[发明专利]视频编码和解码的自适应模版匹配预测的方法和装置

说明书

提供了用于视频编码和解码的模板匹配预测的自适应残差更新的方法和装置。在一个实施例中，一种装置和方法使用模版匹配预测编码画面中至少一个块的画面数据，其中模版匹配预测涉及从多个残差更新方案中进行选择以用于编码该块(715，740，750，775，935，945)。在另一个实施例中，一种装置和方法使用模版匹配预测编码画面中的块，其中，模版匹配预测涉及将该块分区为多个子块(720，725，730，735，915，920，925，930，1115，1120，1125，1130，1150，1155，1160，1165)，以及在搜索来自多个子块中的特定子块的预测之后并且在完成关于模版匹配预测的块处理之前将变换应用到该特定子块的残差(740，750，935，945，1135，1175)。

本申请是申请日为2010年12月2日、申请号为201080063340.9、发明名称为“视频编码和解码的自适应模版匹配预测的方法和装置”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年12月8日提交的美国临时申请序列号61/267,715的权益，其整体以引用的方式并入于此。

技术领域

本原理一般涉及视频编码和解码，且更具体地涉及用于视频编码和解码的模版匹配预测的自适应残差更新的方法和装置。

背景技术

模版匹配预测(TMP)可以通过避免运动/位移信息(运动矢量、参考索引以及位移矢量)的传送来增加帧间和帧内预测二者的编码效率。然而，从使用TMP获得的预测高度依赖于目标块和其邻近像素之间的相关性(即，模版(template))。由此，模版匹配通常使用相对小的块，诸如2×2，或者甚至像素作为处理单元。在很多基于块的编码器和解码器中，通过变换大小来确定基本块大小，其通常大于模版匹配操纵的块单元。基本块大小将进一步划分为用于模版匹配预测的子块。由于模版匹配利用邻近像素(例如，上方和左侧邻居(neighbor))作为用于搜索的模版，一些子块的模版可以包括来自邻近子块的一些像素。然而，仅仅可以在预测了整个基本块之后将该残差添加到预测中，这是因为一旦完全预测了基本块就可以应用变换。由此，模版的一些部分可以包括不是通过添加残差来重构的一些预测数据。虽然使用模版中的预测数据可以在子块边界避免可能的块化(blockiness)，但这种使用可以引起低质量匹配结果，这是因为预测数据可能比重构数据具有更多的信息损失。

基本模版匹配预测是基于在视频画面中存在很多重复的图案的假设。在同样的考虑下，模版匹配通过匹配邻近像素在解码视频画面中搜索相似图案。由于后向预测特性，模版匹配可以避免开销(诸如运动矢量或者位移矢量)的传送，并且由此改进编码性能。此外，模版匹配可以用于帧间和帧内预测二者中。

帧间预测的模版匹配预测

帧间预测的模版匹配预测是在不发送运动矢量的情况下预测目标像素的一种方式。给出帧的目标块，通过从参考样本集找到最优像素来确定块中的目标像素，其中最优像素的相邻像素具有与目标像素的相邻像素最高的相关性。目标像素的那些相邻像素称作模版。在现有技术中，通常从目标像素的重构的周围像素取得模版。转到图1，由参考标号100总体地指示帧间预测的模版匹配预测方案的示例。模版匹配预测方案100涉及具有搜索区域111、搜索区域111内的预测112以及关于预测112的邻域113的重构参考帧110。模版匹配预测方案100还涉及具有目标块151、关于目标块151的模版152以及重构区域153的当前帧150。在帧间预测的情形下，模版匹配处理可以被看作解码器侧的运动矢量搜索。在此，执行的模版匹配很相似于传统运动估计技术。即，对于参考帧中的相应位移的模版形状的区域，通过计算成本函数来评估运动矢量。模版的最佳运动矢量然后用于预测目标区。为了搜索仅仅访问其中已经存在重构或者至少预测信号的图像的那些区。由此，解码器在不需要附加边信息(side information)的情况下能够执行模版匹配处理并且预测目标区。