[发明专利]一种视频编码预测残差块的分解及重建方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理中的视频编码技术领域，特别涉及一种视频编码预测残差块的分解及重建方法。

背景技术

H.264/AVC是ITU-T(国际电信联盟远程通信标准化组)的视频编码专家组和ISO/IEC(国际标准化组织/国际电工委员会)的运动图像专家组联合提出的最新视频编码标准。与MPEG-4编码标准相比，H.264/AVC在获取相同的视频质量条件下，码率可以节省50％左右。H.264/AVC为了获得高压缩率，提出了一些新的编码方法，如帧内预测、运动补偿、环路滤波、基于上下文的熵编码等。

视频编码过程如图1所示，先对视频图像进行帧内或帧间预测，在预测过程中通过计算代价函数从而选择最佳的预测模式，将原始图像和预测图像的残差进行分解得到分解系数矩阵，然后对分解系数矩阵进行量化和熵编码得到输出码流，同时对量化系数进行反量化，预测残差块重建和重构得到重构图像，用于下一帧编码时的参考图像。

H.264/AVC的帧内预测方法是基于空间域的，即根据相邻宏块的像素的重构值来预测当前宏块。H.264/AVC分别定义了两种亮度预测残差块尺寸(16×16和4×4)和一种色度尺寸(8×8)。其中，对于4×4的预测残差块共定义了9种预测模式，而对于16×16的亮度块和8×8的色度块则只定义了5种预测模式。16×16的预测残差块尺寸适合光滑的区域，而4×4的预测残差块尺寸适合于具有丰富纹理特征的区域。

H.264/AVC的帧间预测方法主要是利用连续图像序列之间的相关性，通过运动补偿预测编码方法来消除视频图像的时间冗余。H.264/AVC分别定义了七种亮度帧间预测残差块尺寸(16×16，16×8，8×16，8×8，8×4，4×8，4×4)。不同块尺寸的运动补偿能更加精确地表示宏块的运动特性，减少预测残差。块尺寸越大的运动估计适合于宏块中纹理简单，运动不明显的视频对象，而块尺寸越小的运动估计适合于宏块中运动显著的视频对象。

H.264/AVC使用4×4的离散余弦变换(DCT)对亮度块和色度块的预测残差块进行分解，以进一步去除空间冗余性。H.264/AVC使用的4×4离散余弦变换具有很低的计算复杂度，并且能有效减少振铃噪声，但是对低码率编码的图像，在块内和块边界上将会存在块效应。由于离散余弦变换矩阵的尺寸小于预测残差块(16×16，16×8，8×16)，所以不可避免地会在块的变换边界上产生块效应；同时，DCT变换矩阵的值是固定的，它不能根据预测残差块信号的能量分布进行调整。

发明内容

本发明提供一种视频编码预测残差块的分解方法，同时提供一种视频编码预测残差块的重建方法，减少现有DCT变换矩阵和预测残差块的尺寸不匹配所引起的块效应，并解决DCT变换矩阵的值不能根据预测残差块信号的能量分布进行调整的问题，以有效地去除预测残差块相关性，提高视频编码质量。

本发明的一种视频编码预测残差块的分解方法，包括：

(1)预测残差块分类步骤：对输入的帧内或帧间预测残差块进行分类，当残差块的长边尺寸为4时，进行步骤(2)；当残差块的长边尺寸为8时，进行步骤(3)；当残差块的长边尺寸为16时，进行步骤(4)；

(2)第一多通道滤波器组横向分解步骤：使用第一多通道滤波器组F1=U0U1W0W1]]>对残差块X进行横向分解得到横向分解系数矩阵Y，其分解表达式为：