專利名稱：圖像編碼方法和裝置以及圖像解碼方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像編碼和解碼技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及一種使用空間預(yù)測(cè)編碼(spatial predictive coding)對(duì)幀內(nèi)圖像的色度分量進(jìn)行編碼的方法和裝置，以及一種對(duì)編碼色度分量進(jìn)行解碼的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在壓縮圖像或活動(dòng)圖像時(shí)，通常將圖像劃分為亮度分量(luminancecomponent)和色度分量(chrominance component)，對(duì)這些分量進(jìn)行編碼。亮度分量和色度分量具有不同的統(tǒng)計(jì)特性。由于人眼對(duì)亮度分量的變化比對(duì)色度分量的變化更加敏感，所以亮度分量的采樣頻率通常是色度分量采樣頻率的兩倍或四倍。色度分量的像素值具有比亮度分量的像素值更少的變化量。
在壓縮活動(dòng)圖像的常用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)中，單幅圖像被劃分為色度分量和亮度分量，然后進(jìn)行編碼。不參考其他圖像對(duì)該圖像進(jìn)行編碼。當(dāng)使用活動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償對(duì)臨時(shí)位于編碼圖像之后的圖像進(jìn)行預(yù)測(cè)編碼時(shí)，才參考該編碼圖像。不參考其他圖像進(jìn)行編碼的圖像稱為幀內(nèi)圖像(intra-image)，參考其他圖像使用活動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償進(jìn)行編碼的圖像稱為幀間圖像(inter-image)。通過(guò)離散余弦變換(DCT)、量化和熵編碼，對(duì)幀內(nèi)圖像和幀間圖像進(jìn)行有損壓縮。這里，由于對(duì)幀內(nèi)圖像不使用時(shí)間預(yù)測(cè)，所以對(duì)幀內(nèi)圖像使用空間預(yù)測(cè)，以便提高壓縮效率。
在根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(ISO/IEC)活動(dòng)圖像專家組(MPEG)-4和國(guó)際電信聯(lián)盟-電信標(biāo)準(zhǔn)(ITU-T)H.263+的活動(dòng)圖像壓縮技術(shù)中，對(duì)幀內(nèi)圖像執(zhí)行空間預(yù)測(cè)時(shí)，定義8×8的像素塊，對(duì)每個(gè)塊執(zhí)行DCT和量化。其次，參考相鄰塊的直流(DC)值和交流(AC)值，對(duì)當(dāng)前塊的DC值和AC值進(jìn)行預(yù)測(cè)編碼，以便提高壓縮效率。
最近，ISO/IEC MPEG和ITU-T視頻編碼專家組(VCEG)組織聯(lián)合視頻小組(Joint Video Team，JVT)開(kāi)發(fā)新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。JVT委員會(huì)的最終提案包含使用空間預(yù)測(cè)編碼壓縮幀內(nèi)圖像的技術(shù)。在該技術(shù)中，用于亮度分量的塊的大小和空間預(yù)測(cè)方法與用于色度分量的那些不同。對(duì)于亮度分量使用4×4或16×16的塊。在使用4×4塊時(shí)，根據(jù)預(yù)測(cè)方向可使用九種預(yù)測(cè)方法。而在使用16×16塊時(shí)，根據(jù)預(yù)測(cè)方向可使用四種預(yù)測(cè)方法。
與對(duì)于亮度分量使用16×16的塊進(jìn)行預(yù)測(cè)相同，對(duì)于色度分量的預(yù)測(cè)使用四種預(yù)測(cè)方法，其中塊的大小為8×8。在圖1A中，“q”表示將被編碼的8×8當(dāng)前塊中的每個(gè)像素值或者是與當(dāng)前塊相鄰的塊中的像素值。相鄰塊中的像素值用于預(yù)測(cè)當(dāng)前塊的像素值。具體地說(shuō)，可以使用DC預(yù)測(cè)方法、垂直預(yù)測(cè)方法、水平預(yù)測(cè)方法和平面預(yù)測(cè)方法。在每種預(yù)測(cè)方法中，在對(duì)當(dāng)前塊的像素值進(jìn)行編碼之前，參考相鄰塊中的邊緣像素值對(duì)當(dāng)前塊中相應(yīng)的像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)。相鄰塊的邊緣分別會(huì)合在當(dāng)前塊的左側(cè)和上部。然后，對(duì)預(yù)測(cè)值即當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值與當(dāng)前塊中相對(duì)應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值(differential value)進(jìn)行編碼。
DC預(yù)測(cè)方法使用參考像素值的平均值。參考圖1B，S0表示像素值q10，q20，q30和q40的平均值。S1表示像素值q50，q60，q70和q80的平均值。S2表示像素值q01，q02，q03和q04的平均值。S3表示像素值q05，q06，q07和q08的平均值。使用平均值S0和S2對(duì)4×4塊A中的像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)。如果僅能參考平均值S0和S2中的一個(gè)，就使用能被參考的平均值S0或S2執(zhí)行預(yù)測(cè)。如果平均值S0和S2都不能被參考，就使用值128進(jìn)行預(yù)測(cè)。使用平均值S1對(duì)4×4塊B中的像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)。如果不能參考平均值S1，就參考平均值S2。如果也不能參考平均值S2，就使用值128進(jìn)行預(yù)測(cè)。使用平均值S3對(duì)4×4塊C中的像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)。如果不能參考平均值S3，就參考平均值S0。如果也不能參考平均值S0，就使用值128進(jìn)行預(yù)測(cè)。使用平均值S1和S3對(duì)4×4塊D中的像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)。如果僅能參考平均值S1和S3中的一個(gè)，就使用能被參考的平均值S1或S3執(zhí)行預(yù)測(cè)。如果平均值S1和S2都不能被參考，就使用值128進(jìn)行預(yù)測(cè)。
在執(zhí)行預(yù)測(cè)編碼時(shí)，對(duì)通過(guò)從當(dāng)前塊中的相應(yīng)像素值“pxy”中減去使用相鄰塊中的像素值產(chǎn)生的預(yù)測(cè)值“pred”而獲得的差值“pxy′”進(jìn)行編碼。例如，當(dāng)能夠使用所有平均值S0至S3時(shí)，用方程式(1)定義使用頻率變換和量化進(jìn)行編碼的差值“pxy′”和取決于像素坐標(biāo)值的預(yù)測(cè)值“pred”。
pxy′＝pxy-pred，
pred＝(S0+S2)/2，1≤x，y≤4，pred＝S1，5≤x≤8，1≤y≤4，pred＝S3，1≤x≤4，5≤y≤8， …(1)pred＝(S1+S3)/2，5≤x，y≤8，與此同時(shí)，在垂直預(yù)測(cè)方法中，使用當(dāng)前塊之上的像素值在垂直方向上執(zhí)行預(yù)測(cè)編碼。換句話說(shuō)，在相同列中的像素具有相同的預(yù)測(cè)值qx0，使用方程式(2)產(chǎn)生將被編碼的差值。
pxy′＝pxy-qx0，1≤x，y≤8， …(2)在水平預(yù)測(cè)方法中，使用當(dāng)前塊左側(cè)的像素值在水平方向上執(zhí)行預(yù)測(cè)編碼。換句話說(shuō)，相同行中的像素具有相同的預(yù)測(cè)值q0y，使用方程式(3)產(chǎn)生將被編碼的差值。
pxy′＝pxy-q0y，1≤x，y≤8， …(3)在平面預(yù)測(cè)方法中，使用參考像素值獲得垂直變化量和水平變化量，使用垂直和水平變化量及參考像素值，根據(jù)平面方程式預(yù)測(cè)當(dāng)前塊中的像素值。換句話說(shuō)，用“predxy”表示當(dāng)前塊中的像素值“pxy”的預(yù)測(cè)值，使用方程式(4)產(chǎn)生預(yù)測(cè)值“predxy”和差值“pxy′”。
pxy′＝pxy-predxy，predxy＝(a+b×(x-3)+c×(y-3))/32，a＝16×(q80+q08)，b＝(17×dH)/32， …(4)c＝(17×dV)/32，dH=Σx′=l4x′×(q4+x′,0-q4-x′,0)]]>dV=Σy′=l4y′×(q0,4+y′-q0,4-y′)]]>這里，dH和dV分別表示水平變化量和垂直變化量。
平面預(yù)測(cè)方法的缺點(diǎn)在于需要進(jìn)行大量的計(jì)算，因?yàn)樾枰?jì)算垂直和水平變化量，以及需要使用平面方程式計(jì)算每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值。
為了表示在編碼過(guò)程中已經(jīng)使用了四種預(yù)測(cè)方法中的哪一種方法，使用可變長(zhǎng)度編碼執(zhí)行熵編碼，以便使用編碼過(guò)程中所使用的預(yù)測(cè)方法來(lái)執(zhí)行解碼過(guò)程中的補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種編碼和解碼方法及其裝置，該方法和裝置在執(zhí)行幀內(nèi)圖像中的色度分量的空間預(yù)測(cè)編碼時(shí)，能夠考慮色度分量的統(tǒng)計(jì)特性，使用少量計(jì)算執(zhí)行有效預(yù)測(cè)。
本發(fā)明還提供一種存儲(chǔ)用于在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行上述編碼和解碼方法的程序代碼的記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種編碼裝置，包含變化量計(jì)算器，使用與當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K中的像素值和與當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中的像素值，計(jì)算相對(duì)于具有預(yù)定大小的塊中將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，輸入圖像的色度分量被劃分到其中；混合預(yù)測(cè)器，根據(jù)垂直和水平變化量將當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并且使用上部參考?jí)K中的像素值和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；差值發(fā)生器，產(chǎn)生當(dāng)前塊中預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值，并使用預(yù)定的編碼方法對(duì)該差值進(jìn)行編碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種編碼裝置，包含混合預(yù)測(cè)器，根據(jù)預(yù)定數(shù)量的預(yù)測(cè)方法，將具有預(yù)定大小的塊中將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，其中輸入圖像的色度分量被劃分到當(dāng)前塊中，并使用與當