最小SAE對應的幀內預測子塊尺寸和幀內預測模式作為其對應的幀內預測 處理單元的幀內預測子塊尺寸和第一子塊的幀內預測模式；(23)對第一子塊 按照選定的幀內預測子塊尺寸和幀內預測模式執(zhí)行幀內預測，得到第一子塊的 幀內預測采樣值及殘差；(24)將第一子塊的殘差與幀內預測采樣值相加形成 第二子塊的參考象素值，對第二子塊以多種預測模式執(zhí)行幀內預測并計算每一 種的SAE;選擇最小SAE對應的幀內預測模式作為其對應的幀內預測處理單元 的第二子塊的幀內預測模式；(25)對第二子塊按照選定的預測模式執(zhí)行幀內 預測，并記錄幀內預測采樣值及殘差。
上述技術方案中，所述亮度幀內預測子塊和色度幀內預測子塊的預測模式 為垂直模式、水平模式、有源直流模式、左雙對角線模式或右雙對角線模式中 的一種。
本發(fā)明的有益效果是主要針對預測子塊尺寸為4X8、 8X4、 8X16和 16X8的情況進行分類，匹配5種可選預測模式，從而在同等圖象質量的條件
下，節(jié)約了 3% 5。/。的碼流帶寬，提高了圖象編碼壓縮效率，對部分預測模式的 選擇，還可以起到簡化運算復雜度的效果。


圖1是本發(fā)明所述的幀內預測方法流程圖。
圖2是選擇亮度和色度的幀內預測處理單元的流程圖。
圖3是選擇亮度的幀內預測子塊尺寸和預測模式的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的原理進行詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明所述的幀內預測的基本步驟(1)根據圖象編(解) 碼幀尺寸，選擇亮度和色度的幀內預測處理單元；(2)分別選擇亮度和色度的 幀內預測子塊尺寸和預測模式；(3)按照選定的亮度和色度的幀內預測子塊尺 寸和預測模式進行幀內預測，得到幀內預測子塊的幀內預測采樣值及殘差；(4) 將幀內預測子塊的編碼模式、亮度和色度幀內預測模式及殘差分別編碼，送入 碼流中。
如圖2所示，上述步驟(1)中選擇亮度和色度的幀內預測處理單元的方 法是當圖象編(解)碼幀尺寸小于或等于1620個宏塊時，亮度幀內預測處 理單元以8X8為單位，亮度幀內預測子塊編碼尺寸在8X4和4X8中選擇； 當圖象編(解)碼幀尺寸大于1620個宏塊時，亮度幀內預測處理單元以16X 16為單位，亮度幀內預測子塊編碼尺寸在16X8和8X16中選擇；色度幀內預 測處理單元和幀內預測子塊均為8X8。
如圖3所示，上述步驟(2)中選擇亮度的幀內預測子塊尺寸和預測模式 的方法是(21)按照從上到下，或從左到右的順序，將亮度幀內預測處理單 元平均劃分為尺寸為4X8、 8X4、 8X16或16X8的第一子塊和第二子塊，所 述第一子塊位于亮度幀內預測處理單元的上邊或左邊，所述第二子塊位于亮度 幀內預測處理單元的下邊或右邊；(22)使用第一子塊的參考象素值，以多種 預測模式執(zhí)行幀內預測，并計算每一種的絕對誤差和SAE;綜合比較獲取的所有 SAE，選擇最小SAE對應的幀內預測子塊尺寸和幀內預測模式作為其對應的幀 內預測處理單元的幀內預測子塊尺寸和第一子塊的幀內預測模式；(23)對第
一子塊按照選定的幀內預測子塊尺寸和幀內預測模式執(zhí)行幀內預測，得到第一
子塊的幀內預測采樣值及殘差；(24)將第一子塊的殘差與幀內預測采樣值相 加形成第二子塊的參考象素值，對第二子塊以多種預測模式執(zhí)行幀內預測并計 算每一種的SAE;選擇最小SAE對應的幀內預測模式作為其對應的幀內預測處 理單元的第二子塊的幀內預測模式；(25)對第二子塊按照選定的預測模式執(zhí) 行幀內預測，并記錄幀內預測采樣值及殘差。
上述亮度幀內預測子塊和色度幀內預測子塊的預測模式可以為垂直模式、 水平模式、有源直流模式、左雙對角線模式或右雙對角線模式中的一種。假定 選定的當前子塊的上一行象素為U[x， -l]，左一列象素為L[-l, y]。當U[x， -1] 或L[-1， y]的其中一個樣點不存在時，將相應不存在的位置用相鄰樣點值代 替；當U[x， -l]全不存在或L[-l， y]全不存在時，將相應不存在的位置用0 代替；當U[x， -1]全不存在且L[-1， y]全不存在時，將相應不存在的位置用 128代替，且選擇預測模式為有源直流模式
(1)垂直模式和(2)水平模式與H.264標準或AVS標準中的垂直模式 和水平模式計算方法相同，在此不再詳述。 (3)有源直流模式
