图像编码和解码方法、图像编码和解码设备以及相应的计算机程序技术

本发明专利技术涉及一种用于对被切割成块的至少一个图像(ICj)进行编码的方法。针对有待编码的具有K个像素的当前块(Bu)，其中，K>1，所述方法包括涉及以下各项的步骤：‑使用至少一个具有K个像素的预测块(BP最优)来预测所述当前块；然后，‑确定具有K个像素且表示所述预测块与所述当前块之间差异的残差块。根据本发明专利技术，所述编码方法包括涉及以下各项的步骤：‑从包含数量Mi个具有K个像素且各自表示预定纹理的块的像素块分组(G)中，通过计算由所述Mi个表示预定纹理的具有K个像素的块中的每个块所确定的所述残差块的逐像素乘积来确定(C5)具有Mi个数据的集合，其中，1<Mi<K；以及‑对来自所述确定的数据集合的所述Mi个数据进行编码(C7)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及图像处理领域，并且更确切地，涉及对数字图像以及数字图像序列的编码和解码。对数字图像的编码/解码尤其适用于来自至少一个视频序列的图像，所述至少一个视频序列具有以下各项：-来自同一个相机并且在时间上连续的图像(2D类型编码/解码)，-来自以不同视角定向的不同相机的图像(3D类型编码/解码)，-相应的纹理分量和深度分量(3D类型编码/解码)，-等。本专利技术类似地适用于2D或3D类型图像编码/解码。本专利技术可以具体但不排他地适用于在当前的AVC和HEVC视频编码器及其扩展(MVC、3D-AVC、MV-HEVC、3D-HEVC等)中所实现的视频编码，并且适用于相应的解码。
技术介绍
当前视频编码器(MPEG、H.264、HEVC等)使用视频序列的分块表示。图像被切割成块，这些块能够再次循环地被切割。然后，通过图像内预测或图像间预测对每个块进行编码。因此，使用本领域技术人员已知的运动补偿，通过空间预测(帧内预测)对一些图像进行编码，并且还通过时间预测(帧间预测)关于一张或多张经编解码的参考图像对其他图像进行编码。针对每个块，对与通过预测所减少的原始块相对应的残差块(也被称为预测残差)进行编码。使用数学转换运算对残差块进行转换，并且然后使用例如标量类型的数学量化运算对其进行量化。在量化步骤结束时获得多个系数。然后以读取顺序扫描这些系数，所述读取顺序取决于已经选择的编码模式。例如，在HEVC标准中，读取顺序取决于所执行的预测并且可以按照“水平”、“竖直”或“对角”顺序执行。在上述扫描结束时，获得一维系数列表。这个列表的系数然后通过熵编码以位形式被编码，其目的在于对这些系数进行无损耗编码。在熵编码之后获得的这些位被写入旨在被传输至解码器的数据流或信号中。按照本身已知的方式，这种信号包括：-包含在上述列表中的量化系数，-表示所使用的编码模式的多条信息，具体为：·预测模式(帧内预测、帧间预测、实现不向解码器传输信息的预测的默认预测(“跳过(skip)”))；·指定预测类型的多条信息(定向、参考图像等)；·块的切割类型；·变换类型，例如，DCT4×4、DCT8×8等·运动信息(需要的话)；·等等。一旦所述流已经被解码器接收，那么通过逐图像地并且针对每个图像逐块地执行解码。针对每个块，读取所述流中的相应元素。执行块的系数的逆量化和逆变换以产生经解码的预测残差。然后，计算对块的预测并且通过将预测添加到经解码的预测残差上来重构所述块。刚刚已经描述的常规编码/解码技术当然允许改进编码性能级别。在视频上下文中，尤其允许：-针对用于传输图像的网络的给定的比特率改进图像质量，-针对之前设置的图像质量标准降低图像传输速率。然而，这些编码性能级别目前不是最优的并且有权还被改进，具体地从将比特率/失真代价最小化或甚至选择最佳的效率/复杂度折衷的角度来看，这些都是本领域技术人员所熟知的标准。具体地，这种优化可以考虑上述数学变换运算。这常规地是线性变换，所述变换当应用于包含确定的数量K(K≥1)个像素的残差块时允许获得K个实系数集合。在视频编码的领域，离散余弦变换DCT或离散正弦变换DST通常是特许的，具体由于以下原因：-这些是块变换，并因此易于彼此独立地操纵这些块，-它们对于在频域中压缩一条信息是有效的，其中，进行速率降低运算。