[发明专利]一种图像压缩中对帧内移动矢量进行编码和解码的方法

说明书

本发明提供了一种图像压缩中对帧内块匹配的移动矢量进行编码和解码的方法，把移动矢量所在的平面区域划分成3个部分区域，对其中至少一个部分区域，在编码器中将原始移动矢量(x,y)完全一对一地映射成移动矢量(xx,yy)，称为映射后移动矢量，而在解码器中将映射后移动矢量(xx,yy)完全一对一地逆映射成原始移动矢量(xx,yy)，所述映射或逆映射是平移和/或沿一条水平界线的上下对称映射和/或沿一条垂直界线的左右对称映射，所述部分区域内至少存在一部分移动矢量(x,y)和对应的移动矢量(xx,yy)，其水平分量和/或垂直分量满足关系|xx|<|x|和/或|yy|<|y|。

技术领域

本发明涉及一种数字视频压缩编码及解码系统，特别是计算机屏幕图像和视频的编码及解码的方法和装置。

背景技术

随着以远程桌面为典型表现形式的新一代云计算与信息处理模式及平台的发展和普及，多台计算机之间、计算机主机与智能电视、智能手机、平板电脑等其他数字设备之间及各种各类数字设备之间的互联已经成为现实并日趋成为一种主流趋势。这使得服务器端（云）到用户端的实时屏幕传输成为当前的迫切需求。由于需要传输的屏幕视频数据量很大，以平板电脑2048x1536像素分辨率且60帧/秒刷新率的24位真彩色屏幕图像为例，需要传输的数据达每秒2048x1536x60x24=4320兆比特，如此多的数据要想在现实的网络条件下实现实时传输是不可能的，因此对于计算机屏幕图像的有效的数据压缩必不可少。

充分利用计算机屏幕图像的特点，对计算机屏幕图像进行超高效率的压缩，也是最新国际视频压缩标准HEVC（High Efficiency Video Coding）和其他若干国际标准、国内标准、行业标准，如中国数字音视频编解码标准AVS的一个主要目标。

计算机屏幕图像的一个显著特点是同一帧图像内通常会有很多相似甚至完全相同的像素图样（pixel pattern）。例如，计算机屏幕图像中常出现的中文或外文文字，都是由少数几种基本笔划所构成，同一帧图像内可以找到很多相似或相同的笔划。计算机屏幕图像中常见的菜单、图标等，也具有很多相似或相同的图样。现有的图像和视频压缩技术中采用的帧内预测（intra prediction）方式，仅参考相邻的像素样值，无法利用一帧图像中的相似性或相同性来提高压缩效率。现有技术中的帧内运动补偿（intra motioncompensation）方式也称为帧内块复制（intra block copy）方式，用几种固定大小（如4x4，8x8，16x16，32x32，64x64像素）的块来进行帧内块匹配（intra block matching）编码，也不能找到各种不同大小和形状的匹配。而另一种现有技术中的串匹配（string matching）方式，虽然能有效找到各种不同大小和形状的匹配，但却存在复杂度、计算量、存储器读写带宽都较大等问题。因此，必须寻求新的编码工具，既能充分发掘和利用计算机屏幕图像中存在的相似或相同图样，以大幅度提高压缩效果，又把复杂度、计算量、存储器读写带宽等都控制在较小的范围内。

屏幕图像的数字视频信号的自然形式是图像的序列。一幅图像通常是由若干像素组成的矩形区域，如果一个数字视频信号每秒有50幅图像，那么一段30分钟的数字视频信号就是一个由30x60x50＝90000幅图像组成的视频图像序列，有时也简称为视频序列或序列。对数字视频信号进行编码就是对一幅一幅图像进行编码。

在几乎所有视频压缩标准如MPEG-1/2/4，H.264/AVC以及HEVC中，对一幅图像进行编码（以及相应的解码）时，把一幅图像划分成若干块MxM像素的子图像，称为编码块（从解码的角度也就是解码块，统称为编解码块）或“编码单元（Coding Unit简称CU）”，以CU为基本编码单位，对子图像一块一块进行编码。常用的M的大小是4，8，16，32，64。因此，对一个视频图像序列进行编码就是对各个编码单元依次进行编码。在任一时刻，正在编码中的编码块称为当前编码块。同样，解码时也是对各个编码单元依次进行解码，最终重构出整个视频图像序列。在任一时刻，正在解码中的解码块称为当前解码块。当前编码块或当前解码块统称为当前编解码块。