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K中的像素值和與當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中的像素值，根據(jù)相應(yīng)的預(yù)測(cè)方法產(chǎn)生當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；差值發(fā)生器，產(chǎn)生當(dāng)前塊中對(duì)應(yīng)于相應(yīng)預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值；選擇器，在這些差值中選擇需要最小量編碼比特的差值；和編碼器，使用預(yù)定的編碼方法，對(duì)所選擇的差值和與所選擇的差值相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)方法信息進(jìn)行編碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種編碼裝置，包含選擇器，根據(jù)用戶的輸入，在包括直流預(yù)測(cè)方法、垂直預(yù)測(cè)方法、水平預(yù)測(cè)方法和混合預(yù)測(cè)方法的預(yù)定預(yù)測(cè)方法中選擇一種預(yù)測(cè)方法；預(yù)測(cè)器，根據(jù)所選擇的預(yù)測(cè)方法，使用當(dāng)前塊上面的上部參考?jí)K和當(dāng)前塊左側(cè)的側(cè)部參考?jí)K的像素值中的至少一個(gè)像素值，產(chǎn)生具有預(yù)定大小的塊中將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊中的每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值，輸入圖像的色度分量被劃分到其中；差值發(fā)生器，產(chǎn)生當(dāng)前塊中的預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值；和編碼器，使用預(yù)定的編碼方法對(duì)該差值和所選擇的預(yù)測(cè)方法信息進(jìn)行編碼。
最好是，該預(yù)測(cè)器包括混合預(yù)測(cè)器，該混合預(yù)測(cè)器使用上部和側(cè)部參考?jí)K中相鄰于當(dāng)前塊的像素值，計(jì)算相對(duì)于當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，根據(jù)該垂直變化量和水平變化量將當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并使用上部和側(cè)部參考?jí)K內(nèi)的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種對(duì)編碼圖像的色度分量所產(chǎn)生的位流進(jìn)行解碼以便恢復(fù)該圖像的裝置。該裝置包含解碼器，使用與對(duì)從位流中讀取的信息進(jìn)行編碼相對(duì)應(yīng)的預(yù)定解碼方法，對(duì)以塊為單位的位流中包含的每個(gè)色度分量的差值進(jìn)行解碼；預(yù)測(cè)方法確定器，確定位流中是否包含表示預(yù)測(cè)方法信息的預(yù)測(cè)模式，當(dāng)確定位流中包含預(yù)測(cè)模式時(shí)，就從位流中提取預(yù)測(cè)模式，根據(jù)所提取的預(yù)測(cè)模式確定預(yù)測(cè)方法，當(dāng)確定位流中不包含預(yù)測(cè)模式時(shí)，使用已經(jīng)在當(dāng)前塊之前恢復(fù)的上部參考?jí)K和側(cè)部參考?jí)K中的像素值，計(jì)算相對(duì)于將被恢復(fù)的當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，并且根據(jù)該垂直變化量和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法；預(yù)測(cè)值發(fā)生器，根據(jù)所確定的預(yù)測(cè)方法，產(chǎn)生當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；和預(yù)測(cè)補(bǔ)償器，將預(yù)測(cè)值添加到相對(duì)應(yīng)的差值中，以便恢復(fù)圖像的色度分量。
最好是，當(dāng)根據(jù)垂直和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法時(shí)，預(yù)測(cè)值發(fā)生器將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果在預(yù)定方向上將當(dāng)前塊劃分為多個(gè)區(qū)域，并且使用上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種編碼方法，包含將輸入圖像的色度分量的像素劃分為具有預(yù)定大小的塊；使用與當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K中的像素值和與當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中的像素值，產(chǎn)生相對(duì)于將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量；根據(jù)垂直和水平變化量將當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并且使用上部參考?jí)K中的像素值或者側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；以及產(chǎn)生當(dāng)前塊中的預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值，并且使用預(yù)定的編碼方法對(duì)該差值進(jìn)行編碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種編碼方法，包含將輸入圖像的色度分量的像素劃分為具有預(yù)定大小的塊；根據(jù)預(yù)定數(shù)量的預(yù)測(cè)方法，將要被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并且根據(jù)相應(yīng)的預(yù)測(cè)方法，使用與當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K中的像素值和與當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中的像素值，產(chǎn)生當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；產(chǎn)生當(dāng)前塊中對(duì)應(yīng)于相應(yīng)預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值；以及從差值中選擇需要最少數(shù)量編碼比特的差值，并且使用預(yù)定的編碼方法對(duì)所選擇差值和對(duì)應(yīng)于所選擇差值的預(yù)測(cè)方法信息進(jìn)行編碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種編碼方法，包含將輸入圖像的色度分量的像素劃分為具有預(yù)定大小的塊；根據(jù)用戶的輸入，在直流預(yù)測(cè)方法、垂直預(yù)測(cè)方法、水平預(yù)測(cè)方法和混合預(yù)測(cè)方法中選擇一種預(yù)測(cè)方法；根據(jù)所選擇的預(yù)測(cè)方法，使用與當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K和與當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中像素值中的至少一個(gè)像素值，產(chǎn)生將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；產(chǎn)生當(dāng)前塊中預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值；使用預(yù)定的編碼方法，對(duì)該差值和所選擇的預(yù)測(cè)方法信息進(jìn)行編碼。
最好是，該混合預(yù)測(cè)方法包含使用上部和側(cè)部參考?jí)K中相鄰于當(dāng)前塊的像素值，計(jì)算相對(duì)于該當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，根據(jù)該垂直變化量和水平變化量將當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并使用上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種對(duì)編碼圖像的色度分量所產(chǎn)生的位流進(jìn)行解碼以便恢復(fù)該圖像的方法。該方法包含(a)使用與從位流中讀取的編碼信息相對(duì)應(yīng)的預(yù)定解碼方法，對(duì)以塊為單位的位流中包含的每個(gè)色度分量的差值進(jìn)行解碼；(b)位流中是否包含確定表示預(yù)測(cè)方法信息的預(yù)測(cè)模式，從位流中提取預(yù)測(cè)模式，根據(jù)所提取的預(yù)測(cè)模式確定預(yù)測(cè)方法；(c)當(dāng)確定位流中不包含預(yù)測(cè)模式時(shí)，使用已經(jīng)在當(dāng)前塊之前被恢復(fù)的上部參考?jí)K和側(cè)部參考?jí)K中的像素值，計(jì)算相對(duì)于將被恢復(fù)的當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，根據(jù)該垂直變化量和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法；(d)根據(jù)步驟(b)或(c)中所確定的預(yù)測(cè)方法，產(chǎn)生當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；以及(e)將預(yù)測(cè)值添加到相對(duì)應(yīng)的差值中，以便恢復(fù)圖像的色度分量。
最好是，步驟(c)中確定的預(yù)測(cè)方法包含將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果在預(yù)定方向上將當(dāng)前塊劃分為多個(gè)區(qū)域，使用上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。


通過(guò)參考附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中
