块组编码结构及基于块组结构的自适应分阶段预测编码方法

摘要

本发明属于信号处理中的视频编解码技术领域，涉及块组编码结构及基于块组结构的自适应分阶段预测编码方法。该块组编码结构包括：定义M像素xN像素的块为块组，包括原始块组和派生块组；其中，原始块组为连续的M像素xN像素的块；派生块组为对原始块组进行水平或垂直1/2抽样并重新排列得到的M像素xN像素的块；所说的派生块组按第一组块组、第二组块组的顺序组成块组编码结构。该编码方法根据派生块组中块的编码阶段属性分别在第一阶段或第二阶段编码。本发明有效的提高视频信号的压缩效率。针对最新的JVT参考软件JM61e，在相同的试验条件下，所做试验表明本发明的编码效率明显高于JVT结果。

主权项

1、一种基于块组结构的自适应分阶段预测编码方法，其特征在于，定义M像素×N像素的块为块组，包括原始块组和派生块组；其中，原始块组为连续的M像素×N像素的块；派生块组为对原始块组进行水平或垂直1/2抽样并重新排列得到的M像素×N像素的块；所说的派生块组按第一组块组、第二组块组的顺序组成块组编码结构；在所述块组编码结构中任意选取一种编码结构，并根据该编码结构中块组的编码阶段属性进行编码，包括编码过程和解码过程：所说的编码过程，具体包括以下步骤：1)进行第一阶段编码，包括下列步骤：(1)从原始图像中获得一个原始块组，作为当前编码块组，根据原始块组进行抽样处理得到四种派生块组；(2)如果被选定的块组编码结构的第一组块组中没有派生块组，则该选定的块组编码结构的第一组块组不编码；如果被选定的块组编码结构的第一组块组中存在派生块组，则对该选定的块组编码结构的第一组块组进行下面编码：如果被选定的块组编码结构的第一组块组中只存在一种派生块组，首先考虑第一组块组中派生块组的上层或下层两个块，根据这两个块的编码阶段属性，如果是在第一阶段编码，则对所述两个块进行编码并计算这两个块的编码代价值，如果是在第二阶段编码，则估算所述两个块的编码代价值；将第一组块组中存在的派生块组的上层或下层两个块的编码码流作为第一组块组上层或下层块的编码码流，所述两个块的编码代价值作为第一组块组上层或下层块的编码代价值；然后按和第一组块组上层或下层两个块同样的方式进行第一组块组下层或上层两个块的编码，并获得第一组块组下层或上层块的编码码流和下层或上层块的编码代价值；最后将上、下层块的编码代价值之和作为第一组块组的编码代价值；如果被选定的块组编码结构的第一组块组中存在两种派生块组，首先考虑第一组块组中第一种派生块组的上层或下层两个块，根据这两个块的编码阶段属性，如果是在第一阶段编码，则对所述两个块进行编码并计算这两个块的编码代价值，如果是在第二阶段编码，则估算所述两个块的编码代价值；然后再考虑第一组块组中第二种派生块组的上层或下层两个块，根据这两个块的编码阶段属性，如果是在第一阶段编码，则对所述两个块编码并计算这两个块的编码代价值，如果是在第二阶段编码，则估算前述两个块的编码代价值；最后根据这两种派生块组上层或下层两个块的编码代价值之和，选择编码代价值小的派生块组的上层或下层两个块的编码码流作为第一组块组上层或下层块的编码码流，这两个块的编码代价值作为第一组块组上层或下层块的编码代价值；和第一组块组上层或下层两个块同样的方式进行第一组块组下层或上层两个块的编码，并获得第一组块组下层或上层块的编码码流和下层或上层块的编码代价值；将上、下层块的编码代价值之和作为第一组块组的编码代价值；(3)如果被选定的块组编码结构的第二组块组中没有派生块组，该编码结构的第二组块组不编码；如果被选定的块组编码结构的第二组块组中存在派生块组，则按照第(2)