[发明专利]压缩参考帧的视频编码系统

说明书

技术领域

本发明涉及在视频编码系统中存储参考帧的方法。具体而言，本申请概述如下系统，该系统用于在参考帧缓存器中存储参考帧时压缩参考帧，使得可访问参考帧的部分而无需从缓存器取回和解压整个压缩结构。

背景技术

视频编码系统的一个基本方面在于可以通过运用运动预测编码来去除视频成像中的时间冗余度。为此，包括例如MPEG-4(Moving Pictures ExpertsGroup-4，动态图像专家组-4)、H.263、H.261和H.264的视频编码标准利用内部存储缓存器来存储先前重建的(参考)帧。可以参照参考帧上产生的变化来生成后续帧。通常将存储有参考帧的内部存储缓存器称为“参考帧缓存器”。

由于参考帧缓存器的内部存储需求，因此支持一定数量的参考帧成为视频编码系统设计中的限制之一。

针对这一基本问题的一种已知方案是压缩参考帧。具体而言，可以在重建参考帧之后将其压缩并存储在参考帧缓存器中以供后续使用。需要时可以将特定参考帧(或其一部分)解压并用于运动预测编码/解码。

应当认识到，并非所有数据或图像的压缩方法均适用于这一任务。比如Huffman(霍夫曼)数据压缩或者JPEG(Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组)图像编码等方法，这些方法就性质而言较复杂并且可能需要大量计算资源，在编码处理期间尤为如此。此外，这些方法提供的可变压缩速率取决于被编码的数据中的空间冗余量，因此不能保证压缩后的结构适合于可用的存储器。结果，不解压整个图像就无法访问以这种方法编码的图像的部分。由于现代视频编码系统基于将图像划分成称为“宏块”的较小块以用于编码的概念，因而必须解码整个图像来处理宏块个体被视为相当明显的弊端。

结果，在视频编码系统中难以将上述压缩方法用作参考压缩方法。

许多研究者试图减少针对视频编码系统的存储器需求。针对该问题的现有办法涵盖了从相对简单的方法到较为复杂的技术：相对简单的方法例如美国专利5825424，其中使用到更低分辨率的二次采样或者到更低精确度的像素值截取；较为复杂的技术例如专利文献US6272180中说明的利用基于Haar(哈尔)块的2D(二维)小波变换。

对于上文提到的压缩系统，在视频编码系统中为实现参考帧的恒定压缩速率而引入如下漂移，该漂移自身由于解码阶段引入的损失而在重建的画面质量中表现为可见时间循环。尽管简单压缩方法(比如更低分辨率的二次采样)具有计算复杂度低的优点，但其受到漂移较高的弊端的困扰。减少漂移的努力导致该方法繁杂，并且因此导致复杂度明显增加，在编码阶段尤为如此。

发明内容

本申请意图通过在参考帧缓存器中对所存储参考帧使用有损数据压缩，来减少视频编码系统的存储需求。在此提出的参考帧存储方法具有漂移相对较低的优点，该优点尤其适合视频编码系统内的硬件实现。该方法允许实现低计算复杂度、低漂移和50％的恒定压缩速率的系统。一个重要方面在于可访问并解压被压缩的参考帧而无需取回和解压整个帧，这使其特别适合于块结构化的图像数据(例如，在H.264、MPEG-4、H.263等视频编码系统中使用的图像数据)。

因而，本申请提供在随后的详细说明中描述并在独立权利要求中罗列的系统和方法，并在从属权利要求中阐述其有利特征和实施方式。

附图说明

现在将参照附图说明本申请，附图中：

图1图示在可采用根据本申请的压缩装置的视频编码系统中的参考帧存储器的组织，

图2图示由根据本申请的系统进行编码的参考帧中的块如何对应压缩存储器中的字节对，

图3图示根据本申请的编码处理的模式选择阶段，

图4图示根据本申请的编码算法的“字节对编码处理”，

图5图示如本申请中所述的解码处理，

图6图示图3-5的压缩装置可以采用的字节对的示例性格式，

图7图示在图3的编码处理中提取初始块中的哪些样本来形成被压缩的字节对中的颜色样本，

图8参照图7图示用于本申请的编码/解码方法的重建模式，以及

图9图示在图3-5的编码和解码处理中使用的示例性等式。

具体实施方式

下文公开的实施方式被选择作为示例而绝非作为限制。实际上，对所公开实施方式的许多小的改动可适用于具体的实际实现。

如图1中所示，可采用本申请的压缩装置的视频编码系统中的参考帧存储器(RFM)的一般结构包括帧压缩器(1)，该压缩器(1)使用在图3和图4中示出并在下文说明的压缩算法。