[发明专利]用于编码数字图像序列的方法

说明书

一种用于编码数字图像序列的方法。本发明涉及一种用于编码数字图像（I）的序列的方法，其中方法使用多个预测模式以用于基于之前处理的图像区域中的像素的经重构的值来预测图像（I）中的像素（P1）的值，其中像素（P1）的经预测的值与原始值之间的预测误差（PE）被处理以用于生成数字图像（CI）的经编码序列。本发明的特征在于预设的预测模式是基于单个图像（I）的像素的帧内预测模式，并且包括如下步骤i）和ii）。在步骤i）中，对于单个图像（I）中的具有经重构的值的像素的区（R）和对于图像区域的模板（TE），将区（R）中的、基于模板（TE）而围绕要预测的第一像素（P1）的像素的第一补块（PA1）与若干第二补块（PA2）进行比较，每个第二补块（PA2）被分配给来自区（R）中的多个第二像素（P2）的第二像素（P2）并且包括区（R）中的、基于模板（TE）而围绕第二像素（P2）的像素，从而确定针对每个第二像素（P2）的类似性度量（SM），其描述在被分配给相应第二像素（P2）的第二补块（PA2）的像素的经重构的值与第一补块（PA1）的像素的经重构的值之间的类似性。在步骤ii）中，基于在区（R）中的多个第二像素（P2）的所有第二像素（P2）之中具有由类似性度量（SM）描述的最高类似性的一个或多个第二像素（P2）的值来确定第一像素（P1）的经预测的值。

本发明涉及用于编码数字图像序列的方法以及对应的解码方法。另外，本发明涉及用于编码数字图像序列的装置和用于解码数字图像序列的装置。

在许多不同的应用中，例如在监测系统中或者在医学成像装置中，产生大量图像和视频数据。因而，存在压缩该数据以便节省存储容量或者减小在传输数据时的带宽的需要。

在现有技术中，存在许多标准以便压缩图像和视频数据。标准的突出示例是H.264/AVC（AVC=高级视频编码，参见文献[1]）以及草案标准HEVC（HEVC=高效视频编码，同样参见文献[2]），其还将被标准化为ITU-T推荐H.265。标准HEVC还将允许无损编码的图像序列的实时传输。标准HEVC和H.264/AVC包括基于相同图像中的块的不同帧内预测模式（intra prediction mode）。在那些模式中，针对邻域中的已经重构的像素而预测当前块。编码器通常测试不同的预测类型并且选择关于某个失真准则具有最小成本的一个。针对当前块而构建预测误差并且将其连同预测类型一起传输至解码器。按块（block-wise）预测具有以下缺点：远离用于预测的参考像素的像素并不与参考像素很好地相互关联。因而，预测误差对于那些像素而言通常较高。为了改进预测，块的大小可以被减小。然而，这导致图像中的块的较高数目，其引起用于预测类型的信令的较高比特率。另外，如果参考像素包含噪声，则那些像素对于预测而言变成是次优的。

简单且高效的按像素的预测方法在文献[3]中被提出。名为LOCO-I的该预测方法使用简单且直接的算法来基于三个周围的像素而预测像素。该预测方法对于针对有噪声的图像的压缩也不是最优的。

在文献[4]中以及在国际专利申请No. PCT/EP2012/075988中，公开了一种基于模板的预测，其中通过将根据像素周围的模板的补块（patch）与根据要预测的像素的邻域中的像素周围的模板的其它补块进行比较来确定像素的经预测值。作为该比较的结果，确定补块之间的类似性度量。预测是基于考虑到类似性度量的邻域中的像素值的加权和，其中较低的类似性度量导致较低权重。该预测方法相当复杂并且不适合用于特殊类型的内容，例如计算机屏幕的内容。

本发明的目的是提供一种数字图像序列的编码，其克服以上缺点并且使得能够实现具有低复杂度的高效压缩。另外，本发明的目的是提供一种对应的解码方法以及用于编码的装置和用于解码的装置。

该目的通过独立专利权利要求来解决。本发明的优选实施例在从属权利要求中被限定。