步骤相同的编码过程对该编码结构的第二组块组进行编码，得到第二组块组的编码码流和编码代价值；(4)当前编码块组的编码码流输出：如果被选定的块组编码结构中只有一组块组进行了编码，则根据第(2)步骤或第(3)步骤的结果，决定当前编码块组的上、下层采用哪种派生块组类型，再根据派生块组中块的编码阶段属性，输出已经编码块的码流；如果被选定的块组编码结构的两组块组都进行了编码，则比较从第(2)步骤中得到的第一组块组的编码代价值与从第(3)步骤中得到的第二组块组的编码代价值，决定当前编码块组采用哪组块组的编码码流：当第一组块组的编码代价值小，当前编码块组就采用第一组块组的编码码流，根据第(2)步骤的结果，决定当前编码块组的上、下层采用哪种派生块组类型，再根据派生块组中块的编码阶段属性，输出已经编码块的码流；当第二组块组的编码代价值小，当前编码块组就采用第二组块组的编码码流，根据第(3)步骤的结果，决定当前编码块组的上、下层采用哪种派生块组类型，再根据派生块组中块的编码阶段属性，输出已经编码块的码流；(5)对当前编码块组中没有编码的块进行插值获得重建块，并与由编码获得的重建块构成当前编码块组的重建块组；(6)重复第(1)步骤到第(5)步骤，直到原始图像中所有的原始块组完成编码，则第一阶段编码完成；在第一阶段编码中所有的重建块组构成了重建帧图像，作为第二阶段编码时的参考帧；2)进行第二阶段编码，包括下列步骤：(1)从原始图像中获得一个与第一阶段编码中第(1)步骤相同的原始块组，即当前编码块组，根据原始块组进行抽样处理得到四种派生块组；(2)以第一阶段编码中所得到的重建帧图像作为第二阶段编码时的参考帧，对当前编码块组中第一阶段编码中没有编码的块进行编码，并得到其重建块；(3)用编码得到的重建块替代第一阶段编码时通过插值得到的重建块，并且输出编码码流；(4)重复第二阶段编码中的第(1)到第(3)步骤，直到原始图像中所有的原始块组完成第二阶段编码，则第二阶段编码完成；所说的解码过程，具体包括以下步骤：1)第一阶段解码(1)首先根据编码码流判断码流的编码结构和要解码的块组类型，如果要解码的块组属于码流的编码结构的第一组块组，则到第(2)步骤解码；如果要解码的块组属于码流的编码结构的第二组块组，则到第(3)步骤解码；(2)码流的编码结构的第一组块组解码：根据编码码流判断上层和下层两个块的派生块组类型，再根据该两个块的编码阶段属性，决定是否解码：如果该两个块在第一阶段编码，则该两个块直接解码并得到解码重建块；如果该两个块在第二阶段编码，则该两个块留在第二阶段解码；(3)码流的编码结构的第二组块组解码：根据编码码流判断上层和下层两个块的派生块组类型，再根据该两个块的编码阶段属性，决定是否解码：如果该两个块在第一阶段编码，则该两个块直接解码并得到解码重建块；如果该两个块在第二阶段编码，则该两个块留在第二阶段解码；(4)根据已经解码的块对第(2)步骤或第(3)步骤块组解码中没有解码的块进行插值获得重建块，并与第(2)步骤或第(3)步骤中解码得到的重建块构成一个完整的重建块组；(5)重复第一阶段解码中第(1)步骤到第(4)步骤，直到所有块组都被解码，则第一阶段解码完成；在第一阶段解码中所有的重建块组构成了重建帧图像，作为第二阶段解码的参考帧图像；2)第二阶段解码：(1)对解码的块组中第一阶段解码中没有解码的块进行解码，以第一阶段解码得到的解码重建帧图像作为解码参考帧，对未解码的块进行解码，并得到解码块的重建块；(2)用第(1)步骤的解码重建块替代第一阶段解码过程中通过插值得到的重建块，这样得到最终的解码重建帧，并将最终的解码重建帧作为解码下一帧的解码参考帧。