圖1A和1B表示色度分量的常用空間預(yù)測(cè)方法；圖2A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像編碼裝置的方框圖；圖2B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像編碼方法的流程圖；圖3A至3D是圖2A所示的色度預(yù)測(cè)編碼單元的優(yōu)選實(shí)施例的簡(jiǎn)略方框圖；圖4A至4D是圖2B所示的色度空間預(yù)測(cè)的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖；圖5A至5H說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明將塊劃分為兩個(gè)區(qū)域以便執(zhí)行色度分量預(yù)測(cè)編碼的方法；圖6A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像解碼裝置的方框圖；圖6B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像解碼方法的流程圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的色度空間預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元的方框圖；圖7B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的色度空間預(yù)測(cè)補(bǔ)償?shù)牧鞒虉D；圖8A和8B是示出對(duì)本發(fā)明的方法和由聯(lián)合視頻小組(JVT)委員會(huì)提案提出的方法進(jìn)行壓縮效率比較的試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖像編碼和解碼裝置及方法。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的編碼裝置的方框圖。該圖像編碼裝置包含輸入單元100，亮度預(yù)測(cè)編碼單元200，色度預(yù)測(cè)編碼單元300，臨時(shí)預(yù)測(cè)編碼單元400，變換/量化單元500和熵編碼單元550。
將參考圖2A和2B描述根據(jù)本發(fā)明的圖像編碼方法和裝置。當(dāng)將要編碼的圖像(例如，一幅活動(dòng)圖像)以幀為單位輸入到輸入單元100時(shí)(S100)，輸入單元100確定該圖像是否是幀內(nèi)圖像或幀間圖像，并在確定該圖像為幀間圖像時(shí)，將該圖像輸出給臨時(shí)預(yù)測(cè)編碼單元400，在確定該圖像為幀內(nèi)圖像時(shí)，將該圖像輸出給亮度預(yù)測(cè)編碼單元200(S110)。
亮度預(yù)測(cè)編碼單元200對(duì)幀內(nèi)圖像中的每個(gè)預(yù)定塊中的亮度分量進(jìn)行編碼(S200)。這里，亮度預(yù)測(cè)編碼單元200使用相鄰塊中的像素值，對(duì)將被編碼的當(dāng)前塊中亮度分量的像素值進(jìn)行空間預(yù)測(cè)，并產(chǎn)生當(dāng)前塊中預(yù)測(cè)像素值與相應(yīng)的亮度分量的真實(shí)像素值之間的差值。
色度預(yù)測(cè)編碼單元300對(duì)幀內(nèi)圖像中色度分量的像素值進(jìn)行空間預(yù)測(cè)，并產(chǎn)生預(yù)測(cè)的像素值與相應(yīng)的色度分量的真實(shí)像素值之間的差值(S300)。下面將詳細(xì)地描述色度預(yù)測(cè)編碼單元300的功能和操作。
接收幀間圖像的臨時(shí)預(yù)測(cè)編碼單元400使用先于當(dāng)前幀內(nèi)圖像輸入的幀內(nèi)圖像或幀間圖像，對(duì)該幀間圖像中的像素值進(jìn)行臨時(shí)預(yù)測(cè)，產(chǎn)生當(dāng)前幀間圖像中每個(gè)預(yù)測(cè)像素值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值，并將該差值輸出給變換/量化單元500(S400)。
變換/量化單元500接收空間預(yù)測(cè)的差值，即，亮度分量的差值和色度分量的差值以及臨時(shí)預(yù)測(cè)的差值，使用變換方法如離散余弦變換(DCT)將預(yù)測(cè)差值變換為頻域值，使用預(yù)定的量化位量化頻域中的預(yù)測(cè)差值，并將量化的預(yù)測(cè)差值輸出給熵編碼單元550(S500)。熵編碼單元550使用熵編碼如霍夫曼編碼或算術(shù)編碼，對(duì)量化的預(yù)測(cè)差值進(jìn)行編碼(S550)。
在參考圖5A至5H描述用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的色度分量預(yù)測(cè)編碼的混合預(yù)測(cè)之后，將參考圖3A至3D和圖4A至4D詳細(xì)地描述色度預(yù)測(cè)編碼單元300和步驟S300，其中圖3A至3D是色度預(yù)測(cè)編碼單元300的優(yōu)選實(shí)施例的簡(jiǎn)略方框圖，圖4A至4D是色度空間預(yù)測(cè)的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。
圖5A至5H說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的色度分量的空間預(yù)測(cè)。在圖5A至5H中，每個(gè)方框和圓圈表示一個(gè)像素。圓形像素表示當(dāng)前塊中的像素，8×8圓形像素組成單個(gè)塊。在每個(gè)8×8塊中執(zhí)行像素值預(yù)測(cè)。方形像素表示與當(dāng)前塊相鄰的塊中的像素，用于預(yù)測(cè)當(dāng)前塊中的像素值。為了描述清楚起見(jiàn)，當(dāng)前塊上方的相鄰塊中的像素是黑色，當(dāng)前塊左側(cè)的相鄰塊中的像素是白色。當(dāng)前塊上方的八個(gè)黑色方形像素的值從左到右變化，用dH表示這些值的變化量。當(dāng)前塊左側(cè)的八個(gè)白色方形像素的值從上到下變化，用dV表示這些值的變化量?？筛鶕?jù)這些變化量dH和dV預(yù)測(cè)當(dāng)前塊中值的變化。
根據(jù)聯(lián)合視頻小組(JVT)委員會(huì)提案提出的平面預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)值具有根據(jù)變化量dH和dV逐漸變化的平面形狀。但是，在實(shí)際圖像中，色度分量值的變化并不大，與值逐漸變化的平面預(yù)測(cè)方法不同，該值的變化是斷續(xù)的。雖然亮度值根據(jù)照明強(qiáng)度或物體與光之間的角度逐漸變化，但是由于物體具有特定的顏色，色度值斷續(xù)變化。
為了在當(dāng)前塊中找到具有這種斷續(xù)變化的區(qū)域，可以如圖5A至5H所示劃分塊。使用當(dāng)前塊上方的黑色方形像素的值預(yù)測(cè)黑色圓形像素的值，使用當(dāng)前塊左側(cè)的白色方形像素的值預(yù)測(cè)白色圓形像素的值。
使用黑色方形像素的值、白色方形像素的值或黑色和白色方形像素值的平均值，來(lái)預(yù)測(cè)每個(gè)陰影圓形像素的值。例如，在圖5B中，使用黑色方形像素的值能夠預(yù)測(cè)直線上方的陰影圓形像素的值，使用白色方形像素的值能夠預(yù)測(cè)直線下方的陰影圓形像素的值。可替換地，分別使用對(duì)應(yīng)于陰影圓形像素位置的黑色方形像素值和白色方形像素值的平均值能夠預(yù)測(cè)陰影圓形像素的值。在此情況下，圖5B和5H所示的方法具有相同的結(jié)果，圖5D和5F所示的方法也具有相同的結(jié)果。
圖5A至5H表示劃分塊的八種方法?？煽紤]兩種方案來(lái)確定使用八種方法中的哪些方法。在第一種方案中，使用全部八種方法，然后在這八種方法的結(jié)果中，使用一種具有最佳結(jié)果的方法。當(dāng)使用第一種方案時(shí)，能夠最小化預(yù)測(cè)誤差。但是，必須將表示在編碼過(guò)程中已經(jīng)使用哪種方法的信息插入到將被編碼的位流中，以便能夠在解碼過(guò)程中使用編碼過(guò)程中所使用的方法。由于該信息要被編碼，將被編碼的位的數(shù)量就增加了。因此，為了實(shí)現(xiàn)最佳壓縮效率，就必須選擇一種能夠使預(yù)測(cè)誤差最小并且編碼時(shí)需要較少比特的方法。
在第二種方案中，在無(wú)需將表示編碼過(guò)程中所使用的方法的信息進(jìn)行編碼的情況下，使用能夠在解碼過(guò)程中獲得的信息來(lái)確定八種方法中的一種特定方法。例如，由于能夠在解碼過(guò)程中獲得與當(dāng)前塊相鄰的塊中的像素值，即方形像素的值，所以能夠使用方形像素的值選擇八種方法中的一種方法。更具體地說(shuō)，能夠使用變化量dH和dV。當(dāng)變化量dH大于變化量dV時(shí)，使用圖5A，5B或5H所示的方法。當(dāng)變化量dV大于變化量dH時(shí)，使用圖5D，5E或5F所示的方法。
與第一種方案相同，能夠?qū)⒈硎驹谌N方法中所選擇的方法的信息插入到將被編碼的位流中?？商鎿Q地，壓能夠使用方形像素的值在三種方法中選擇一種方法。例如，能夠獲得白色方形像素中上面四個(gè)像素值的變化量和白色方形像素中下面四個(gè)像素值的變化量。當(dāng)上面的變化量大于下面的變化量時(shí)，選擇圖5B所示的方法。當(dāng)下面的變化量大于上面的變化量時(shí)，選擇圖5H所示的方法。當(dāng)上面的和下面的變化量幾乎相同時(shí)，選擇圖5A所示的方法。同樣，能夠獲得黑色方形像素中前面四個(gè)像素值的變化量和黑色方形像素中后面四個(gè)像素值的變化量。當(dāng)黑色方形像素中前面四個(gè)像素值的變化量小于黑色方形像素中后面四個(gè)像素值的變化量時(shí)，選擇圖5D所示的方法。當(dāng)前面的變化量大于后面的變化量時(shí)，選擇圖5F所示的方法。當(dāng)兩個(gè)變化量幾乎相同時(shí)，選擇圖5E所示的方法。
此外，將垂直變化量dV與水平變化量dH之間的差值與某閾值進(jìn)行比較。當(dāng)差值不大于閾值時(shí)，就使用圖5C和5G所示的方法之一進(jìn)行預(yù)測(cè)。當(dāng)黑色方形像素值的平均值與白色方形像素值的平均值之間的差值比較大時(shí)，就使用圖5C所示的方法。當(dāng)這兩個(gè)平均值之間的差值較小時(shí)，就使用圖5G所示的方法。
在使用全部八種方法時(shí)，就需要進(jìn)行大量的計(jì)算。為了減少計(jì)算量，可減少預(yù)測(cè)所使用的方法的數(shù)量。例如，在沒(méi)有獲得變化量dV和dH時(shí)，僅使用圖5C所示的方法。在另一種情況下，當(dāng)變化量dH大于變化量dV時(shí)，使用圖5A所示的方法，當(dāng)變化量dV大于dH變化量時(shí)，使用圖5E所示的方法。在另一種情況下，當(dāng)使用黑色方形像素和白色方形像素值的平均值作為陰影圓形像素的值時(shí)，圖5B和5H所示的方法具有相同的結(jié)果，圖5D和5F所示的方法具有相同的結(jié)果。因此，當(dāng)排除圖5G所示的方法時(shí)，可使用方法的總數(shù)就減少為五種。
相反，當(dāng)添加較多方向的直線或考慮直線劃分塊的其他形狀時(shí)，可定義更多的方法。即使如此，也能夠使用上述兩種方案確定使用哪種方法。
當(dāng)使用黑色或白色方形像素的值預(yù)測(cè)當(dāng)前塊中的像素值時(shí)，使用相同列或行中白色或黑色方形像素的值作為當(dāng)前塊中的像素是最簡(jiǎn)單的方法?？商鎿Q地，也可使用相同列或行中白色或黑色方形像素的左側(cè)和右側(cè)的像素值作為當(dāng)前塊中的像素。根據(jù)直線劃分當(dāng)前塊的方向，可使用平行于該直線的白色或黑色方形像素?？梢酝瑫r(shí)使用與當(dāng)前塊直接相鄰的像素和與直接相鄰于當(dāng)前塊的像素相鄰的像素。
圖3A和4A分別示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的色度預(yù)測(cè)編碼單元300和色度預(yù)測(cè)編碼(S300)。根據(jù)第一實(shí)施例的色度預(yù)測(cè)編碼單元300包含變化量計(jì)算器302，混合預(yù)測(cè)器304和差值發(fā)生器306。
當(dāng)將幀內(nèi)圖像的色度分量輸入給色度預(yù)測(cè)編碼單元300時(shí)，如上所述，變化量計(jì)算器302使用與當(dāng)前塊相鄰的參考?jí)K中的像素值，計(jì)算當(dāng)前塊中像素值的水平變化量和垂直變化量，并將垂直變化量和水平變化量輸出給混合預(yù)測(cè)器304(S302)。
該混合預(yù)測(cè)器304比較水平變化量和垂直變化量以能確定一種混合預(yù)測(cè)方法，根據(jù)確定的混合預(yù)測(cè)方法產(chǎn)生當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值，并將該預(yù)測(cè)值輸出給差值發(fā)生器306(S304)。
