一种用于通知定向帧内预测模式集合中的扩展定向帧内预测模式的编码装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于通知定向帧内预测模式集合中的扩展定向帧内预测模式的编码装置(100)，所述定向帧内预测模式集合包括预定定向帧内预测模式和所述扩展定向帧内预测模式。所述编码装置(100)包括：模式映射单元(101)，用于选择预定定向帧内预测模式，所述所选预定定向帧内预测模式与帧内索引相关联，以及用于将所述扩展定向帧内预测模式映射到所述所选预定定向帧内预测模式；信令单元(103)，用于生成包括所述帧内模式索引和标志值中至少一项的信令指示符；帧内预测单元(105)，用于基于所述扩展定向帧内预测模式对矩形视频编码块的像素的像素值进行帧内预测，以提供预测的矩形视频编码块；以及编码单元(107)，用于基于所述预测的矩形编码块对所述矩形编码块进行编码。

An Encoding Device for Extended Directional Intra Prediction Mode in the Set of Notification Directional Intra Prediction Mode

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于通知定向帧内预测模式集合中的扩展定向帧内预测模式的编码装置
一般而言，本专利技术涉及视频编码领域。更具体地，本专利技术涉及一种通过信令指示符来发送视频编码块的定向帧内预测的扩展定向帧内预测模式的编码装置以及一种用于处理所述信令指示符的解码装置。
技术介绍
数字视频通信和存储应用由各种各样的数字设备来实现，例如数码相机、蜂窝无线电话、笔记本电脑、广播系统、视频会议系统等。视频压缩是这些应用中最重要也最具挑战性的任务之一。视频压缩的任务复杂，并且受到压缩效率和计算复杂度这两个相互冲突的参数限制。ITU-TH.264/AVC或ITU-TH.265/HEVC等视频编码标准提供了良好的参数折衷。由于这个原因，支持视频编码标准几乎是对任意视频压缩应用的强制性要求。现有视频编码标准基于将源图片划分成视频编码块(或短块)。这些块的处理取决于它们的尺寸、空间位置和编码器指定的编码模式。根据预测类型，可将编码模式分为两组：帧内预测模式和帧间预测模式。帧内预测模式使用相同图片(也称为帧或图像)的像素来生成参考像素以计算正在重构的块的像素的预测值。帧内预测也称为空间预测。帧间预测模式旨在用于时间预测，并使用前一个或后一个图片的参考像素来预测当前图片的块的像素。在预测阶段之后，对预测误差(即原始信号与预测信号之间的差值)进行变换编码。然后，使用熵编码器(例如，用于AVC/H.264和HEVC/H.265的CABAC)对变换系数和边信息进行编码。最近通过的ITU-TH.265/HEVC标准(ISO/IEC23008-2：2013，“信息技术-异构环境中的高效率编码和媒体传送-第2部分：高效率视频编码”，2013年11月)宣布了一套最先进的视频编码工具，提供了编码效率和计算复杂度之间的合理折衷。在《IEEE视频技术电路和系统汇刊》2012年12月第22卷第12期中的GaryJ.Sullivan的《高效视频编码(HEVC)标准概述》中给出了ITU-TH.265/HEVC标准概述。其全部内容通过引用并入本文。与ITU-TH.264/AVC视频编码标准类似，HEVC/H.265视频编码标准将源图片划分成块，例如编码单元(codingunit，简称CU)。可以进一步地将每个CU分成更小的CU或预测单元(predictingunit，简称PU)。PU可以根据应用于PU的像素的处理类型进行帧内或帧间预测。在帧间预测的情况下，PU表示运动补偿通过为PU指定的运动矢量处理的像素面积。对于帧内预测，将相邻块的相邻像素用作参考像素来预测当前块。PU指定从该PU中包含的所有变换单元(transformunit，简称TU)的帧内预测模式集合中选择的预测模式。TU可以具有不同的大小(例如4x4、8x8、16x16和32x32像素)，并且可以采用不同的方式进行处理。TU中进行变换编码，即利用离散余弦变换或离散正弦变换对预测误差进行变换(在HEVC/H.265标准中，将其应用于帧内编码块)并进行量化。