[发明专利]一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法。

背景技术

近年来，随着互联网的迅猛发展，在互联网中针对视频的应用需求越来越多，而视频的数据量非常大，要想视频能在带宽有限的互联网中传输，首先必须解决的问题就是视频压缩编码问题。

已经制定的视频编码标准都属于混合视频编码框架。所谓混合视频编码，一般由以下几部分组成：预测(Prediction)、变换(Transform)、量化(Quantization)和熵编码(Entropy Coding)。其中预测一般分为帧内预测和帧间预测。只能选用帧内预测模式的视频帧称为I帧，既可以使用帧内预测模式也可以使用帧间预测模式的视频帧称为P帧或B帧。帧内预测模式利用与当前编码块处于同一帧但已经重建出来的像素作为参考，去除空间冗余。帧间预测模式则利用已经重建的其他帧的像素作为参考，去除时间冗余。一般帧间预测的准确率更高，但视频的第一帧或者为了随机访问而设置的随机接入帧必须是I帧，只能使用帧内预测。进一步提升帧内预测的准确率，从而改进I帧压缩效率，是视频编码里很迫切的需求。

目前，通用视频编码的最新标准为High Efficiency Video Coding(HEVC)。HEVC的帧内预测共有35种模式。其中模式0表示使用Planar方式预测，1表示使用DC方式预测，而2至34表示使用方向外插模式。这些模式的共同特点是基于当前编码块紧邻的已重建像素进行外插，下文将统称为方向预测(Directional Intra Prediction,DIP)。

此外，有一些工作提出了其他的帧内预测方法，例如：

组合两个方向的外插预测(Y.Ye and M.Karczewicz,"Improved h.264intra coding based on bi-directional intra prediction,directional transform,and adaptive coefficient scanning,"Image Processing,2008.ICIP 2008.15th IEEE International Conference on,San Diego,CA,2008,pp.2116-2119.)。但是，HEVC中的方向预测或组合两个方向加权的预测，只考虑视频帧中的局部相关性，而未考虑非局部相关性。

基于边缘(edge)的预测(Liu,D.,Sun,X.,Wu,F.,&Zhang,Y.Q.(2008).Edge-oriented uniform intra prediction.Image Processing,IEEE Transactions on,17(10),1827-1836.)。基于模板匹配(template matching)的预测(T.K.Tan,C.S.Boon,and Y.Suzuki,“Intra prediction bytemplate matching,”in Image Processing,2006IEEEInternational Conference on,Oct 2006,pp.1693–1696.)。但是，基于边缘的预测或基于模板匹配的预测，解码端复杂度较高。

基于帧内块复制(Intra block copy)的预测(Siu-Leong Yu and Christos Chrysafis,“Intra-predictionusing intra-macroblock motion compensation,”Oct.2006,US Patent7,120,196.)。帧内块复制预测技术在当前帧的已重建区域为当前编码块找一个最相似的参考块作为预测，对所找到最相似的参考块与当前块之间的空间运动矢量进行编码；它非常适用于一帧中有重复纹理模式出现的情况。这项技术在HEVC的后续扩展版本：屏幕内容编码(Screen Content Coding，SCC)中被采用，因为这类视频中经常出现一些重复的形状规则的模式，比如字符等。块复制预测技术在SCC中效果很好，但在自然视频中效果不佳。这主要是因为自然视频拍摄角度复杂，噪声大，即使存在重复的纹理，也是大多不规则形状，很少和方形的编码单元对齐，因此无法搜索到相似参考块。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法，既能考虑视频帧中的局部相关性，又能考虑非局部相关性，同时还要保证解码端复杂度较低。