更具體地說(shuō)，混合預(yù)測(cè)器304確定垂直變化量和水平變化量之間的差值是否小于預(yù)定的閾值。當(dāng)確定兩個(gè)變化量之間的差值小于預(yù)定的閾值時(shí)，如上所述，根據(jù)平均像素值的大小使用圖5C或5G所示的方法執(zhí)行預(yù)測(cè)。但是，當(dāng)確定兩個(gè)變化量之間的差值不小于預(yù)定的閾值時(shí)，如上所述，如果水平變化量大于垂直變化量，就使用圖5A，5B和5H所示的方法之一進(jìn)行預(yù)測(cè)，如果垂直變化量大于水平變化量，就使用圖5D，5E和5F所示的方法之一進(jìn)行預(yù)測(cè)。上面已經(jīng)描述了在三種方法中選擇一種方法的方案。
差值發(fā)生器306從幀內(nèi)圖像中每個(gè)色度分量的相應(yīng)的真實(shí)像素值中減去每個(gè)預(yù)測(cè)值以便產(chǎn)生差值，并將該差值輸出給變換/量化單元500(S306)。
圖3B和4B分別示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的色度預(yù)測(cè)編碼單元300和色度預(yù)測(cè)編碼(S300)。根據(jù)第二實(shí)施例的色度預(yù)測(cè)編碼單元300包含混合預(yù)測(cè)器312，差值發(fā)生器314和選擇器316。
混合預(yù)測(cè)器312通過(guò)執(zhí)行圖5A至5H所示的八種方法或預(yù)定數(shù)量的預(yù)測(cè)方法，產(chǎn)生色度分量的輸入塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值，并將對(duì)應(yīng)于相應(yīng)預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)值輸出給差值發(fā)生器314(S312)。
差值發(fā)生器314從幀內(nèi)圖像的色度分量的相應(yīng)真實(shí)像素值中減去對(duì)應(yīng)于相應(yīng)預(yù)測(cè)方法的每個(gè)預(yù)測(cè)值，以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于相應(yīng)預(yù)測(cè)方法的差值，并將該差值輸出給選擇器316(S314)。
選擇器316在這些差值中選擇將被編碼的數(shù)據(jù)量最少的差值和對(duì)應(yīng)于所選擇差值的預(yù)測(cè)方法，并將所選擇的差值和預(yù)測(cè)方法輸出給變換/量化單元500(S316)。選擇器316能夠使用各種方案選擇預(yù)測(cè)方法和差值。在最簡(jiǎn)單的方案中，選擇當(dāng)前塊中所有像素的差值絕對(duì)值之和最小的預(yù)測(cè)方法和對(duì)應(yīng)于該預(yù)測(cè)方法的差值。熵編碼單元550對(duì)所選擇的預(yù)測(cè)方法和量化的差值的信息進(jìn)行編碼，并將該信息插入到輸出位流中。
圖3C和4C分別示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的色度預(yù)測(cè)編碼單元300和色度預(yù)測(cè)編碼(S300)。根據(jù)第三實(shí)施例的色度預(yù)測(cè)編碼單元300包含選擇器320，直流(DC)預(yù)測(cè)器332，垂直預(yù)測(cè)器334，水平預(yù)測(cè)器336，混合預(yù)測(cè)器338和差值發(fā)生器340?；旌项A(yù)測(cè)器338由圖3A和3B所示的混合預(yù)測(cè)器304和3 12之一來(lái)實(shí)現(xiàn)。選擇器320接收幀內(nèi)圖像的色度分量，在DC預(yù)測(cè)方法，垂直預(yù)測(cè)方法，水平預(yù)測(cè)方法和混合預(yù)測(cè)方法中選擇一種將對(duì)色度分量執(zhí)行的空間預(yù)測(cè)方法，并將色度分量輸出給對(duì)應(yīng)于所選擇的預(yù)測(cè)方法的單元(S322)。選擇器320可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定或用戶當(dāng)前輸入的值，或者根據(jù)輸入圖像的特性，來(lái)簡(jiǎn)單地選擇預(yù)測(cè)方法。
從選擇器320接收色度分量的DC預(yù)測(cè)器332，垂直預(yù)測(cè)器334，水平預(yù)測(cè)器336或混合預(yù)測(cè)器338根據(jù)其預(yù)測(cè)方法產(chǎn)生每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值，并將該預(yù)測(cè)值輸出給差值發(fā)生器340(S324)。差值發(fā)生器340從色度分量的相應(yīng)真實(shí)的像素值中減去預(yù)測(cè)值以便產(chǎn)生差值，并將該差值和預(yù)測(cè)方法信息輸出給變換/量化單元500(S326)。上面已經(jīng)描述了由DC預(yù)測(cè)器332執(zhí)行的DC預(yù)測(cè)方法，由垂直預(yù)測(cè)器334執(zhí)行的垂直預(yù)測(cè)方法和由水平預(yù)測(cè)器336執(zhí)行的水平預(yù)測(cè)方法。上面也已經(jīng)參考圖5A至5H描述了由混合預(yù)測(cè)器338執(zhí)行的混合預(yù)測(cè)方法。
因此，根據(jù)第三實(shí)施例產(chǎn)生的位流包含色度分量的編碼差值和所選擇的預(yù)測(cè)方法的信息。此外，當(dāng)選擇混合預(yù)測(cè)方法并且使用根據(jù)第二實(shí)施例的混合預(yù)測(cè)器時(shí)，位流中也包含有關(guān)從多種混合預(yù)測(cè)方法中選擇的混合預(yù)測(cè)方法的信息。
圖3D和4D分別示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的色度預(yù)測(cè)編碼單元300和色度預(yù)測(cè)編碼(S300)。根據(jù)第四實(shí)施例的色度預(yù)測(cè)編碼單元300包含DC預(yù)測(cè)器352，垂直預(yù)測(cè)器354，水平預(yù)測(cè)器356，混合預(yù)測(cè)器358和差值發(fā)生器360和選擇器370?；旌项A(yù)測(cè)器358由圖3A和3B所示的混合預(yù)測(cè)器304和312之一來(lái)實(shí)現(xiàn)。將幀內(nèi)圖像的色度分量輸入給所有DC預(yù)測(cè)器352，垂直預(yù)測(cè)器354，水平預(yù)測(cè)器356和混合預(yù)測(cè)器358，每個(gè)預(yù)測(cè)器使用其預(yù)測(cè)方法產(chǎn)生每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值，并將該預(yù)測(cè)值輸出給差值發(fā)生器360(S332)。
差值發(fā)生器360從幀內(nèi)圖像的色度分量的相應(yīng)真實(shí)像素值中減去每個(gè)預(yù)測(cè)器352，354，356和358的預(yù)測(cè)值，以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于相應(yīng)預(yù)測(cè)方法的差值，并將這些差值輸出給選擇器370(S334)。選擇器370將差值中將被編碼的數(shù)據(jù)量最少的差值和對(duì)應(yīng)于所選擇差值的預(yù)測(cè)方法輸出給變換/量化單元500(S336)。選擇器370可使用圖3B中所示的選擇器316的使用的選擇方案。
因此，根據(jù)第四實(shí)施例產(chǎn)生的位流包含色度分量的編碼差值和有關(guān)所選擇的預(yù)測(cè)方法的信息。此外，當(dāng)選擇混合預(yù)測(cè)方法并且使用根據(jù)第二實(shí)施例的混合預(yù)測(cè)器時(shí)，位流中也包含有關(guān)從多種混合預(yù)測(cè)方法中選擇的混合預(yù)測(cè)方法的信息。
已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明第一至第四實(shí)施例的圖像編碼裝置和方法。下面將描述對(duì)使用上述編碼方法編碼的圖像進(jìn)行解碼的裝置和方法。
圖6A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像解碼裝置的方框圖。該圖像解碼裝置包含熵解碼單元600，去量化(dequantization)/逆變換單元630，臨時(shí)預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元650，亮度空間預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元680，色度空間預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元700和輸出單元800。
圖6B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像解碼方法的流程圖。參考圖6A和6B，熵解碼單元600接收通過(guò)編碼圖像所獲得的位流，使用與編碼過(guò)程中所使用的熵編碼方法相對(duì)應(yīng)的熵解碼方法，對(duì)位流進(jìn)行解碼以便產(chǎn)生量化值，將該量化值輸出給去量化/逆變換單元630(S600)。
去量化/逆變換單元630使用從位流的標(biāo)題中讀取的預(yù)定量化比特編號(hào)(bit number)，對(duì)熵解碼單元600輸出的量化值進(jìn)行去量化，并使用與編碼過(guò)程中所使用的頻率變換相對(duì)應(yīng)的逆變換方法如反DCT(IDCT)，將頻域值逆變換為時(shí)域值，以便產(chǎn)生圖像中每個(gè)像素的差值(S630)。此外，去量化/逆變換單元630確定產(chǎn)生的差值是否是用于幀內(nèi)圖像，當(dāng)確定該差值是用于幀內(nèi)圖像時(shí)，就將該差值輸出給亮度空間預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元680，當(dāng)確定該差值是用于幀間圖像時(shí)，就將該差值輸出給臨時(shí)預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元650(S635.)。
臨時(shí)預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元650參考當(dāng)前解碼的幀內(nèi)圖像和預(yù)先解碼的幀內(nèi)圖像，產(chǎn)生當(dāng)前圖像中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值，并且將每個(gè)預(yù)測(cè)值和從去量化/逆變換單元630接收到的相應(yīng)差值相加，由此恢復(fù)當(dāng)前圖像(S650)。
與此同時(shí)，亮度空間預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元680接收幀內(nèi)圖像的亮度分量的差值，使用從位流中讀取的預(yù)測(cè)方法產(chǎn)生亮度分量的每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值，并將每個(gè)預(yù)測(cè)值和從去量化/逆變換單元630接收到的相應(yīng)差值相加，由此恢復(fù)當(dāng)前圖像的亮度分量(S680)。
色度空間預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元700接收幀內(nèi)圖像的色度分量的差值，補(bǔ)償該差值以便恢復(fù)色度分量，并將恢復(fù)的色度分量輸出給輸出單元800(S700)。
