[发明专利]帧内预测模式编解码方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及多媒体通信领域，尤其涉及帧内预测模式信息的编解码方法和装置。

背景技术

视频和图像编码技术是数字视频和图像这一重要多媒体信息得以被广泛应用的基础和关键。在视频和图像编码中，帧内编码帧不依赖于已编码帧，因而可以被解码器独立解码，具有作为随机访问点和有效防止错误传播等功能。然而采用该方法，帧内编码压缩率很低，编码信息量极大。为了提高编码效率，在进行帧内编码时，可以用当前编码块周围已重建的信息对编码块进行帧内预测，利用图像的空域相关性去除冗余。

在H.264视频编码标准/高级视频编码标准(H.264/Advanced Video Coding，H.264/AVC)以及AVS视频编码标准中，都采用了空域上的帧内预测技术，其针对图像内容中的纹理方向特征，设计了一系列不同的帧内预测模式以适应不同的纹理内容从而达到更为精确的预测效果，但是帧内预测模式信息的编码同时也造成了码率上的额外开销，尤其是在低码率的情况下，帧内预测模式信息将在所有码流信息中占据相当大的比例，此时，对帧内预测模式的高效编码显得尤为重要。

在H.264/AVC中，有三种类型的帧内预测块大小，即I_16x16、I_8x8和I_4x4，对于I_16x16类型，共有4种预测模式，如图1所示，对于I_4x4类型，共用9种预测模式，如图2所示，对于I _x8类型，与I_4x4一样共有9种预测模式，且每种模式的预测方向与I_4x4中与其对应的预测方向是一样的。

对于I_16x16，其预测模式信息可以在码流中的宏块类型(mb_type)信息里所得到，而对于I_8x8和I_4x4的预测模式信息是被独立编码并在码流中进行传输的，编码算法如图3所示。

图3中C为当前被编码的块，B和A分别是当前块C左面和上面的已重建块，ModeA、ModeB、ModeC分别表示块A、B、C的帧内预测模式对应的序号(0-8)。于是，在编码当前块C的预测模式信息ModeC时，先利用其左面的已编码块B和上面的已编码块A的实际编码模式ModeB和ModeA来生成块C的模式预测值，称为最有可能模式(Most Probable Mode，以下简称MPM)，生成方法为：

MPM＝min(ModeA，ModeB)

如果模式预测准确(ModeC＝＝MPM)，即块C确实采用了MPM作为实际预测模式，则在码流中传输1比特“1”作为标识，否则先传输1比特“0”，再传输3比特信息来标识块C实际采用的预测模式值，由于此时ModeC已排除了等于MPM的可能，故只有8种取值可能，可以用3bit表示。

由以上分析可以看出，H.264/AVC对帧内预测模式的编码是比较简单的，并没有充分利用好可用的参考信息，具体表现在以下2个方面：

1)在预测当前块C的编码模式(即生成MPM)时，仅仅利用了块A和块B的预测模式信息，而没有充分利用块A和块B内已重建的像素值信息。

2)当预测失准(即ModeC≠MPM)时，对剩下的8种模式采用了3比特定长编码，没有利用任何上下文信息，也没有考虑剩余8种模式的概率分布。

在H.264/AVC之后，也有一些文献提出了改进的帧内预测模式编码方法。例如索尼公司在最近的国际视频编码标准组会议上的提案JCTVC-A30中提出了一种利用当前块周围已重建像素区域的纹理方向性来预测当前块的纹理方向的技术，但该技术在纹理方向预测失准时，依然采用了H.264/AVC的预测模式编码方法，而没有充分考虑各预测模式的概率分布是不均匀的。

因此，H.264/AVC及现有的一些改进的帧内预测模式编码技术都存在编码性能不够高的问题，而这势必会影响帧内预测整体的编码性能尤其是在低码率应用情况下的编码性能。提高预测模式信息编码效率的关键就在于如何更好地充分利用当前块周围已重建的信息准确判断当前块最有可能的纹理方向，并在预测失准时根据剩余模式的概率分布应用相应的熵编码方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种更高效帧内预测模式编码方法。

为此，本发明提供了一种帧内预测模式编码方法，该方法利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数，根据代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序，根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码。