编解码方法及装置、分像素插值处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种帧间预测编码方法、解码方法、编码装置、解码装置，以及一种分像素插值处理方法和装置。本发明专利技术提供的帧间预测编解码技术方案，考虑到图像纹理分布方向对分像素参考样本精度的影响，通过调整插值方向的方法，对待编码图像块的整像素样本分别进行多次分像素插值，得到多组不同精度的分像素参考样本值，然后从整像素样本值和各分像素参考样本值中选择精度最高的参考样本值，所以提高了编码端的编码率。本发明专利技术提供的分像素插值技术方案，对于每一个待插值的分像素设定至少两个不同的插值方向并计算出对应的预测值，然后从所有的预测值中选择最优值作为待插值的分像素样本的最优预测值，从而提高了分像素参考样本值的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多媒体技术，特别涉及一种帧间预测编码方法、解码方法、编 码装置、解码装置，以及一种分像素插值处理方法和装置。
技术介绍
随着多媒体技术的发展和多媒体应用的迅速推广，视频图像压缩标准和技术得到了广泛的关注，目前的视频编码标准，H.26x和MPEG-x(MPEG， Motion picture experts group,运动图4象专家组)以及由中国音一见频编解码技术标准工作 组制定的AVS ( Audio video Standard,音^L频编码标准)标准中的一见频标准都 是基于混合编码框架之上的。这种混合编码框架可以利用预测编码去除时域冗 余度、利用变换编码去除空域冗余度以及利用熵编码去除统计冗余度。预测编码可分为帧内预测编码和帧间预测编码，其中基于运动补偿的帧间 预测编码是视频编码中的重要环节。帧间预测编码主要是利用运动补偿预测技 术来减小时间冗余度的。物体运动具有连续性，而数字视频图像则是数字化离 散的信号，在视频运动预测中，通常采用分像素插值技术来提高运动预测补偿 的准确性。如在AVS1-P7基准档次视频编码标准中采用1/4像素的运动补偿预 测。1/4像素插值过程分为两步进行，首先是对参考图像进行l/2像素插值，通 过插值滤波器F1、 F2将原图像在水平和垂直方向上进行插值，插值后的图像变 为原图像的4倍，然后通过插值滤波器F3进行l/4像素插值，得到大小为原图像 16倍的l/4像素插值参考图像。分像素插值技术大大改善了运动预测的准确程 度，进一步减小了当前编码图像和参考图像间的残差图像的能量。如图l所示，为现有AVS亮度插值标准中，整数样本、1/2样本和1/4样 本的位置关系示意图，大写字母A-X表示图像中整数像素点的位置，小写字母 aa、 b、 j、 t、 hh、 bb、 cc、 dd、 h、 m、 ee、 ff、 gg表示1/2像素点的位置，小写字母a、 c、 d、 e、 f、 g、 i、 k、 n、 p、 q、 r表示1/4像素点的位置。AVS1-P7中亮度插值方法中，1/2样本位置的预测值水平方向通过8抽头 滤波器Fl(-l, 4， -12， 41，41,-12， 4， -1)/64,垂直方向通过4 4由头滤波器 F2(-l，5,5，-l)/8计算得到。1/4样本位置的预测值通过线性滤波器F3(1,1)/2计算 得到。其中，1/2样本的计算过程如下1/2样本6:首先用8抽头滤波器F!对水平方向上最近的8个整数样本滤 波，得到中间值6，= (-C+4D-12E+41F+41G-12H+4I-J);最终的预测值 6=Clipl((6，+32) 6);1/2样本&首先用F2对垂直方向上最近的4个整数样本滤波，得到中间 值/z=(+5F+5iV-5);最终的预测值/z=Clipl((/z+4) 3);1/2样本_/:首先用F2在垂直方向上对最近的4个1/2样本最终预测值滤波， 得到中间值 j'，=(-aa+56+5;z),其中aa=Clipl(( a，+32) 6)， r=Clipl((f，+32)》6), /^=Clipl((M，+32) 6)。标记为f，和W的1/2样本 中间值可用F,对水平方向滤波得到(与6'的计算过程相同)。最终的预测值 y'=Clipl((/，+4) 3)。