輸出單元800將恢復(fù)的亮度分量和恢復(fù)的色度分量進(jìn)行組合，以便輸出恢復(fù)圖像(S800)。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的色度空間預(yù)測(cè)補(bǔ)償單元700的方框圖。圖7B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的色度空間預(yù)測(cè)補(bǔ)償(S700)的流程圖。
預(yù)測(cè)方法確定器720接收色度分量的解碼差值，設(shè)法從位流中提取有關(guān)預(yù)測(cè)方法的信息(下文稱為“預(yù)測(cè)模式”)(S722)。
當(dāng)已經(jīng)采用根據(jù)第一實(shí)施例的圖像編碼方法和裝置對(duì)色度分量進(jìn)行編碼時(shí)，預(yù)測(cè)模式就不存在了。在這種情況下，預(yù)測(cè)方法確定器720使用已經(jīng)先于當(dāng)前塊解碼的并且位于當(dāng)前塊上方和左側(cè)的塊中的像素值，計(jì)算將被解碼的當(dāng)前塊的變化量(S724)。此后，預(yù)測(cè)方法確定器720在圖5A至5H所示的預(yù)測(cè)方法中選擇一種方法或者根據(jù)該變化量選擇預(yù)定的預(yù)測(cè)方法(S726)。
當(dāng)位流中包含預(yù)測(cè)方法時(shí)，預(yù)測(cè)方法確定器720就提取和分析預(yù)測(cè)模式，并確定編碼過(guò)程中所使用的預(yù)測(cè)(S728)。
預(yù)測(cè)值發(fā)生器740根據(jù)所確定的與用于編碼色度分量的方式相同的預(yù)測(cè)方法，使用預(yù)先解碼的塊產(chǎn)生將被解碼的當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值，并將該預(yù)測(cè)值輸出給預(yù)測(cè)補(bǔ)償器760(S740)。預(yù)測(cè)值發(fā)生器740所使用的預(yù)測(cè)方法是DC預(yù)測(cè)方法，垂直預(yù)測(cè)方法，水平預(yù)測(cè)方法或混合預(yù)測(cè)方法中的一種。
預(yù)測(cè)補(bǔ)償器760將預(yù)測(cè)值添加到解碼色度分量的每個(gè)相應(yīng)像素的差值中，以便恢復(fù)幀內(nèi)圖像的色度分量(S760)。
圖8A和8B是示出將本發(fā)明的方法和由JVT委員會(huì)提案提出的方法進(jìn)行比較的試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。在本發(fā)明中，將變化量dH和dV進(jìn)行相互比較，僅使用圖5A和5E所示的兩種方法，并且使用與當(dāng)前塊中的像素相同列或行中的白色或黑色方形像素的值產(chǎn)生當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值。可使用根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測(cè)方法來(lái)代替JVT委員會(huì)提案提出的方法中的平面預(yù)測(cè)方法替換。當(dāng)將本發(fā)明與JVT委員會(huì)提案提出的平面預(yù)測(cè)方法進(jìn)行比較時(shí)，平面預(yù)測(cè)方法需要對(duì)每個(gè)塊執(zhí)行323次加法，130次乘法和67次移位操作，而本發(fā)明僅需一次條件操作。因此，本發(fā)明僅需要少量的計(jì)算，并且如圖8A和8B所示，利用色度分量的統(tǒng)計(jì)特性顯示出比常用的技術(shù)更好的性能。
在JVT委員會(huì)的提案中，使用可變長(zhǎng)度編碼對(duì)表示用于每個(gè)8×8塊的色度預(yù)測(cè)方法的信息進(jìn)行編碼。在本發(fā)明中，使用固定長(zhǎng)度編碼，由于考慮選擇DC，垂直和水平預(yù)測(cè)方法以及本發(fā)明的方法可能性時(shí)，固定長(zhǎng)度編碼顯示出比可變長(zhǎng)度編碼更好的壓縮性能。可替換地，使用有關(guān)相鄰參考?jí)K的信息確定用于當(dāng)前塊的預(yù)測(cè)方法，以便能夠在無(wú)需對(duì)表示編碼過(guò)程中所使用的預(yù)測(cè)方法的信息進(jìn)行編碼的情況下，在解碼過(guò)程中使用該預(yù)測(cè)方法。
如上所述，本發(fā)明利用色度分量的統(tǒng)計(jì)特性，提供一種簡(jiǎn)單有效的對(duì)幀內(nèi)圖像的色度分量進(jìn)行空間和預(yù)測(cè)編碼的預(yù)測(cè)方法，其中色度分量的顏色不是逐漸變化的而是在不同的區(qū)域中斷續(xù)地變化。
本發(fā)明能夠作為記錄在計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上的并且能被計(jì)算機(jī)讀取的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)可以是任何類(lèi)型的介質(zhì)，其上記錄了能被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)，例如ROM，RAM，CD-ROM，磁帶，軟盤(pán)或光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。本發(fā)明還可作為載波(例如，通過(guò)Internet傳送的載波)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？商鎿Q地，可以在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中發(fā)布計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，以便本發(fā)明能夠被實(shí)現(xiàn)為一種存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)中并且能夠在計(jì)算機(jī)中讀取和執(zhí)行的代碼。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)ι确至窟M(jìn)行有效地預(yù)測(cè)編碼，以便提高壓縮效率。此外，由于不需要加法或乘法，就減少了計(jì)算量。從而縮短了編碼和解碼所需的時(shí)間。
在附圖和說(shuō)明書(shū)中，使用特定的術(shù)語(yǔ)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該理解僅在描述意義上使用這些術(shù)語(yǔ)，而且這樣的描述性術(shù)語(yǔ)不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的任何限制。因此，很顯然，在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍和實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可對(duì)實(shí)施例做出各種改變。本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求來(lái)限定的。
權(quán)利要求
1.一種編碼方法，包括(a)將輸入圖像的色度分量的像素劃分為具有預(yù)定大小的塊；(b)使用與當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K中的像素值和與當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中的像素值，產(chǎn)生相對(duì)于將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量；(c)根據(jù)所述垂直和水平變化量，將所述當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并且使用所述上部參考?jí)K中的像素值或者所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值，產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；和(d)產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中的預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值，并且使用預(yù)定的編碼方法對(duì)所述差值進(jìn)行編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的編碼方法，其中，步驟(c)包括將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的編碼方法，其中，步驟(c)包括當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述上部區(qū)域中的像素值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述下部區(qū)域中的像素值。
4.如權(quán)利要求2所述的編碼方法，其中，步驟(c)包括當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域、中部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述上部區(qū)域中的像素值，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述下部區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述中部區(qū)域中的像素值。
5.如權(quán)利要求4所述的編碼方法，其中，所述中部區(qū)域中的每個(gè)像素值被預(yù)測(cè)為所述上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值，所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素對(duì)應(yīng)于所述中部區(qū)域中像素的位置并且與所述當(dāng)前塊相鄰。
6.如權(quán)利要求2所述的編碼方法，其中，步驟(c)包括當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第二區(qū)域中的像素值。
7.如權(quán)利要求2所述的編碼方法，其中，步驟(c)包括當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的第一區(qū)域中的像素值，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第三區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第二區(qū)域中的像素值。
8.如權(quán)利要求7所述的編碼方法，其中，所述第二區(qū)域中的每個(gè)像素值被預(yù)測(cè)為所述上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值，所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素對(duì)應(yīng)于所述中部區(qū)域中像素的位置并且與所述當(dāng)前塊相鄰。