因此，重构的像素包含量化噪声(其可能会因为，例如，单元之间的块效应、环状伪影以及尖锐边缘等而变得明显)，环路滤波器如解块滤波器(DeblockingFilter，简称DBF)、样本自适应偏移(SampleAdaptiveOffset，简称SAO)和自适应环路滤波器(AdaptiveLoopFilter，简称ALF))等试图抑制这种噪声。使用复杂的预测编码(例如，运动补偿和帧内预测)和分割技术(例如，HEVC/H.265标准中用于CU和PU的四叉树及用于TU的残差四叉树以及从版本JEM-3.0开始的用于JEM参考软件的四叉树加二叉树)使标准化委员会能够显著减少PU中的冗余。根据HEVC/H.265标准，图5所示的帧内预测模式包括平面模式(帧内预测模式索引为0)、DC模式(帧内预测模式索引为1)和33种定向模式(帧内预测模式索引为2至34，用实线表示)。通过将定向帧内预测模式之间的步进角按因子2减小，将定向帧内预测模式集合扩展到65个模式(几乎翻倍)。图5中的虚线表示在JEM软件中引入的角度模式。对于JEM-3.0软件，提出了一种基于四叉树和二叉树(称为QTBT)的新的分割机制。QT和QTBT分割机制之间的根本区别在于，后者通过基于四叉树和二叉树的划分，不仅可以实现正方形块，而且可以实现矩形块。图6示出了使用QTBT进行块划分和对应树结构的示例，其中实线表示四叉树分割，虚线表示二叉树分割。在二叉树的每个分区节点中，分区类型用0(水平分区)或1(垂直分区)表示。与HEVC/H.265标准中使用的传统四叉树分割相比，QTBT分割的代价是编码器端会有一些信令开销并且计算复杂度会增加。尽管如此，基于QTBT的分割具有更好的分割性能，并且编码效率显著高于传统四叉树(《EE2.1：四叉树加二叉树结构与JEM工具集成》，2016年5月在瑞士日内瓦举行的第三次JVET会议的文献JVET-C0024，作者HanHuang、KaiZhang、Yu-WenHuang、ShawminLei)。然而，QTBT分割存在一个关键问题：可用的定向帧内预测模式集合没有相应改变。因此，QTBT框架使用的矩形块的不对称性质尚未被考虑，如图7所示，即沿矩形块的短边和长边使用相同数量的参考像素。因此，定向帧内预测模式的数量既不取决于块的纵横比，也不取决于当前实现QTBT框架时参考像素的实际可用性。有鉴于此，需要用于视频编码的装置和方法，能够有效地处理矩形视频编码块。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于视频编码的装置和方法，其结合定向帧内预测机制高效处理矩形视频编码块。上述目的及其它目的通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求、说明书以及附图，进一步的实现形式显而易见。下面的
技术实现思路
使用了多个术语，在各实施例中，这些术语具有以下含义：分片——独立编码/解码的图片的空间上不同的区域。分片头——用于发送与特定分片关联的信息的数据结构。视频编码块(或短块)——像素或样本的MxN(M列×N行)阵列(每个像素/样本与至少一个像素/样本值相关联)，或变换系数的MxN阵列。编码树单元(CodingTreeUnit，简称CTU)网格——用于将像素块划分为宏块以便进行视频编码的网格结构。编码单元(CodingUnit，简称CU)——亮度样本的编码块，具有三个样本阵列的图片的两个对应的色度样本的编码块，或者黑白图片的样本的编码块或通过三个单独的色彩平面和用于对所述样本进行编码的语法进行编码的图片的样本的编码块。图像参数集(PictureParameterSet，简称PPS)——包含语法元素的语法结构，所述语法元素应用于零个或多个全编码图片，所述编码图片由每个片段头中发现的语法元素确定。序列参数集(SequenceParameterSet，简称SPS)——包含语法元素的语法结构，所述语法元素应用于零个或多个全编码视频序列，所述编码视频序列由所述PPS中发现的语法元素的内容确定，所述PPS中发现的语法元素由每个片段头中发现的语法元素所引用。视频参数集(VideoParameterSet，简称VPS)——包含应用于零个或多个全编码视频序列的语法元素的语法结构。