然而，利用这种变换，视频编码器的算法复杂性以显著的方式增加，特别是在待编码的图像被切割成具有较大的大小的块的情况下，例如，被切割成大小为16×16或32×32的块。举例来讲，针对有待编码的具有16×16个像素的块，数量K＝256个像素旨在经历上述类型的变换。常规地，这种变换涉及将第一变换运算A应用于具有以16×16矩阵形式组织的K个像素的残差块x，其中，A是具有与残差块x完全相同的大小的数据矩阵，也就是说，在本示例中为16×16。在此第一变换结束时，获得第一变换块A.x。转置运算t然后被应用于所述经变换的块A.x上。在此转置结束时，获得经转置的块(A.x)t。最后，第二变换运算A应用于所述经转置的块(A.x)t上。在此第二变换结束时，获得具有K＝16×16个像素的第二变换块X，从而使得：X＝A·(Ax)t如果仅考虑以具有16个像素的列矩阵形式表示其自身的残差块x，则用于编码器的算法已经执行了大量运算，如2×81次加法和2×33次乘法，以便获得采用具有16个像素的列矩阵形式的变换块X。因此，在所呈现的示例中具有16×16个像素的残差块的情况下清楚显现的是，用于编码器的算法必须将所述多个上述运算执行16次，或者16×2×81次加法和16×2×33次乘法，这相当于执行总共2592次加法和1056次乘法，以便针对大小为16×16的块获得K＝256个变换系数。下表总结了当应用DCT类型的变换时有待根据所考虑的待编码的当前像素块的大小执行的运算次数：DCT2D加法乘法4×472408×846420816×162592105632×32133765184从上表可以得出结论：尤其是针对具有较大的大小(16×16和32×32)的块，运算次数变得特别大。进一步地，当变换应用于大小为16×16或32×32的块时，其后跟随较大数量的系数(分别为256或1024)，所获得的系数随后被量化并且然后通过熵编码被编码。在HEVC标准中，例如，熵编码(例如，算术编码或哈夫曼编码类型)是用以下方式执行的：-一条信息经历熵编码以便指示量化系数集中的最后一个非零系数的位置，-针对位于最后一个非零系数之前的每个系数，一条信息经历熵编码以便指示所述系数是否为零，-针对以上指示的每个非零系数，一条信息经历熵编码以便指示所述系数是否等于一，-针对位于最后一个非零系数之前的每个非零和非一系数，一条幅度信息(所述系数的绝对值减二)经历熵编码，-针对每个非零系数，分配于其的符号被编码为‘0’(针对+符号)或‘1’(针对-符号)。因此，变换系数的数量越大，有待执行的随后的量化和熵编码运算越复杂。还值得注意的是，将在这种变换之后获得的极大数量的系数以信号发送给解码器成本极高并且为编码器与解码器之间的编码数据带来了传输速率增益的较大减小。就考虑当前块(例如，有待解码的具有16×16个像素的当前块)的解码而言，在上述熵编码结束时获得的256个系数经历与在编码中执行的类似的变换。因此，针对解码器，对在熵编码结束时获得系数进行变换所必需的算法复杂性与在编码器中用来对当前残差块执行变换的算法的复杂性相同。
技术实现思路
本专利技术的目标之一是克服上述现有技术的缺点。为此，本专利技术的一个主题涉及一种用于对被切割成块的至少一个图像进行编码的方法，针对有待编码的具有K个像素的当前块，其中，K≥1，所述方法包括涉及以下各项的步骤：-使用至少一个具有K个像素的预测子块来预测所述当前块，-确定具有K个像素且表示所述预测子块与所述当前块之间差异的残差块，根据本专利技术的编码方法的显著特征在于其包括涉及以下各项的步骤：-取包含数量Mi个具有K个像素且各自表示预定纹理的块的像素块分组作为通过计算由所述Mi个表示预定纹理的具有K个像素的块中的每个块所确定的所述残差块的逐像素乘积来确定具有Mi个数据的集合的基础，其中，i≥1且1≤Mi<K，-对所述确定的数据集合中的所述Mi个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对被切割成块的至少一个图像(ICj)进行编码的方法，针对有待编码的具有K个像素的当前块(Bu)，其中，K≥1，所述方法包括涉及以下各项的步骤：‑使用至少一个具有K个像素的预测子块(BP最优)来预测(C3)所述当前块，‑确定(C4)具有K个像素且表示所述预测子块与所述当前块之间差异的残差块，所述编码方法的特征在于其包括涉及以下各项的步骤：‑取包含数量Mi个具有K个像素且各自表示预定纹理的块的像素块分组(Gi)作为通过计算由所述Mi个表示预定纹理的具有K个像素的块中的每个块所确定的所述残差块的逐像素乘积来确定(C5)具有Mi个数据的集合的基础，其中，i≥1且1≤Mi<K，‑对所述确定的数据集合中的所述Mi个数据进行编码(C7)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.12 FR 14577681.