9.如權(quán)利要求1所述的編碼方法，其中，步驟(c)包括(c1)產(chǎn)生水平變化量和垂直變化量之間的差值，并將所述差值與第一閾值進(jìn)行比較；(c2)當(dāng)所述差值小于所述第一閾值時(shí)，獲取所述上部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值的平均值和所述側(cè)部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值的平均值，并獲取兩個(gè)平均值之間的差值；和(c3)當(dāng)所述兩個(gè)平均值之間的差值大于第二閾值時(shí)，定義從所述當(dāng)前塊的邊緣頂端開(kāi)始到所述側(cè)部參考?jí)K的穿過(guò)所述當(dāng)前塊的對(duì)角線，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線上方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線下方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
10.如權(quán)利要求9所述的編碼方法，其中，步驟(c3)包括使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值，產(chǎn)生對(duì)角線上每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值。
11.一種編碼方法，包括(a)將輸入圖像的色度分量的像素劃分為具有預(yù)定大小的塊；(b)根據(jù)預(yù)定數(shù)量的預(yù)測(cè)方法，將要被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并且根據(jù)相應(yīng)的預(yù)測(cè)方法，使用與所述當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K中的像素值和與所述當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中的像素值，產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；(c)產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中對(duì)應(yīng)于相應(yīng)預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值；和(d)在所述差值中選擇需要最少數(shù)量的編碼比特的差值，并且使用預(yù)定的編碼方法，對(duì)所選擇差值和對(duì)應(yīng)于所選擇差值的預(yù)測(cè)方法信息進(jìn)行編碼。
12.如權(quán)利要求11所述的編碼方法，其中，步驟(b)包括將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述上部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述下部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值。
13.如權(quán)利要求11所述的編碼方法，其中，步驟(b)包括將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述第二區(qū)域中的像素值。
14.如權(quán)利要求11所述的編碼方法，其中，步驟(b)包括將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域、中部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述上部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述下部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述相應(yīng)上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值產(chǎn)生所述中部區(qū)域中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值。
15.如權(quán)利要求11所述的編碼方法，其中，步驟(b)包括將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述第三區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述第二區(qū)域中的預(yù)測(cè)值。
16.如權(quán)利要求11所述的編碼方法，其中，步驟(b)包括使用從所述當(dāng)前塊的邊緣頂端開(kāi)始到所述側(cè)部參考?jí)K的穿過(guò)所述當(dāng)前塊的對(duì)角線將所述當(dāng)前塊劃分為兩個(gè)區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線上方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線下方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
17.一種編碼方法，包括(a)將輸入圖像的色度分量的像素劃分為具有預(yù)定大小的塊；(b)根據(jù)用戶的輸入，在直流預(yù)測(cè)方法、垂直預(yù)測(cè)方法、水平預(yù)測(cè)方法和混合預(yù)測(cè)方法中選擇一種預(yù)測(cè)方法；(c)根據(jù)所選擇的預(yù)測(cè)方法，使用與所述當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K和與所述當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K的像素值中的至少一個(gè)像素值，產(chǎn)生將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；(d)產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值；和(e)使用預(yù)定的編碼方法，對(duì)所述差值和所選預(yù)測(cè)方法的信息進(jìn)行編碼。
18.如權(quán)利要求17所述的編碼方法，其中，所述混合預(yù)測(cè)方法包括使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值，計(jì)算相對(duì)于所述當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，根據(jù)所述垂直變化量和水平變化量將所述當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
19.如權(quán)利要求18所述的編碼方法，其中，所述混合預(yù)測(cè)方法包括將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述上部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述下部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值。
20.如權(quán)利要求18所述的編碼方法，其中，所述混合預(yù)測(cè)方法包括將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述第二區(qū)域中的預(yù)測(cè)值。
21.一種對(duì)編碼圖像的色度分量所產(chǎn)生的位流進(jìn)行解碼以便恢復(fù)所述圖像的方法，所述方法包括(a)使用與從所述位流中讀取的編碼信息相對(duì)應(yīng)的預(yù)定解碼方法，對(duì)以塊為單位的位流中包含的每個(gè)色度分量的差值進(jìn)行解碼；(b)確定所述位流中是否包含表示預(yù)測(cè)方法信息的預(yù)測(cè)模式，從所述位流中提取預(yù)測(cè)模式，根據(jù)所提取的預(yù)測(cè)模式確定預(yù)測(cè)方法；(c)當(dāng)確定所述位流中不包含預(yù)測(cè)模式時(shí)，使用已經(jīng)在當(dāng)前塊之前恢復(fù)的上部參考?jí)K和側(cè)部參考?jí)K中的像素值，計(jì)算相對(duì)于將被恢復(fù)的當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，根據(jù)垂直變化量和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法；(d)根據(jù)在步驟(b)或(c)中確定的預(yù)測(cè)方法，產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；和(e)將所述預(yù)測(cè)值添加到相對(duì)應(yīng)的差值中以便恢復(fù)圖像的色度分量。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，在步驟(c)中確定的預(yù)測(cè)方法包括將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果將所述當(dāng)前塊在預(yù)定方向上劃分為多個(gè)區(qū)域，使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，在步驟(c)中確定的預(yù)測(cè)方法包括當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述上部區(qū)域中的像素值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述下部區(qū)域中的像素值。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，在步驟(c)中確定的預(yù)測(cè)方法包括當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域、中部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述上部區(qū)域中的像素值，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述下部區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述中部區(qū)域中的像素值。
25.如權(quán)利要求24所述的編碼方法，其中，所述中部區(qū)域中的每個(gè)像素值被預(yù)測(cè)為所述上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值，所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素對(duì)應(yīng)于所述中部區(qū)域中像素的位置并且與所述當(dāng)前塊相鄰。
26.如權(quán)利要求22所述的編碼方法，其中，在步驟(c)中確定的預(yù)測(cè)方法包括當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第二區(qū)域中的像素值。
27.如權(quán)利要求22所述的編碼方法，其中，在步驟(c)中確定的預(yù)測(cè)方法包括當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的像素值，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第三區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第二區(qū)域中的像素值。
28.如權(quán)利要求27所述的編碼方法，其中，所述第二區(qū)域中的每個(gè)像素值被預(yù)測(cè)為所述上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值，所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素對(duì)應(yīng)于所述中部區(qū)域中像素的位置并且與所述當(dāng)前塊相鄰。