對子塊尺寸為4X8的有源直流預測模式，樣點預測值為pred[x， y]= (EL[-1， y] + 2XU[x - 1， -1] + 4XU[x， -1] + 2XU[x + 1， -1] + 8)》 4;
對子塊尺寸為8X16的有源直流預測模式，樣點預測值為pred[x， y]= (EL[-l, y] + 4XU[x - 1， -1] + 8XU[x， -l] + 4XU[x + 1， -l] + 16)》 5;
對子塊尺寸為8X4的有源直流預測模式，樣點預測值為pred[x， y]= (EU[-1， y] + 2XL[x - 1， -1] + 4XL[x， -1] + 2XL[x + 1， -1] + 8)》 4;
對子塊尺寸為16X8的有源直流預測模式，樣點預測值為pred[x， y]= (EU[-1， y] + 4XL[x - 1， -1] + 8XL[x， -l] + 4XL[x + 1, -1] + 16)》 5;
(4) 左雙對角線模式
對子塊尺寸為4X8、 8X4、 16X8、 8X 16的左雙對角線預測模式，樣點預 測值為pred[x， y] = (U[x + y — 1, -1] + 2XU[x + y， —1] + U[x + y + 1, -l] + L[x + y - 1， -l] + 2XL[x + y， -l] + L[x + y + 1， -1] + 4)》 3;
(5) 右雙對角線模式
對子塊尺寸為4X8、 8X4、 16X8、 8X 16的右雙對角線預測模式，樣點預 測值為pred[x， y] = (U[|x - y| - 1， -1] + 2XU[|x - y|， -1] + U[|x -y| + 1， -l] + L[|x - y| - 1， -1] + 2XL[|x - y|， -1] + L[|x - y| + 1， -l] + 4)》3。
本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理 解本發(fā)明的原理，應被理解為發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實 施例。凡是根據上述描述做出各種可能的等同替換或改變，均被認為屬于本發(fā) 明的權利要求的保護范圍。
權利要求
1. 一種幀內預測方法，其特征在于，包括步驟(1)根據圖象編(解)碼幀尺寸，選擇亮度和色度的幀內預測處理單元；(2)分別選擇亮度和色度的幀內預測子塊尺寸和預測模式；(3)按照選定的亮度和色度的幀內預測子塊尺寸和預測模式進行幀內預測，得到幀內預測子塊的幀內預測采樣值及殘差；(4)將幀內預測子塊的編碼模式、亮度和色度幀內預測模式及殘差分別編碼，送入碼流中。
2. 根據權利要求1所述的一種幀內預測方法，其特征在于，選擇亮度和色度的幀內預測處理單元的具體方法是當圖象編(解)碼幀尺寸小于或等于1620個宏塊時，亮度幀內預測處理 單元以8X8為單位，亮度幀內預測子塊編碼尺寸在8X4和4X8中選擇；當圖象編(解)碼幀尺寸大于1620個宏塊時，亮度幀內預測處理單元以 16X16為單位，亮度幀內預測子塊編碼尺寸在16X8禾tJ8X16中選擇；色度幀內預測處理單元和幀內預測子塊均為8 X 8。 3.根據權利要求2所述的一種幀內預測方法，其特征在于，亮度幀內預 測子塊尺寸和預測模式的選擇步驟是(21) 按照從上到下，或從左到右的順序，將亮度幀內預測處理單元平均 劃分為尺寸為4X8、 8X4、 8X16或16X8的第一子塊和第二子塊，所述第一 子塊位于亮度幀內預測處理單元的上邊或左邊，所述第二子塊位于亮度幀內預 測處理單元的下邊或右邊；(22) 使用第一子塊的參考象素值，對第一子塊以多種預測模式執(zhí)行幀內 預測，并計算每一種的絕對誤差和SAE;綜合比較獲取的所有SAE，選擇最小SAE 對應的幀內預測子塊尺寸和幀內預測模式作為其對應的幀內預測處理單元的 幀內預測子塊尺寸和第一子塊的幀內預測模式；(23) 對第一子塊按照選定的幀內預測子塊尺寸和幀內預測模式執(zhí)行幀內預測，得到第一子塊的幀內預測采樣值及殘差；(24) 將第一子塊的殘差與幀內預測采樣值相加形成第二子塊的參考象素 值，對第二子塊以多種預測模式執(zhí)行幀內預測并計算每一種的SAE;選擇最小 SAE對應的幀內預測模式作為其對應的幀內預測處理單元的第二子塊的幀內預 測模式；(25)對第二子塊按照選定的預測模式執(zhí)行幀內預測，并記錄幀內預測采 樣值及殘差。
3.
