[发明专利]同模式采用不同种类重构像素的图像编码解码方法和装置

说明书

本发明的最基本的技术特征是在对当前编码单元进行编码时，按照一种预先规定的匹配模式，在已经完成编码的历史像素（重构像素）集合中进行搜索，逐个找到多个与当前编码中编码单元的当前像素串（块）相匹配的最优的参考像素串（块）。每个参考像素串（块）用至少匹配位置来表征。历史像素（重构像素）集合至少包括两种种类的重构像素：种类I和种类II。由匹配位置决定采用种类I还是种类II的重构像素作为参考像素。

技术领域

本发明涉及一种数字视频压缩编码及解码系统，特别是包含连续色调图像和非连续色调图像的数字复合图像和视频的编码及解码的方法和装置。

背景技术

 随着云-移动计算、智能网络电视（IPTV）、无线显示连接（WIFI Display等）的发展与普及，多计算机之间、计算机主机与其他数字设备（如智能电视、智能手机、平板电脑等）之间及各种各类数字设备之间的互联已经成为现实并越来越成为一种主流趋势。这使得服务器端（“云”或“云片”）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当前的网络条件下实现实时传输是不可能的，因此有效的数据压缩必不可少。

以计算机屏幕图像为代表的数字复合图像和视频的突出特点是包含文字、图形、线段及自然图像。其中，文字、图形、线段一般由计算机生成，具有非连续色调的特性，而自然图像是由摄像机拍摄得到的，具有连续色调的特性。当前，对自然图像和视频的压缩编码已经比较成熟，有许多既定的标准可采用。这些标准基本采用预测编码与变换编码及量化编码结合的混合编码的框架，但他们对屏幕图像的压缩效果较差，必须寻求更适合于屏幕图像压缩的算法来实现有效压缩。

 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，也是正在制定中的最新国际视频压缩标准HEVC（High Efficiency Video Coding）的一个主要目标。

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，那么一个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按照一定顺序对一幅一幅图像进行编码。在任一时刻，正在编码中的那一幅图像称为当前编码图像。同样，对数字视频信号的压缩码流进行解码就是按照同样顺序对一幅一幅图像的压缩码流进行解码。在任一时刻，正在解码中的那一幅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。

 在几乎所有视频图像编码的国际标准如MPEG-1/2/4，H.264/AVC以及HEVC中，对一幅图像进行编码时，都是把一幅图像划分成若干块M₁xM₂像素的子图像，称为“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M₁或M₂是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。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。

对一幅图像进行编码，就是依次对一个一个CU进行编码。在任一时刻，正在编码中的CU称为当前编码CU。对一幅图像进行解码，也是按照同样的顺序依次对一个一个CU进行解码。在任一时刻，正在解码中的CU称为当前解码CU。当前编码CU或当前解码CU都统称为当前CU。

 在本发明专利申请中，“像素样值”、“像素值”、“样值”是同义词，根据上下文，可以明确是表示“像素”还是表示“一个像素分量” 还是表示“索引（即序号）”或者同时表示三者。如果从上下文不能明确，那么就是同时表示三者。