29.如權(quán)利要求22所述的編碼方法，其中，在步驟(c)中確定的預(yù)測(cè)方法包括當(dāng)垂直變化量和水平變化量之間的差值小于第一閾值時(shí)，獲取所述上部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值的平均值和所述側(cè)部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值的平均值，當(dāng)兩個(gè)平均值之間的差值大于第二閾值時(shí)，定義從所述當(dāng)前塊的邊緣頂端開(kāi)始到所述側(cè)部參考?jí)K的穿過(guò)所述當(dāng)前塊的對(duì)角線，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線上方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線下方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
30.一種存儲(chǔ)用于在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的編碼方法的程序代碼的記錄介質(zhì)，所述程序代碼能夠在所述計(jì)算機(jī)中被讀取。
31.一種存儲(chǔ)用于在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行如權(quán)利要求11所述的編碼方法的程序代碼的記錄介質(zhì)，所述程序代碼能夠在所述計(jì)算機(jī)中被讀取。
32.一種存儲(chǔ)用于在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行如權(quán)利要求17所述的編碼方法的程序代碼的記錄介質(zhì)，所述程序代碼能夠在所述計(jì)算機(jī)中被讀取。
33.一種存儲(chǔ)用于在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行如權(quán)利要求21所述的編碼方法的程序代碼的記錄介質(zhì)，所述程序代碼能夠在所述計(jì)算機(jī)中被讀取。
34.一種編碼裝置，包括變化量計(jì)算器，使用與當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K中的像素值和與當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中的像素值，計(jì)算相對(duì)于具有預(yù)定大小的塊中將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，輸入圖像的色度分量被劃分到其中；混合預(yù)測(cè)器，根據(jù)垂直和水平變化量將所述當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值或所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值，產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；差值發(fā)生器，產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值，并使用預(yù)定的編碼方法對(duì)所述差值進(jìn)行編碼。
35.如權(quán)利要求34所述的編碼裝置，其中，所述混合預(yù)測(cè)器將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域。
36.如權(quán)利要求35所述的編碼裝置，其中，當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，所述混合預(yù)測(cè)器將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述上部區(qū)域中的像素值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述下部區(qū)域中的像素值。
37.如權(quán)利要求35所述的編碼裝置，其中，當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，所述混合預(yù)測(cè)器將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域、中部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述上部區(qū)域中的像素值，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述下部區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述中部區(qū)域中的像素值。
38.如權(quán)利要求37所述的編碼裝置，其中，所述中部區(qū)域中的每個(gè)像素值被預(yù)測(cè)為所述上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值，所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素對(duì)應(yīng)于所述中部區(qū)域中像素的位置并且與所述當(dāng)前塊相鄰。
39.如權(quán)利要求35所述的編碼裝置，其中，當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，所述混合預(yù)測(cè)器將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第二區(qū)域中的像素值。
40.如權(quán)利要求35所述的編碼方法，其中，當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，所述混合預(yù)測(cè)器將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的像素值，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第三區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第二區(qū)域中的像素值。
41.如權(quán)利要求40所述的編碼裝置，其中，所述第二區(qū)域中的每個(gè)像素值被預(yù)測(cè)為所述上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值，所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素對(duì)應(yīng)于所述中部區(qū)域中像素的位置并且與所述當(dāng)前塊相鄰。
42.如權(quán)利要求34所述的編碼裝置，其中，所述混合預(yù)測(cè)器包括比較器，產(chǎn)生水平變化量與垂直變化量之間的差值，并將所述差值與第一閾值進(jìn)行比較，當(dāng)水平變化量與垂直變化量之間的差值小于所述第一閾值時(shí)，獲取所述上部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值的平均值和所述側(cè)部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值的平均值，并且獲取所述兩個(gè)平均值之間的差值；和預(yù)測(cè)值發(fā)生器，當(dāng)所述兩個(gè)平均值之間的差值大于第二閾值時(shí)，定義從所述當(dāng)前塊的邊緣頂端開(kāi)始到所述側(cè)部參考?jí)K的穿過(guò)所述當(dāng)前塊的對(duì)角線，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線上方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線下方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
43.如權(quán)利要求42所述的編碼裝置，其中，所述預(yù)測(cè)值發(fā)生器使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線上每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值。
44.一種編碼裝置，包括混合預(yù)測(cè)器，根據(jù)預(yù)定數(shù)量的編碼方法，將具有預(yù)定大小的塊中將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，輸入圖像的色度分量被劃分到其中，并且根據(jù)相應(yīng)的預(yù)測(cè)方法，使用與所述當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K中的像素值和與所述當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中的像素值，產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；差值發(fā)生器，產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中對(duì)應(yīng)于相應(yīng)預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值；選擇器，在所述差值中選擇需要最小量的編碼比特的差值；和編碼器，使用預(yù)定的編碼方法，對(duì)所選擇的差值和與所選擇的差值相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)方法信息進(jìn)行編碼。
45.如權(quán)利要求44所述的編碼裝置，其中，所述混合預(yù)測(cè)器將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述上部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述下部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值。
46.如權(quán)利要求44所述的編碼裝置，其中，所述混合預(yù)測(cè)器將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述第二區(qū)域中的像素值。
47.如權(quán)利要求44所述的編碼裝置，其中，所述混合預(yù)測(cè)器將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域、中部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述上部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述下部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述相應(yīng)上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值產(chǎn)生所述中部區(qū)域中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值。
48.如權(quán)利要求44所述的編碼裝置，其中，所述混合預(yù)測(cè)器將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述第三區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述第二區(qū)域中的預(yù)測(cè)值。
