[发明专利]色度帧内预测方法及装置

说明书

交叉引用

本发明主张于2012年1月4日提交且发明名称为“Improvements of Luma-based Chroma Intra Prediction”的申请号为PCT/CN2012/070009的PCT专利申请的优先权，该PCT专利申请的全部内容在此引用并合并参考。

技术领域

本发明是有关于视频编码(video coding)，更具体地，本发明是有关于与基于重建亮度像素(reconstructed luma pixels)的色度(chroma)帧内预测(intra prediction)有关的编码技术。

背景技术

运动补偿性帧间(inter-frame)编码已广泛应用于各种编码标准，如MPEG-1/2/4及H.261/H.263/H.264/AVC。相比于运动补偿性帧间编码可有效减少压缩视频的比特率(bitrate)，帧内编码(intra coding)用于压缩具有较大运动(motion)或场景(scene)改变的区域。另外，帧内编码也用于处理起始图像(initial picture)，或为随机存取或缓和误差传递(error propagation)而周期性插入I－图像或I－区块。帧内预测使用图片内或图片区域内的空间相关。在实做中，图片或图片区域划分为区块，并在区块基础上执行帧内预测。当前区块的帧内预测依靠已处理的相邻区块的像素。例如，若图像或图像区域中的区块按行处理，先由左至右然后再由上(top)到下(bottom)，当前区块的顶部的相邻区块及左侧的相邻区块用于形成对当前区块中的像素的帧内预测。已处理的相邻区块中的任意像素可用于当前区块中的像素的帧内预测，但经常只使用靠近当前区块的顶部边界和左侧边界的相邻区块的像素。

帧内预测器通常设计为使用图像中的空间特征，如平滑区域(smooth area)（直流DC模式）、垂直线或边缘(vertical line or edge)、水平线或边缘(horizontal line or edge)及对角线或边缘(diagonal line or edge)。此外，空间相关经常存在于亮度(Luminance,Luma)分量与色度(Chrominance,Chroma)分量之间。因此，重建的亮度像素可用于产生帧内色度预测。在高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)的最新进展中，揭露一种基于同位(co-located)重建亮度区块的色度帧内预测方法。色度帧内预测的类型定义为LM（亮度）预测。主要的概念是使用重建的亮度像素来产生相应的色度像素的预测器。图1为预测操作的示意图。图1A为根据HEVC测试模型版本5.0(HEVC Test Model Version5.0,HM-5.0)的基于重建亮度像素的色度帧内预测的获取示例示意图。图1B为与待预测的相应的色度区块有关的色度像素及相邻色度像素的示例示意图。首先，图1A中的同位亮度区块的相邻的重建像素及图1B中色度区块的相邻的重建像素用于获取两个区块之间的相关参数。然后，使用这些参数及亮度区块的重建像素来产生色度区块的预测像素。在参数获取过程中，使用了当前亮度区块的顶部第一行重建像素和左侧第二列重建像素。使用亮度区块的特定行和列是为了匹配色度分量的4:2:0采样格式。

根据LM预测模式，色度数值由同位区块的重建亮度数值预测得出。色度分量的空间解析度可低于亮度分量。为了使用亮度信号用于色度帧内预测，亮度信号的解析度可能需要降低以匹配色度分量的解析度。例如，对于4:2:0采样格式，U分量和V分量在垂直方向和水平方向上只有亮度分量采样值数目的一半。因此，需要在垂直方向和水平方向上对重建的亮度采样值使用2:1的解析度降级(resolution reduction)。解析度降级可通过下采样(down-sampling)处理或子采样(sub-sampling)处理来实现。

本说明书中的下采样处理指通过使用适当的低通滤波来进行的信号抽样(decimation)，用以在降低解析度之前减少可能的信号混叠(signal aliasing)，本领域也称为抽样。另一方面，子采样处理执行直接抽样，事先不会进行滤波。下采样处理和子采样处理均可降低采样解析度。子采样处理可能导致信号混叠，子采样处理用于某些信号处理系统中是因其简便性。对于根据LM模式的色度帧内预测，子采样处理用于水平方向，而下采样处理用于垂直方向。