[发明专利]用于视频编码的自适应几何分割方法和设备

说明书

交叉引用相关申请

本申请要求2006年8月2日提交的美国临时专利申请序号60/834,993 的优先权，其在此整个被引入作为参考。此外，本申请涉及共同转让的、 题为“用于视频解码的自适应几何分割方法和设备(METHODS AND APPARATUS FOR ADAPTIVE GEOMETRIC PARTITIONING FOR VIDEO DECODING)”的、律师签号为PU070128的非临时专利申请，其在此被 引入作为参考，并且随此同时提交。

技术领域

本发明原理一般涉及视频编码和解码，并且尤其涉及用于视频编码和 解码的自适应几何分割方法和设备。

背景技术

大多数视频编码技术都利用预测加残差编码来模拟视频图像。其它方 法也可能将预测作为一个步骤而考虑到信号变换的某一处理中，如当利用 提升方案产生小波变换时(有或没有运动补偿)。基于分块对每一帧执行 预测。即，以树结构将每一帧分割成块或嵌套块集合，然后利用帧内或帧 间预测器加上某种残差编码对每一个块分割进行编码。通过定义网格区来 执行将帧分割成块，网格区通常是遍布全帧的块(被称为宏块)，然后也 可进一步将每个宏块分割成更小的块(也称为子块或子宏块)。典型地， 具有不同纹理、颜色、平滑度和/或不同运动的目标和/或帧区边界上的宏 块，倾向于进一步被分割成子块，以便使宏块编码尽可能的高效，同时得 到尽可能高的客观和/或主观质量。

在最近研究中，树结构已显示出对于图像信息编码是次最优的。这些 研究支持，基于树的图像编码不能对通过规则边缘或轮廓分割的不同区域 进行最优编码(在此，区域被认为具有意义明确且一致的特性，如平坦、 平滑或固定纹理)。该问题起因于以下事实：树结构不能最优地捕获沿边 缘、轮廓或有向纹理而存在的几何冗余。该概念意味着，宏块的自适应树 分割即使优于简单的固定尺寸帧分割，也仍然不足以最优地高效捕获二维 数据中所包括的几何信息以供编码使用。

帧分割是高效视频编码中非常重要的一个过程。最近的视频压缩技 术，如国际标准化组织/国际电工委员会(ISO/IEC)运动图像专家组4 (MPEG-4)第10部分-先进视频编码(AVC)标准/国际电信联盟电信 标准化部(ITU-T)H.264建议(以下称为“MPEG-4 AVC标准”)，使用 基于树的帧分割。这看来比简单的均匀块分割更有效，均匀块分割典型地 用于更早视频编码标准和建议中，如ISO/IEC MPEG-2标准和ITU-T H.263 建议(以下称为“H.263建议”)。然而，基于树的帧分割仍然不能尽可能 高效地对视频信息编码，因为它不能高效地捕获二维数据的几何结构。

在当前主要视频编码中都采用树结构宏块分割。ITU-T H.261建议(以 下称为“H.261建议”)、ISO/IEC MPEG-1标准和ISO/IEC MPEG-2标准 /ITU-T H.263建议(以下称为“MPEG-2标准”)只支持16×16宏块(MB) 分割。ISO/IEC MPEG-4第10部分的AVC标准/ITU-T H.264建议(以下 称为“MPEG-4 AVC标准”)简单描述文件或ITU-T H.263(+)建议都支持 16×16MB的16×16和8×8分块。MPEG-4 AVC标准支持树结构分级宏 块分块。16×16MB可被分割成大小为16×8、8×16或8×8的宏块分块。 8×8分块也被称为子宏块。子宏块可进一步分解为8×4、4×8和4×4 大小的子宏块分块。转到图1，一般用附图标记100来指示MPEG-4 AVC 标准宏块分割集合。尤其是，用附图标记110来指示宏块分块，并且用附 图标记120来指示子宏块分块。在最近研究中，树结构已显示出对于图像 信息编码是次最优的。这些研究当中的一些研究表明，基于树的编码系统 不能对通过规则边缘或轮廓分割的不同区域进行最优编码。

关于该主题的一些先前工作在实验上确定了，需要其它类型的块分 割、而不是简单树分割所提供的块分割，来用于运动补偿。除基于树的块 分割以外，这些技术建议使用某些能够更适合于运动边缘的附加宏块分 块，以供运动估计和补偿之用。