[发明专利]帧内像素预测方法、编码方法、解码方法及其装置

摘要

提供了帧内像素预测方法、编码方法、解码方法和帧内像素预测装置。帧内像素预测方法包括：定义当前待预测像素的目标模板；将所述目标模板与该帧的搜索区域的候选模板相比较，以及确定所述候选模板中至少一个与所述目标模板匹配的匹配模板；以及基于所述至少一个匹配模板来确定当前待预测像素的预测值。本发明实施例的帧内像素预测方法以像素点为单位进行模板匹配，能够准确地预测像素。根据本发明实施例的包括了像素重排列技术和帧内预测技术的像素编码方法和解码方法，使得以像素为单位进行帧内预测的方法能够与传统以块为单位的变换、量化、编码等技术结合使用，同时克服或减轻预测错误扩散的问题。 1

主权项

1.一种预测图像中的像素的帧内像素预测方法，包括：

目标模板定义步骤，定义当前待预测像素的目标模板；

匹配模板确定步骤，将所述目标模板与该帧的搜索区域的候选模板相比较，以及确定所述候选模板中至少一个与所述目标模板匹配的匹配模板；以及

预测值确定步骤，基于所述至少一个匹配模板来确定当前待预测像素的预测值，

所述帧内像素预测方法还包括：

将像素重新排列并分块，得到各个作为编码目标的块，使得分块后的块中的多个像素尽可能不同时出现在重新排列前的帧中的原始块中，且使得块中的像素在被预测时，其在重新排列前的帧中的目标模板中的像素尽可能地已重构；

对于当前待编码块：

对于块中的每个像素，在重新排列前的帧中执行上述目标模板定义步骤、匹配模板确定步骤和预测值确定步骤，由此得到每个像素的预测值，从而得到当前待编码块的预测块；

使用当前待编码块的预测块对当前待编码块进行编码。

2.根据权利要求1的帧内像素预测方法，其中所述当前待预测像素的目标模板由该位于当前待预测像素的左侧和上侧的像素组成。

3.根据权利要求2的帧内像素预测方法，还包括，将所述目标模板中尚未重构的像素设置为无效像素，以及

所述匹配模板确定步骤包括：

基于目标模板中的已重构像素和候选模板中的已重构像素，确定目标模板与候选模板之间的匹配度；以及

选择匹配度最高的一个或多个作为所述至少一个匹配模板。

4.根据权利要求1的帧内像素预测方法，所述基于所述至少一个匹配模板来确定当前待预测像素的预测值包括：

根据当前待预测像素与其目标模板之间的相对位置关系，获得与匹配模板具有所述相对位置关系的参考像素；以及

基于匹配模板和参考像素或者基于参考像素，确定当前待预测像素的预测值。

5.根据权利要求1的帧内像素预测方法，还包括：

将当前待预测像素的值与当前待预测像素的预测值之间的差作为预测残差；

对预测残差进行编码，以供将该编码后的预测残差发送到解码器侧；以及

在编码器侧对编码后的预测残差进行解码，并将解码后的残差与待预测像素的预测值相加，获得对应位置像素的重构值。

6.一种对图像进行帧内编码的编码方法，包括：

目标模板定义步骤，定义当前待预测像素的目标模板；

匹配模板确定步骤，将所述目标模板与该帧的搜索区域的候选模板相比较，以及确定所述候选模板中至少一个与所述目标模板匹配的匹配模板；以及

预测值确定步骤，基于所述至少一个匹配模板来确定当前待预测像素的预测值；以及

基于预测编码步骤，基于所述当前待预测像素的预测值对所述当前待预测像素或者该当前待预测像素所属于的块进行编码，

所述编码方法还包括：

像素重组织分块步骤，将像素重新排列并分块，得到各个作为编码目标的块，使得分块后的块中的多个像素尽可能不同时出现在重新排列前的帧中的原始块中，且使得块中的像素在被预测时，其在重新排列前的帧中的目标模板中的像素尽可能地已重构；

对于当前待编码块：

对于块中的每个像素，在重新排列前的帧中执行上述目标模板定义步骤、匹配模板确定步骤和预测值确定步骤，由此得到每个像素的预测值，从而得到当前待编码块的预测块；

使用当前待编码块的预测块对当前待编码块进行编码。

7.根据权利要求6的编码方法，使用当前待编码块的预测块对当前待编码块进行编码包括获得残差块、量化残差块、对量化后的残差块进行熵编码。

8.根据权利要求6的编码方法，其中所述分块后得到的块中存在大小不同的块。

9.根据权利要求8的编码方法，其中像素重组织分块步骤使得尽可能多的分块后块的大小为具体编码标准中的块的大小。

10.根据权利要求6的编码方法，图像的大小为MxN，编码的块的大小为TxT，M和N是T的整数倍，其中M表示图像的行数，N表示图像的列数，以图像最上方的像素行称为第0行，图像最左侧的像素列称为第0列，P_i,j表示图像中位置在第i行，第j列的像素点，0≤i≤M‑1，0≤i≤N‑1，M、N和T均为大于1的正整数，

重组后的第p行，第q列的像素点R_p,q对应于重组前的像素点P_i,j，0≤p≤M‑1，0≤q≤N‑1，

其中i,j的计算公式分别如公式(1)、(2)所示：

i＝(p mod T)x(M/T)+rounddown(p/T)  (1)

j＝(q mod T)x(N/T)+rounddown(q/T)  (2)

其中mod表示取模运算，x表示乘法运算，rounddown()表示向下取整运算。

11.根据权利要求6的编码方法，图像的大小为MxN，编码的块的大小为TxT，M和N的值不是T的整数倍，其中M表示图像的行数，N表示图像的列数，以图像最上方的像素行称为第0行，图像最左侧的像素列称为第0列，P_i,j表示图像中位置在第i行，第j列的像素点，0≤i≤M‑1，0≤i≤N‑1，M、N和T均为大于1的正整数，

重组后的第p行，第q列的像素点R_p,q对应于重组前的像素点P_i,j，

重组后的图像大小为((rounddown(M/T)+1)xT)x((rounddown(N/T)+1)xT)，(rounddown(M/T)+1)xT表示重组后的图像的行数，(rounddown(N/T)+1)表示重组后的图像的列数，0≤p≤(rounddown(M/T)+1)xT‑1，0≤q≤(rounddown(N/T)+1)xT‑1，

重组后的图像中像素点R_p,q对应于重组前的图像中的像素点P_i,j，其中i,j的计算公式为：

i＝(p mod T)x(rounddown(M/T)+1)+rounddown(p/T)当(p mod T)<(M mod T)时，  (3)

i＝(M mod T)x(rounddown(M/T)+1)+((p mod T)‑(M mod T))xrounddown(M/T)+rounddown(p/T)当(p mod T)>＝(M mod T)且p<M时，  (4)

i无有效值，此时R_p,q＝0当p>＝M时，(5)

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