[发明专利]一种用于P帧或B帧的帧内帧间组合预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，具体涉及一种用于帧间预测帧(即P帧或是B帧)的预测方法，可将帧内预测块和帧间预测块相结合得到最终的预测块，增强预测的准确度，从而提升编码效率。

背景技术

在视频编码中，帧内预测和帧间预测是非常有效的工具，可以去除视频序列中的冗余信息。具体来说，帧间预测利用当前帧与其参考帧之间的相关性减小时域冗余，而帧内预测利用空间相邻像素点之间的相似性消除空域冗余。

在现在编码标准中，帧内预测和帧间预测相互独立。帧内预测被用于帧内预测帧(I帧)或是帧间预测帧中的帧内预测块，而帧间预测只能用在帧间预测帧中(前向预测帧P帧或是双向预测帧B帧)。

上述预测技术主要存在的缺陷是：

现有帧内预测和帧间预测方法相互独立，并没有综合考虑帧内预测和帧间预测的优势和缺陷，只是通过编码端决策选择最优的预测模式，无法更好的发挥两种预测方法的优势，因此在一定程度上局限了预测的性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于P帧或B帧的帧内帧间组合预测方法，用以有效地减小预测块失真，提升预测块的预测精度。

本发明提供的技术方案是：

一种用于P帧或B帧的帧内帧间组合预测方法，通过率失真优化(Rate distortion optimization,RDO)决策自适应地选择是否使用该预测方法；本发明中的预测方法使用帧内预测块和帧间预测块加权的方式得到最终的预测块；其中帧内预测块和帧间预测块的加权系数根据两种预测方法的预测失真统计得到；由此能够增加预测精度，提升预测块的编码效率；包括如下步骤：

1)在编码端对每一个编码单元(Coding unit,CU)进行率失真优化，执行如下操作：

11)首先，对一个编码单元(Coding unit,CU)进行帧内预测

12)之后，对该编码单元(Coding unit，CU)进行帧间预测；

13)对帧内预测和帧间预测进行加权平均，得到帧内帧间组合预测块；

14)通过RDO决策确定是否使用帧内帧间组合预测方法；每一个编码单元中均传输1-bit的标记到码流中，用于标识是否使用了帧内帧间组合预测方法；

15)若使用了帧内帧间组合预测方法，则将所用到的帧间预测信息写入码流中。

在帧内帧间组合预测中，帧间预测信息用于产生帧间预测块。所使用的帧间预测模式不同，所需要传输的帧间预测信息也不同。如果在帧内帧间组合预测中使用的帧间预测模式的运动信息是通过导出得到的，则只需要传输导出帧间信息相关的语法元素。如果在帧内帧间组合预测中使用的帧间预测模式的运动信息是通过运动估计得出的，则需要传输相应的运动信息。在帧内帧间组合预测中也可以定义全新的帧间预测模式，用于与帧内预测块相结合，只要将相应的帧间预测信息传输到解码端即可。

2)在解码端一个编码单元读取码流中的1-bit标记，根据标记进行解码；执行如下步骤：

21)首先，对一个编码单元(Coding unit，CU)进行帧内预测

22)根据从码流中读取的1-bit标记确定解码端是否使用帧内帧间组合预测方法；

23)若使用了帧内帧间组合预测方法，则执行以下操作：首先从码流中读取帧间预测信息，并对此编码单元(Coding unit，CU)进行帧间预测，之后对帧内预测和帧间预测进行加权平均，得到帧内帧间组合预测块。最后进行当前编码块(帧内帧间组合预测块)的重建。

24)如果不使用帧内帧间组合预测方法，则直接进行编码块重建。

本发明的核心是对帧内预测块和帧间预测块组合的过程，如式1所示：

P′_comb(x，y)＝W_intra(x，y)·P_intra(x，y)+(1-W_intra(x，y))·P_inter(x，y)(式1)

0≤x，y＜N

其中，P_intra(x，y)和P_inter(x，y)分别为帧内和帧间预测块的像素值，W_intra(x，y)为帧内预测像素值的加权系数。P′_comb(x，y)为进行加权之后的帧内帧间预测组合的像素值；x、y为预测块内的坐标，x＝0表示预测块中的第一列，y＝0表示预测块中的第一行。N为当前预测块尺寸。