[发明专利]使用多种形式的参考像素存储空间的图像压缩方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字视频压缩编码及解码系统，特别是含计算机屏幕图像的复合图像和视频的编码及解码的的方法和装置。

背景技术

图像的数字视频信号的自然形式是图像的序列。一帧图像通常是由若干像素组成的矩形区域，而数字视频信号就是由几十帧至成千上万帧图像组成的视频图像序列，有时也简称为视频序列或序列。对数字视频信号进行编码就是对一帧一帧图像进行编码。

在几乎所有视频图像编码的国际标准如MPEG-1/2/4，H.264/AVC以及最新国际视频压缩标准HEVC（High Efficiency Video Coding）中，对一帧图像进行编码（以及相应的解码）时，把一帧图像划分成若干块MxM像素的子图像，称为“编码单元（Coding Unit简称CU）”，以CU为基本编码单位，对子图像一块一块进行编码。常用的M的大小是8，16，32，64。因此，对一个视频图像序列进行编码就是对各帧的各个编码单元依次进行编码。同样，解码时也是对各帧的各个编码单元按照同样的顺序依次进行解码，最终重构出整个视频图像序列。

为适应一帧图像内各部分图像内容与性质的不同，有针对性地进行最有效的编码，一帧图像内各CU的大小可以是不同的，有的是8x8，有的是64x64，等等。为了使不同大小的CU能够无缝拼接起来，一帧图像总是先划分成大小完全相同具有NxN像素的“最大编码单元（Largest Coding Unit简称LCU）”，然后每个LCU再进一步划分成树状结构的多个大小不一定相同的CU。因此，LCU也称为“编码树单元（Coding Tree Unit简称CTU）”。例如，一帧图像先划分成大小完全相同的64x64像素的LCU（N＝64）。其中某个LCU由3个32x32像素的CU和4个16x16像素的CU构成，这样7个成树状结构的CU构成一个CTU。而另一个LCU由2个32x32像素的CU、3个16x16像素的CU和20个8x8像素的CU构成。这样25个成树状结构的CU构成另一个CTU。对一帧图像进行编码，就是依次对一个一个CTU中的一个一个CU进行编码。在任一时刻，正在编码中的CU称为当前编码CU。对一帧图像进行解码，也是按照同样的顺序依次对一个一个CTU中的一个一个CU进行解码。在任一时刻，正在解码中的CU称为当前解码CU。当前编码CU或当前解码CU都通常为当前CU。

在以MPEG-1/2/4，H.264/AVC以及HEVC等为代表的现有技术中，为了提高编码效率，通常还将一个CU进一步划分成更小的子区域。所述子区域包括但不限于：预测单元（PU），变换单元（TU），不对称划分（AMP）的区域，宏块，块，微块，条（宽度或高度为一个像素或一个像素分量的区域），可变大小的矩形区域，可变大小的像素串（段）或像素分量串（段）或像素索引串（段）。对一个CU进行编码（以及相应的解码）就是对一个一个子区域进行编码（以及相应的解码）。在编码中，子区域称为编码子区域，而在解码中，子区域称为解码子区域。编码子区域和解码子区域统称为编解码子区域。在现有技术中，所述子区域（特别是预测单元，变换单元，不对称划分的区域，宏块，块，微块，条的情形）常称为“块”。所以，编码子区域和解码子区域在很多情况下常分别称为编码块和解码块，统称为编解码块。

一个彩色像素有3个分量（component）组成。最常用的两种像素色彩格式（pixel color format）是由绿色分量、蓝色分量、红色分量组成的GBR色彩格式和由一个亮度（luma）分量及两个色度（chroma）分量组成的通称YUV色彩格式如YCbCr色彩格式。因此，对一个子区域进行编码时，可以把一个子区域分成3个分量平面（G平面、B平面、R平面或Y平面、U平面、V平面），对3个分量平面分别进行编码；也可以把一个像素的3个分量捆绑组合成一个3元组，对由这些3元组组成的子区域整体进行编码。前一种像素及其分量的排列方式称为图像（及其子区域）的平面格式（planar format），而后一种像素及其分量的排列方式称为图像（及其子区域）的叠包格式（packed format）。

以像素的GBR色彩格式p[x][y]＝{g[x][y], b[x][y], r[x][y]}为例，一种平面格式的排列方式是先排列宽度为W个像素高度为H个像素的一帧图像（或者一个CU）的所有WxH个G分量，然后排列所有WxH个B分量，最后排列所有WxH个R分量：

g[1][1],g[2][1],…,g[W-1][1],g[W][1],