[发明专利]用于编码/解码高分辨率图像的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及编码和解码图像，并且更具体地涉及可以适用于高清晰度（HD）图像的编码方法和执行该编码方法的编码设备、解码方法和执行该解码方法的解码设备。

背景技术

在通常的图像压缩方法中，将一个画面分为多个块，每一个块具有预定大小。使用帧间预测和帧内预测技术来去除在画面之间的冗余，以便提高压缩效率。

由运动补偿预测编码方法表示的帧间预测编码方法通过消除在画面之间的冗余来压缩图像。

在运动补偿预测编码方法中，从位于当前编码的画面之前或之后的至少一个参考画面搜索与当前被编码的块类似的区域，以产生运动向量（MV），该运动向量然后用于运动补偿，由此产生预测块，并且然后，将在所产生的预测块和当前块之间的差值进行离散余弦变换（DCT）并且量化。量化的结果被熵编码和发送。

传统上，对于运动补偿预测，使用具有诸如16×16、8×16或8×8像素的各种大小的宏块，并且对于变换和量化，使用8×8或4×4像素的宏块。

然而，上述的现有块大小不适合于编码具有HD级或更高的高分辨率图像。

用于一般的帧间预测的块大小包括4×4、8×8或16×16像素。

通常，在帧内和帧间预测方法中，选择和使用具有较高编码效率的预测方法。传统的基于块的预测方法仅去除在图像中包括的时间和空间冗余中，其去除提供了比去除另一个更高的编码效率的一种。然而，即使使用帧间和帧内预测方法之一来去除在图像中包括的一种类型的冗余，另一种类型的冗余也仍然存在于图像中，因此不可能有助于编码效率上的提高。

例如，传统的基于块的预测方法对于包括时间和空间冗余两者的图像不大起作用。

而且，上述的基于块的预测方法不适合于编码HD或更高的图像。

具体地说，在要编码的低分辨率小图像的情况下，使用小尺寸的块执行运动预测和补偿，在运动预测的精度和比特率上可能是有效的。然而，在高分辨率大图像的情况下，当以具有16×16或更小的大小的块为单位来进行其运动预测和补偿时，在一个画面中包括的块的数目可能指数地增大，因此导致在编码处理负荷和压缩的数据量上的增加。因此，比特率增大。

而且，当图像的分辨率增大时，没有细节或没有偏差的区域变得更宽，因此，当如在传统方法中使用具有16×16像素的大小的块来进行运动预测和补偿时，编码噪声可能增大。

同时，使用帧间预测来编码图像的方法基于在块之间的像素相关，从诸如在当前帧（或画面）中的上块、左块、左上块和右上块的、已经编码的在当前块周围的块中的像素值来预测像素值，并且发送它们的预测误差。

在帧间预测编码中，在几个预测方向（水平、垂直、对角或平均等）上，选择适合于要编码的图像的特性的最佳预测模式（预测方向）。

在现有的H.264/AVC标准中，在帧间预测编码应用到4×4像素单元块的情况下，在9个预测模式（预测模式0至8）中，每一个4×4像素块选择一种最适当的预测模式，并且，在每4×4像素块的基础上编码所选择的预测模式（预测方向）。而且，在帧间预测编码应用到16×16像素单元块的情况下，在四个预测模式（垂直预测、水平预测、平均预测和平面预测）中，每一个16×16像素块选择一个最适当的预测模式，并且在每16×16像素块的基础上编码所选择的预测模式（预测方向）。

在现有的帧内预测编码中，仅对于M×M正方形类型的对称像素块（M=4、8或16）预定义预定数目的预测方向，以执行帧内预测编码。即，传统上，仅对于帧间预测编码应用M×M大小对称分区，使得正方形类型的对称块被用作用于帧内预测编码的基本单元。

在仅使用现有的对称像素块完成帧内预测编码的情况下，存在提高编码效率的限制，因此需要用于提高编码效率的方法。具体地说，当对于具有高清晰度（HD）或更高分辨率的高分辨率图像时，仅使用对称像素块的帧内预测编码关于提高编码效率具有限制。因此，存在可以提高编码效率的需要。

发明内容

技术问题

本发明的第一目的是提供一种图像编码和解码方法，该方法可以对于具有HD或更高分辨率的高分辨率图像提高编码效率。

本发明的第二目的是提供一种图像编码和解码设备，该设备可以对于具有HD或更高分辨率的高分辨率图像提高编码效率。

本发明的第三目的是提供一种帧内预测编码方法和设备，该方法和设备可以应用到具有HD或更高分辨率的高分辨率图像。

本发明的第四目的是提供一种帧内预测解码方法和设备，该方法和设备可以应用到具有HD或更高分辨率的高分辨率图像。