预测单元(PredictionUnit，简称PU)——亮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于编码矩形视频编码块的编码装置(100)，其特征在于，所述编码装置(100)用于通过信令指示符来通知定向帧内预测模式集合中的扩展定向帧内预测模式，所述定向帧内预测模式集合包括预定定向帧内预测模式和所述扩展定向帧内预测模式，所述编码装置(100)包括：模式映射单元(101)，用于根据所述扩展定向帧内预测模式从所述定向帧内预测模式集合中选择预定定向帧内预测模式，所述所选预定定向帧内预测模式与帧内模式索引相关联，以及用于将所述扩展定向帧内预测模式映射到所述所选预定定向帧内预测模式；信令单元(103)，用于生成包括所述帧内模式索引和标志值中至少一项的所述信令指示符，所述标志值指示所述扩展定向帧内预测模式到所述所选预定定向帧内预测模式的映射，其中，当所述帧内模式索引与所述扩展定向帧内预测模式相关联时，使用所述标志值；以及用于将所述信令指示符与所述扩展定向帧内预测模式相关联；帧内预测单元(105)，用于基于与所述信令指示符相关联的所述扩展定向帧内预测模式，对所述矩形编码块的像素的像素值进行帧内预测，以提供预测的矩形视频编码块；以及编码单元(107)，用于基于所述预测的矩形视频编码块对所述矩形视频编码块进行编码。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于编码矩形视频编码块的编码装置(100)，其特征在于，所述编码装置(100)用于通过信令指示符来通知定向帧内预测模式集合中的扩展定向帧内预测模式，所述定向帧内预测模式集合包括预定定向帧内预测模式和所述扩展定向帧内预测模式，所述编码装置(100)包括：模式映射单元(101)，用于根据所述扩展定向帧内预测模式从所述定向帧内预测模式集合中选择预定定向帧内预测模式，所述所选预定定向帧内预测模式与帧内模式索引相关联，以及用于将所述扩展定向帧内预测模式映射到所述所选预定定向帧内预测模式；信令单元(103)，用于生成包括所述帧内模式索引和标志值中至少一项的所述信令指示符，所述标志值指示所述扩展定向帧内预测模式到所述所选预定定向帧内预测模式的映射，其中，当所述帧内模式索引与所述扩展定向帧内预测模式相关联时，使用所述标志值；以及用于将所述信令指示符与所述扩展定向帧内预测模式相关联；帧内预测单元(105)，用于基于与所述信令指示符相关联的所述扩展定向帧内预测模式，对所述矩形编码块的像素的像素值进行帧内预测，以提供预测的矩形视频编码块；以及编码单元(107)，用于基于所述预测的矩形视频编码块对所述矩形视频编码块进行编码。2.根据权利要求1所述的编码装置(100)，其特征在于，每个预定定向帧内预测模式均与预定定向范围内的预定定向相关联，其中所述扩展定向帧内预测模式与互补定向范围内的互补定向相关联，其中所述互补定向范围与所述预定定向范围不同。3.根据权利要求2所述的编码装置(100)，其特征在于，所述扩展定向帧内预测模式的所述互补定向与所述所选预定定向帧内预测模式的所述预定定向相反。4.根据权利要求2或3中任一项所述的编码装置(100)，其特征在于，所述互补定向范围与所述预定定向范围相邻。5.根据前述权利要求中任一项所述的编码装置(100)，其特征在于，所述标志值为二进制值。6.根据前述权利要求中任一项所述的编码装置(100)，其特征在于，所述信令指示符包括最可能模式(MPM)指示符。7.根据前述权利要求中任一项所述的编码装置(100)，其特征在于，所述矩形视频编码块为编码单元(CU)、预测单元(PU)或变换单元(TU)。8.一种用于解码编码矩形视频编码块的解码装置(200)，其特征在于，所述解码装置(200)用于处理与扩展定向帧内预测模式相关联的信令指示符，所述信令指示符包括帧内模式索引，所述帧内模式索引与预定定向帧内预测模式相关联，所述解码装置(200)包括：帧内预测单元(201)，用于基于与所述信令指示符相关联的所述扩展定向帧内预测模式，对所述编码矩形编码块的像素的像素值进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克谢·康斯坦丁诺维奇·菲利波夫，瓦西里·亚历斯维奇·拉夫特斯基，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44