[发明专利]一种使用基于分割的视频编码块划分的视频编码设备和方法

说明书

本发明涉及一种处理视频信号的编码装置，视频信号包括多个可分成视频编码块的帧。视频信号当前帧的第一视频编码块划分为与相对于视频信号的第一参考帧的第一分段运动矢量相关联的第一分段和第二分段。第一视频编码块与多个虚拟分区相关联。每个虚拟分区与当前帧的多个视频编码块各自的子集相关联。各自子集的每个视频编码块与第一视频编码块相邻并且与运动矢量相关联。编码处理器基于与所选虚拟分区相关联的相邻视频编码块的至少一个运动矢量，针对每个虚拟分区，对第一分段运动矢量进行编码，以编码第一视频编码块。基于与第一分段运动矢量的编码相关联的相应性能指标来选择虚拟分区。生成所选虚拟分区的虚拟分区标识符和包括编码的第一分段运动矢量的编码信息。

技术领域

本发明总体涉及视频编码领域。更具体地，本发明涉及一种使用基于分割的视频编码块划分的视频信号编码装置和视频信号解码装置以及相应的方法。

背景技术

在当前的视频编码方案中，例如H.264/AVC(“高级视频编码”)、HEVC(“高效视频编码”)等，帧间预测图像(也称为帧)中的运动信息被划分为可配置大小的矩形视频编码块。而在H.264/AVC中，运动信息被划分为最大尺寸为16×16像素的对称视频编码块，即所谓的宏块，它可以进一步细分为最小为4×4像素。在HEVC中，采用最大尺寸为64×64像素的编码树单元(coding tree unit，简称CTU)代替宏块。CTU不仅是一个更大的宏块，在四叉树(quadtree，简称QT)分解方案中它可以划分为更小的编码单元(coding unit，简称CU)，而这些编码单元又可以被细分为最小尺寸为8×8像素。而且，与H.264/AVC相比，HEVC还支持将编码单元(CU)通过非对称运动划分(asymmetric motion partitioning，简称AMP)划分为预测单元(prediction unit，简称PU)。

基于速率失真优化标准，在编码过程中对每个CTU的分解和划分进行确定。虽然AMP已经改善了编码效率，但在视频序列中移动对象的边界上仍存在编码效率问题。若对象边界不完全垂直或水平，沿着对象边界可能出现细微的四叉树分解和块划分。由于沿边界的块包含类似的运动信息，因此引入了冗余，这降低了编码效率。

解决这一问题的一种方法称为几何运动划分(geometric motion partitioning，简称GMP)。其理念为通过一条直线将一个矩形视频编码块分割成两个分段，该直线实际上可以为任何方向。该方法使得运动分割具有更大的灵活性，从而更接近实际运动。然而，在穷举搜索中寻找视频编码块的最优GMP极大地增加了计算复杂度。此外，还须提供一个用于附加GMP信息的有效预测编码方案。

在一种更通用和高级的划分方法中，包含对象边界的视频编码块沿实际对象边界被划分为两个(或多个)分段，其中所述两个或多个分段携带相干但不同的运动信息。由于边界形状的可能的复杂性，鉴于数据速率，对边界进行编码并将其作为边信息传输给解码器通常不是一个有效的选择。这个问题可以通过根据已经可用的信息例如可用的参考图像确定解码器(和编码器)侧的对象边界来解决。寻找正确的对象边界是图像分割领域的典型问题。可以根据多种图像特征进行分割，如像素亮度、色度、纹理或其组合。

在WO2008150113中公开了H.264/AVC上下文中基于分割的划分方法的一个示例。参考块用于通过编码附加运动矢量获得当前块的分区。

WO2013165808将基于分割的视频编码划分方法扩展到可缩放的视频编码。

WO2015007348涉及基于深度的块划分(depth based block partitioning，简称DBBP)，其例如用作HEVC的3D扩展中的编码工具，并且公开了在视频编码块的同位位置(即collocated position)使用深度图而非参考图像以获得适当的分割。