[发明专利]一种使用块匹配的图像编码以及图像解码的方法和装置

说明书

本发明提供一种图像压缩方法和装置。对编码块进行编码时，在已重构参考像素样值集之中，按照预定的评估准则，搜索得到一个或多个最优匹配块（参考块或预测块）。本发明的图像压缩方法和装置的特征是匹配块（参考块或预测块）与被匹配块（编码块或解码块或重构块）可有重叠部分，匹配块不一定全部都在已重构参考像素样值集之中，即仅匹配块的一部分在已重构参考像素样值集之中。因此，在编码器搜索匹配块以及编码器和解码器用匹配块来复原被匹配块时，必须补全所述匹配块中不在已重构参考像素样值集之中的那部分的像素样值。

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HEVC（High Efficiency Video Coding）、AVS (Audio Video Coding Standard)、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1857 standard等国际标准、国内标准、行业标准的一个主要目标。

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，用几种固定大小（如4x4，8x8，16x16，32x32，64x64像素）的块来进行块匹配（block matching）编码，但固定大小的匹配块必须完全在已重构参考像素样值集之中，因而与正在编码中尚未重构的被匹配块不能重叠，特别当匹配块比较大时，匹配块与被匹配块的对应像素样值之间距离就很远，也就是无法进行距离相近的匹配，大大影响块匹配编码的效率。因此，必须突破现有技术，特别是解决现有匹配编码技术中匹配块与被匹配块不能重叠的难题，以大幅度提高压缩效果。

屏幕图像的数字视频信号的自然形式是图像的序列。一帧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帧图像，那么一段30分钟的数字视频信号就是一个由30x60x50＝90000帧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帧一帧图像进行编码。在任一时刻，正在编码中的那一帧图像称为当前编码图像。同样，对数字视频信号的压缩码流（码流也称为比特流）进行解码就是对一帧一帧图像的压缩码流进行解码。在任一时刻，正在解码中的那一帧图像称为当前解码图像。当前编码图像或当前解码图像都统称为当前图像。