一种用于对被切割成块的至少一个图像(ICj)进行编码的方法，针对有待编码的具有K个像素的当前块(Bu)，其中，K≥1，所述方法包括涉及以下各项的步骤：-使用至少一个具有K个像素的预测子块(BP最优)来预测(C3)所述当前块，-确定(C4)具有K个像素且表示所述预测子块与所述当前块之间差异的残差块，所述编码方法的特征在于其包括涉及以下各项的步骤：-取包含数量Mi个具有K个像素且各自表示预定纹理的块的像素块分组(Gi)作为通过计算由所述Mi个表示预定纹理的具有K个像素的块中的每个块所确定的所述残差块的逐像素乘积来确定(C5)具有Mi个数据的集合的基础，其中，i≥1且1≤Mi<K，-对所述确定的数据集合中的所述Mi个数据进行编码(C7)。2.如权利要求1所述的编码方法，其中，包含数量Mi个具有K个像素且各自表示预定纹理的块的所述像素块分组(Gi)属于分别包含数量M1、M2、…、Mi、…、ML个具有K个像素且各自表示预定纹理的块的L个像素块分组(G1、G2、…、Gi、…、GL)，其中，1≤i≤L，所述编码方法在对所述确定的数据集合中的所述Mi个数据进行编码的所述步骤之前包括涉及以下各项的步骤：-取分别包含数量M1、M2、…、Mi、…、ML个具有K个像素且各自表示预定纹理的块的所述L个像素块分组(G1、G2、…、Gi、…、GL)作为通过计算由所述M1、M2、…、Mi、…、ML个表示预定纹理的具有K个像素的块中的每个块所确定的所述残差块的逐像素乘积来分别确定(C51)L个具有M1、M2、…、Mi、…、ML个数据的集合的基础，-根据预定的编码性能标准，从所述L个具有M1、M2、…、Mi、…、ML个数据的集合中选择(612)所述具有Mi个数据的集合。3.如权利要求1或权利要求2所述的编码方法，其中，根据预定编码性能标准(RD)确定或甚至选择的所述具有Mi个数据的集合包含单个数据。4.如权利要求2或权利要求3所述的编码方法，其中，所述预定编码性能标准是有待编码的所述当前块的率失真代价的最小化。5.如权利要求1至4中任一项所述的编码方法，进一步包括数据信号(F)的准备步骤，所述数据信号包含：-针对所述预测子块的一条标识信息，-来自已经通过计算由所述Mi个表示预定纹理的具有K个像素的块中的每个块所确定的所述残差块的所述逐像素乘积而获得的所述具有Mi个数据的集合的所述编码数据，-针对已经从中确定了所述选择的具有Mi个数据的集合的包含所述具有K个像素的块的所述组的一条标识信息。6.一种用于对被切割成块的至少一个图像(ICj)进行编码的设备(CO)，针对有待编码的具有K个像素的当前块(Bu)，其中，K≥1，所述设备包括预测装置(PRED_CO)，所述预测装置用于使用至少一个具有K个像素的预测子块(BP最优)来预测所述当前块并且用于确定具有K个像素且表示所述预测子块与所述当前块之间差异的残差块，所述编码设备的特征在于其包括：-计算装置(CAL_CO)，所述计算装置用于取包含数量Mi个具有K个像素且各自表示预定纹理的块的像素块分组(Gi)作为通过计算由所述Mi个表示预定纹理的具有K个像素的块中的每个块所确定的所述残差块的逐像素乘积来确定具有Mi个数据的集合的基础，其中，i≥1且1≤Mi<K，-编码装置(MCE)，所述编码装置用于对来自所述确定的数据集合中的所述Mi个数据进行编码。7.一种具有程序代码指令的计算机程序，当所述程序在计算机上执行时，所述程序代码指令用于执行如权利要求1至5中任一项所述的编码方法的步骤。...

【专利技术属性】
技术研发人员：P菲利普，A阿鲁费特，
申请(专利权)人：奥兰治，
类型：发明
国别省市：法国;FR