[发明专利]使用平面表达的增强帧内预测编码

说明书

使用平面表达的增强帧内预测编码。本发明提供一种低复杂度平面模式编码，其中，使用在相应水平边界像素的值和垂直边界像素其中一个的值之间的线性插值计算第一预测值，且使用在相应垂直边界像素的值和水平边界像素其中一个的值之间的线性插值计算第二预测值。第一和第二预测值然后被平均以得出预测块中的相应预测像素值。预测块和目标块之间的残差被以信号方式发送到解码器。

本申请是原案申请号为201180062138.9的发明专利申请(国际申请号：PCT/US2011/066359，申请日：2011年12月21日，发明名称：使用平面表达的增强帧内预测编码)的分案申请。

相关申请

本申请要求2010年12月21日提交的临时美国专利申请序列号No.61/425,670和2011年3月4日提交的临时美国专利申请序列号No.61/449,528在35 U.S.C§119(e)下的优先权，此处以引用的方式并入其全部内容。

技术领域

本发明涉及视频编码且尤其涉及使用低复杂度平面预测模式编码增强的帧内预测。

背景技术

数字视频需要大量数据来以压缩方式表达数字视频序列(例如帧系列)的每一个或每个帧。对于大多数应用而言，因为带宽限制，在计算机网络上发送非压缩数字视频是不切实际的。另外，非压缩数字视频需要大量存储空间。数字视频通常以一些方式编码以减小存储需求且减小带宽需求。

用于编码数字视频的一种技术是帧间预测或间预测。帧间预测采用不同帧当中的时间冗余。视频的时间相邻帧典型地包括像素块，其基本上保持相同。在编码处理中，运动向量使得一个帧的像素的块的移动与另一帧中相似像素的块相互关联。因此，不需要系统两次编码像素块，而是一次编码像素块且提供运动向量以预测另一像素块。

用于编码数字视频的另一技术是帧内预测或内预测。帧内预测编码帧或其一部分而不参考另一帧中的像素。帧内预测采用帧内像素块之间的空间冗余。因为空间相邻的像素块一般具有相似属性，通过参考相邻块之间的空间关联改善了编码处理的效率。基于在相邻块中使用的预测模式，这种关联可以被目标块的预测采用。

典型地，编码器包括像素预测器，该像素预测器包括帧间预测器、帧内预测器和模式选择器。帧间预测器基于运动补偿参考帧针对接收的图像执行预测。帧内预测器基于当前帧或图片已经处理的部分针对接收的图像执行预测。帧内预测还包含多个不同帧内预测模式且在相应预测模式下执行预测。来自帧间预测器和帧内预测器的输出被提供到模式选择器。

模式选择器确定使用哪种编码方法，帧间预测编码或帧内预测编码，且当使用帧内预测编码时，确定使用在多个帧内预测模式中的哪个帧内预测编码的模式。在确定处理中，模式选择器使用成本函数来分析哪个编码方法或哪个模式相对于编码效率和处理成本给出最有效的结果。

帧内预测模式包括DC模式和定向模式。DC模式适当地表达像素值在块上恒定的块。定向模式适于表达在某一方向具有条纹图案的块。存在另一图像图案：其中图像是平滑的且其像素值在块中逐渐变化。DC模式和定向模式不适于预测图像内容中的小渐变，且尤其在低至中等码率可能形成恼人的块效应。这是因为当具有渐变像素值的块被编码时，块的AC系数倾向于量化为0，而DC系数具有非零值。

为了应付这种问题，H.264/AVC标准下的帧内预测模式附加地包括平面模式以利用像素值随着小平面梯度逐渐变化的平滑图像来表达块。在H.264/AVC标准的平面模式下，平面梯度被估算且以比特流以信号方式发送到解码器。

发明内容

本发明提供一种可以改善帧内预测编码的编码效率的低复杂度平面模式编码。在本发明中，在平面预测模式下，编码器计算第一预测值和第二预测值。使用在相应水平边界像素的值和垂直边界像素其中一个的值之间的线性插值计算第一预测值。使用在相应垂直边界像素的值和水平边界像素其中一个的值之间的线性插值计算第二预测值。编码器还执行第一和第二预测值的平均以得出预测块中的相应预测值。