49.如權(quán)利要求44所述的編碼裝置，其中，所述混合預(yù)測(cè)器使用從所述當(dāng)前塊的邊緣頂端開(kāi)始到所述側(cè)部參考?jí)K的穿過(guò)所述當(dāng)前塊的對(duì)角線將所述當(dāng)前塊劃分為兩個(gè)區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線上方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線下方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
50.一種編碼裝置，包括選擇器，根據(jù)用戶的輸入，在包括直流預(yù)測(cè)方法、垂直預(yù)測(cè)方法、水平預(yù)測(cè)方法和混合預(yù)測(cè)方法的預(yù)定預(yù)測(cè)方法中選擇一種預(yù)測(cè)方法；預(yù)測(cè)器，根據(jù)所選擇的預(yù)測(cè)方法，使用所述當(dāng)前塊上面的上部參考?jí)K和當(dāng)前塊左側(cè)的側(cè)部參考?jí)K中的像素值中的至少一個(gè)像素值，產(chǎn)生具有預(yù)定大小的塊中將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值，輸入圖像的色度分量被劃分到其中；差值發(fā)生器，產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值；和編碼器，使用預(yù)定的編碼方法，對(duì)所述差值和所選擇的預(yù)測(cè)方法的信息進(jìn)行編碼。
51.如權(quán)利要求50所述的編碼裝置，其中，所述預(yù)測(cè)器包括混合預(yù)測(cè)器，所述混合預(yù)測(cè)器使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值，計(jì)算相對(duì)于所述當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，根據(jù)垂直變化量和水平變化量將所述當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并且使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
52.如權(quán)利要求51所述的編碼裝置，其中，所述混合預(yù)測(cè)器將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述上部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述下部區(qū)域中的預(yù)測(cè)值。
53.如權(quán)利要求51所述的編碼裝置，其中，所述混合預(yù)測(cè)器將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的預(yù)測(cè)值，以及使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生所述第二區(qū)域中的預(yù)測(cè)值。
54.一種對(duì)編碼圖像的色度分量所產(chǎn)生的位流進(jìn)行解碼以便恢復(fù)所述圖像的裝置，所述裝置包括解碼器，使用與從所述位流中讀取的編碼信息相對(duì)應(yīng)的預(yù)定解碼方法，對(duì)以塊為單位的所述位流中包含的每個(gè)色度分量的差值進(jìn)行解碼；預(yù)測(cè)方法確定器，確定所述位流中是否包含表示預(yù)測(cè)方法信息的預(yù)測(cè)模式，當(dāng)確定所述位流中包含預(yù)測(cè)模式時(shí)，從所述位流中提取預(yù)測(cè)模式，根據(jù)所提取的預(yù)測(cè)模式確定預(yù)測(cè)方法，使用已經(jīng)在所述當(dāng)前塊之前恢復(fù)的上部參考?jí)K和側(cè)部參考?jí)K中的像素值，計(jì)算相對(duì)于將被恢復(fù)的當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，當(dāng)確定所述位流中不包含預(yù)測(cè)模式時(shí)，根據(jù)垂直變化量和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法；預(yù)測(cè)值發(fā)生器，根據(jù)所確定的預(yù)測(cè)方法，產(chǎn)生所述當(dāng)前塊中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；和預(yù)測(cè)補(bǔ)償器，將所述預(yù)測(cè)值添加到相對(duì)應(yīng)的差值中以便恢復(fù)圖像的色度分量。
55.如權(quán)利要求54所述的裝置，其中，當(dāng)根據(jù)垂直和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法時(shí)，所述預(yù)測(cè)值發(fā)生器將垂直變化量與水平變化量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果將所述當(dāng)前塊在預(yù)定方向上劃分為多個(gè)區(qū)域，并且使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
56.如權(quán)利要求55所述的裝置，其中，當(dāng)根據(jù)垂直和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法時(shí)，當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，所述預(yù)測(cè)值發(fā)生器將所述當(dāng)前塊在垂直方向上劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述上部區(qū)域中的像素值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述下部區(qū)域中的像素值。
57.如權(quán)利要求55所述的裝置，其中，當(dāng)根據(jù)垂直和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法時(shí)，當(dāng)水平變化量大于垂直變化量時(shí)，所述預(yù)測(cè)值發(fā)生器將所述當(dāng)前塊劃在垂直方向上分為上部區(qū)域、中部區(qū)域和下部區(qū)域，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述上部區(qū)域中的像素值，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述下部區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述中部區(qū)域中的像素值。
58.如權(quán)利要求57所述的裝置，其中，所述中部區(qū)域中的每個(gè)像素值被預(yù)測(cè)為所述上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值，所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素對(duì)應(yīng)于所述中部區(qū)域中像素的位置并且與所述當(dāng)前塊相鄰。
59.如權(quán)利要求55所述的裝置，其中，當(dāng)根據(jù)垂直和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法時(shí)，當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，所述預(yù)測(cè)值發(fā)生器將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第二區(qū)域中的像素值。
60.如權(quán)利要求55所述的裝置，其中，當(dāng)根據(jù)垂直和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法時(shí)，當(dāng)垂直變化量大于水平變化量時(shí)，所述預(yù)測(cè)值發(fā)生器將所述當(dāng)前塊在水平方向上劃分為第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)相鄰于所述側(cè)部參考?jí)K的所述第一區(qū)域中的像素值，使用所述上部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第三區(qū)域中的像素值，以及使用所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素值預(yù)測(cè)所述第二區(qū)域中的像素值。
61.如權(quán)利要求60所述的裝置，其中，所述第二區(qū)域中的每個(gè)像素值被預(yù)測(cè)為所述上部和側(cè)部參考?jí)K中像素值的平均值，所述上部和側(cè)部參考?jí)K中的像素對(duì)應(yīng)于所述中部區(qū)域中像素的位置并且與所述當(dāng)前塊相鄰。
62.如權(quán)利要求55所述的裝置，其中，當(dāng)根據(jù)垂直和水平變化量確定預(yù)測(cè)方法時(shí)，當(dāng)垂直變化量與水平變化量之間的差值小于第一閾值時(shí)，所述預(yù)測(cè)值發(fā)生器獲取所述上部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值的平均值和所述側(cè)部參考?jí)K中相鄰于所述當(dāng)前塊的像素值的平均值，當(dāng)所述兩個(gè)平均值之間的差值大于第二閾值時(shí)，定義從所述當(dāng)前塊的邊緣頂端開(kāi)始到所述側(cè)部參考?jí)K的穿過(guò)所述當(dāng)前塊的對(duì)角線，使用所述上部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線上方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值，以及使用所述側(cè)部參考?jí)K中的像素值產(chǎn)生對(duì)角線下方的區(qū)域中相應(yīng)像素的預(yù)測(cè)值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用空間預(yù)測(cè)編碼對(duì)幀內(nèi)圖像的色度分量進(jìn)行編碼的方法和裝置，以及一種對(duì)編碼色度分量進(jìn)行解碼的方法和裝置。該編碼裝置包含變化量計(jì)算器，使用與當(dāng)前塊相鄰的上部參考?jí)K中的像素值和與當(dāng)前塊相鄰的側(cè)部參考?jí)K中的像素值，計(jì)算相對(duì)于具有預(yù)定大小的塊中將被預(yù)測(cè)編碼的當(dāng)前塊的垂直變化量和水平變化量，輸入圖像的色度分量被劃分到其中；混合預(yù)測(cè)器，根據(jù)垂直和水平變化量將當(dāng)前塊劃分為預(yù)定數(shù)量的區(qū)域，并且使用上部參考?jí)K中的像素值或側(cè)部參考?jí)K中的像素值，產(chǎn)生每個(gè)區(qū)域中每個(gè)像素的預(yù)測(cè)值；差值發(fā)生器，產(chǎn)生當(dāng)前塊中預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真實(shí)像素值之間的差值，并使用預(yù)定的編碼方法對(duì)該差值進(jìn)行編碼。
文檔編號(hào)H04N11/04GK1497985SQ03164959
公開(kāi)日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者金佑 , 金佑湜, 金昌容, 徐亮錫 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社