1/4样本的计算过程如下1/4样本a: a=(F+6+l) l,其中6是相应位置1/2样本的最终预测值，F 是整数样本值；1/4样本c: c=(G+6+l) l,其中6是相应位置1/2样本的最终预测值，G 是整数样本值；1/4样本A J=(F+/z+l) l，其中/z是相应位置1/2样本的最终预测值，F 是整数样本值；1/4样本=(N+/2+l) l,其中/2是相应位置1/2样本的最终预测值，N 是整数样本值；1/4样本/: /=(/2+/+1)>>1,其中/2和j'是相应位置1/2样本的最终预测值；1/4样本A: h(>H7'+l) l,其中m和y是相应位置1/2样本的最终预测值； 1/4样本/:戶(Z)+y+l)》1，其中6和J是相应位置1/2样本的最终预测值； 1/4样本？ ？=(汁乂+1) 1,其中f和y是相应位置1/2样本的最终预测值； 1/4样本e, g， 和 e = (F+/ + 1 ) 1; g = (G+_/ + 1 )》1; p = (N+_/ + 1 )》1; r = (0+y+ 1) 1;其中F, G， N和O是整数样本值，乂是相应位置l/2样本的最终预测值。 H.264中的1/4像素插值过程和AVS类似，其1/2像素插值采用 一个6抽头滤波器F《1， -5， 20， 20, -5， l)/32, 1/4像素插值滤波器采用2抽头滤波器F2(1，1)/2。无论是AVS还是H.264标准，其插值过程中仅仅使用了图像的水平和垂 直插值方向，对于图^f象内容的紋理分布不同于水平方向或垂直方向的图像的插 值精度较低，因此造成编码率低。
技术实现思路
本专利技术4是供一种帧间预测编码方法、解码方法、编码装置、解码装置，以 解决现有技术中仅仅使用图像的水平和垂直插值方向时导致的编码率低的问题；本专利技术还提供一种分像素插值处理方法和装置，以解决现有技术中分像素 参考样本值精度较低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供如下技术方案 一种帧间预测编码方法，包括如下步骤根据设定的至少两种插值模式对待编码图像块的整像素样本分别进行分 像素插值，获取各插值模式对应的分像素参考样本值，其中任意两种插值模式中至少有一级分像素样本的插值方向不相同；从参考帧中搜索定位帧间最优整像素匹配参考块对应的整像素位置信息， 从备分像素参考样本值中搜索定位帧间最优分像素匹配参考块对应的各分像 素位置信息；在所述整像素位置信息和各分像素位置信息中选择最优位置信息，并根据 该最优位置信息和对应的最优匹配参考块编码所述待编码图像块。其中，当所述最优位置信息为一个分像素位置信息时，在进行编码时，将 该最优位置信息对应的分像素参考样本值的插值模式指示信息编码到码流中。其中，对每一个待插值的分像素，在插值方向上划一条穿过待插值分像素 位置的直线，根据其它样本到该直线的垂直距离，从垂直距离最短的样本开始， 按照垂直距离由短到长的顺序选择相应数量的插值样本计算该待插值分像素 的预测值。其中，对每一个待插值的分像素，在插值方向上划一条穿过待插值分像素 位置的直线，根据其它样本到该直线的垂直距离，从垂直距离最短的样本开始， 按照垂直距离由短到长的顺序选择相应数量的插值样本计算该待插值分像素 的预测值。其中，对每一个待插值的分像素，先根据该待插值的分像素与其它样本之 间的直线距离，从直线距离最短的样本开始，按照直线距离由短到长的顺序选 择的备选插值样本，再在插值方向上划一条穿过待插值分像素位置的直线，根 据所有备选插值样本到该直线的垂直距离，从垂直距离最短的备选插值样本开始，按照垂直距离由短到长的顺序选择相应数量的插值样本计算该待插值分像 素的预测值。一种帧间预测编码装置，包括第一存储单元，用于緩存参考帧图像样本 值；所述装置还包括第二存储单元，用于存储设定的至少两种插值模式中，各插值模式中每一 个待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种帧间预测编码方法，其特征在于，包括如下步骤：根据设定的至少两种插值模式对待编码图像块的整像素样本分别进行分像素插值，获取各插值模式对应的分像素参考样本值，其中任意两种插值模式中至少有一级分像素样本的插值方向不相同；从参考 帧中搜索定位帧间最优整像素匹配参考块对应的整像素位置信息，从各分像素参考样本值中搜索定位帧间最优分像素匹配参考块对应的各分像素位置信息；在所述整像素位置信息和各分像素位置信息中选择最优位置信息，并根据该最优位置信息和对应的最优匹配参 考块编码所述待编码图像块。