4. 根據權利要求3所述的一種幀內預測方法，其特征在于，所述亮度幀 內預測子塊和色度幀內預測子塊的預測模式為垂直模式、水平模式、有源直流 模式、左雙對角線模式或右雙對角線模式中的一種。
5. 根據權利要求4所述的一種幀內預測方法，其特征在于，對子塊尺寸 為4X8的有源直流預測模式，樣點預測值為pred[x， y] = (ZU-l, y] +2 XU[x - 1, -1] + 4XU[x, -1] + 2XU[x + 1， -1] + 8)》4;對子塊尺寸為8X16的有源直流預測模式，樣點預測值為pred[x， y]= (ZL[-1， y] + 4XU[x - 1， -1] + 8XU[x， -1] + 4XU[x + 1， -1] + 16)》 5;對子塊尺寸為8X4的有源直流預測模式，樣點預測值為pred[x， y]= (SU[-1, y] + 2XL[x - 1， -l] + 4XL[x， -1] + 2XL[x + 1， -l] + 8)》 4;對子塊尺寸為16X8的有源直流預測模式,樣點預測值為pred[x, y] 二 艦-1， y] + 4XL[x - 1， -l]十8XL[x， -1] + 4XL[x + 1, -1] + 16)》 5。
6. 根據權利要求4所述的一種幀內預測方法，其特征在于，對子塊尺寸 為4X8、 8X4、 16X8、 8X 16的左雙對角線預測模式，樣點預測值為pred[x， y] = (U[x + y - 1， -1] + 2XU[x + y， -1] + U[x + y + 1， -1] + L[x + y - 1, -1] + 2XL[x + y' -l] + L[x + y十1， -1] + 4)》3。
7. 根據權利要求4所述的一種幀內預測方法，其特征在于，對子塊尺寸 為4X8、 8X4、 16X8、 8X 16的右雙對角線預測模式，樣點預測值為pred[x， y] = (U[lx - y| - 1, -1] + 2XU[lx - y|, -1] + U[|x - y| + 1， -l] + L[|x - y| - 1, -1] + 2XL[lx - y|， -1] + L[|x - y| + 1， -l] + 4)》3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠提高幀內預測壓縮效率的幀內預測方法。它包括步驟(1)根據圖像編(解)碼幀尺寸，選擇亮度和色度的幀內預測處理單元；(2)分別選擇亮度和色度的幀內預測子塊尺寸和預測模式；(3)按照選定的亮度和色度的幀內預測子塊尺寸和預測模式進行幀內預測，得到幀內預測子塊的幀內預測采樣值及殘差；(4)將幀內預測子塊的編碼模式、亮度和色度幀內預測模式及殘差分別編碼，送入碼流中。本發(fā)明主要針對預測子塊尺寸為4×8、8×4、8×16和16×8的情況進行分類，匹配5種可選預測模式，從而在同等圖像質量的條件下，節(jié)約了3％～5％的碼流帶寬，提高了圖像編碼壓縮效率，對部分預測模式的選擇，還可以起到簡化運算復雜度的效果。
文檔編號H04N7/32GK101394565SQ20081004631
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權日2008年10月20日
發(fā)明者李汶隆, 李紅波, 范高生 申請人:成都九洲電子信息系統有限責任公司