【技术特征摘要】
1、一种帧间预测编码方法，其特征在于，包括如下步骤根据设定的至少两种插值模式对待编码图像块的整像素样本分别进行分像素插值，获取各插值模式对应的分像素参考样本值，其中任意两种插值模式中至少有一级分像素样本的插值方向不相同；从参考帧中搜索定位帧间最优整像素匹配参考块对应的整像素位置信息，从各分像素参考样本值中搜索定位帧间最优分像素匹配参考块对应的各分像素位置信息；在所述整像素位置信息和各分像素位置信息中选择最优位置信息，并根据该最优位置信息和对应的最优匹配参考块编码所述待编码图像块。2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述最优位置信息为一个 分像素位置信息时，在进行编码时，将该最优位置信息对应的分像素参考样本 值的插值模式指示信息编码到码流中。3、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每一个待插值的分像素 与其它样本之间的直线距离，从直线距离最短的样本开始，按照直线距离由短 到长的顺序选择相应数量的插值样本计算该待插值分像素的预测值。4、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，对每一个待插值的分像素， 在插值方向上划一条穿过该待插值分像素位置的直线，根据其它样本到该直线 的垂直距离，从垂直距离最短的样本开始，按照垂直距离由短到长的顺序选择 相应数量的插值样本计算该待插值分像素的预测值。5、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，对每一个待插值的分像素， 先根据该待插值的分像素与其它样本之间的直线距离，从直线距离最短的样本 开始，按照直线距离由短到长的顺序选择的备选插值样本，再在插值方向上划 一条穿过待插值分像素位置的直线，根据所有备选插值样本到该直线的垂直距 离，从垂直距离最短的备选插值样本开始，按照垂直距离由短到长的顺序选择 相应数量的插值样本计算该待插值分像素的预测值。6、 如权利要求3、 4或5所述的方法，其特征在于，在插值方向的一侧选 择所述插值样本；或者分别在插值方向的两侧选择所述插值样本。7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，优先选择整像素样本作为所 述插值样本。8、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待编码图像块为宏块或 子块。9、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的插值模式指示信息携 带在图像块的块头信息中。10、 一种帧间预测编码装置，包括第一存储单元，用于緩存参考帧图像 样本值；其特征在于，所述装置还包括第二存储单元，用于存储设定的至少两种插值模式中，各插值模式中每一 个待插值分像素对应的一组插值样本的位置信息；分像素插值单元，用于根据设定的至少两种插值模式，分别利用第二存储 单元中存储的插值模式对应的分像素插值样本的位置信息对第一存储单元中 緩存的整像素样本进行插值；运动估计单元，用于根据运动估计方法，在参考帧中进行整像素搜索，定位帧间最优整像素匹配参考块，得到对应的整像素位置信息；并在每一个分像 素参考样本值中定位帧间最优分像素匹配参考块，分别得到对应的分像素位置化息5选择单元，用于在所述整像素位置信息和各分像素位置信息中选择最优位 置信息；编码单元，用于根据所述最优位置信息对应的最优匹配参考块对当前图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建同，胡昌启，谢清鹏，林四新，曾鹏鑫，熊联欢，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]