CN101854551B - 帧内预测模式编解码方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种帧内预测模式编解码方法及装置，该编解码方法及装置利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数，根据代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序，并根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码。本发明公开的技术方案充分利用了当前块周围已重建的像素信息以准确判断当前块的纹理方向特性，并基于所判断的纹理方向特性对帧内预测模式进行编码，有效提高了帧内预测模式信息的编码效率。

Description

帧内预测模式编解码方法及装置

技术领域

本发明涉及多媒体通信领域，尤其涉及帧内预测模式信息的编解码方法和装置。

背景技术

视频和图像编码技术是数字视频和图像这一重要多媒体信息得以被广泛应用的基础和关键。在视频和图像编码中，帧内编码帧不依赖于已编码帧，因而可以被解码器独立解码，具有作为随机访问点和有效防止错误传播等功能。然而采用该方法，帧内编码压缩率很低，编码信息量极大。为了提高编码效率，在进行帧内编码时，可以用当前编码块周围已重建的信息对编码块进行帧内预测，利用图像的空域相关性去除冗余。

在H.264视频编码标准/高级视频编码标准(H.264/Advanced Video Coding，H.264/AVC)以及AVS视频编码标准中，都采用了空域上的帧内预测技术，其针对图像内容中的纹理方向特征，设计了一系列不同的帧内预测模式以适应不同的纹理内容从而达到更为精确的预测效果，但是帧内预测模式信息的编码同时也造成了码率上的额外开销，尤其是在低码率的情况下，帧内预测模式信息将在所***流信息中占据相当大的比例，此时，对帧内预测模式的高效编码显得尤为重要。

在H.264/AVC中，有三种类型的帧内预测块大小，即I_16x16、I_8x8和I_4x4，对于I_16x16类型，共有4种预测模式，如图1所示，对于I_4x4类型，共用9种预测模式，如图2所示，对于I _x8类型，与I_4x4一样共有9种预测模式，且每种模式的预测方向与I_4x4中与其对应的预测方向是一样的。

对于I_16x16，其预测模式信息可以在码流中的宏块类型(mb_type)信息里所得到，而对于I_8x8和I_4x4的预测模式信息是被独立编码并在码流中进行传输的，编码算法如图3所示。

图3中C为当前被编码的块，B和A分别是当前块C左面和上面的已重建块，ModeA、ModeB、ModeC分别表示块A、B、C的帧内预测模式对应的序号(0-8)。于是，在编码当前块C的预测模式信息ModeC时，先利用其左面的已编码块B和上面的已编码块A的实际编码模式ModeB和ModeA来生成块C的模式预测值，称为最有可能模式(Most Probable Mode，以下简称MPM)，生成方法为：

MPM＝min(ModeA，ModeB)

如果模式预测准确(ModeC＝＝MPM)，即块C确实采用了MPM作为实际预测模式，则在码流中传输1比特“1”作为标识，否则先传输1比特“0”，再传输3比特信息来标识块C实际采用的预测模式值，由于此时ModeC已排除了等于MPM的可能，故只有8种取值可能，可以用3bit表示。

由以上分析可以看出，H.264/AVC对帧内预测模式的编码是比较简单的，并没有充分利用好可用的参考信息，具体表现在以下2个方面：

1)在预测当前块C的编码模式(即生成MPM)时，仅仅利用了块A和块B的预测模式信息，而没有充分利用块A和块B内已重建的像素值信息。

2)当预测失准(即ModeC≠MPM)时，对剩下的8种模式采用了3比特定长编码，没有利用任何上下文信息，也没有考虑剩余8种模式的概率分布。

在H.264/AVC之后，也有一些文献提出了改进的帧内预测模式编码方法。例如索尼公司在最近的国际视频编码标准组会议上的提案JCTVC-A30中提出了一种利用当前块周围已重建像素区域的纹理方向性来预测当前块的纹理方向的技术，但该技术在纹理方向预测失准时，依然采用了H.264/AVC的预测模式编码方法，而没有充分考虑各预测模式的概率分布是不均匀的。

因此，H.264/AVC及现有的一些改进的帧内预测模式编码技术都存在编码性能不够高的问题，而这势必会影响帧内预测整体的编码性能尤其是在低码率应用情况下的编码性能。提高预测模式信息编码效率的关键就在于如何更好地充分利用当前块周围已重建的信息准确判断当前块最有可能的纹理方向，并在预测失准时根据剩余模式的概率分布应用相应的熵编码方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种更高效帧内预测模式编码方法。

为此，本发明提供了一种帧内预测模式编码方法，该方法利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数，根据代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序，根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码。

所述的利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数通过以下方式实现，将当前块相邻区域中的部分像素值设定为参考值，为每种帧内预测模式设定一个纹理方向，根据设定的帧内预测模式的纹理方向在当前块相邻区域内选取与参考值对应的像素样本值设定为目标值，利用参考值与目标值之间的失真得到帧内预测模式的代价函数值。

所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码是指将代价函数值最小或最大的帧内预测模式作为当前块的最佳帧内预测模式，最佳帧内预测模式信息不写入码流之中。

所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码是指将当前块的最佳帧内预测模式在当前块可用的帧内预测模式的排序中的排序索引进行编码，并写入码流之中。

所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码是指用二元符号f标识当前块的最佳帧内预测模式是否为代价函数值最小的帧内预测模式，如果当前块的最佳帧内预测模式不是代价函数值最小的帧内预测模式，那么对当前块的最佳帧内预测模式索引进行编码。

本发明还提供一种帧内预测模式解码方法，该方法利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数，根据代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序，根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码。

所述的利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数通过以下方式实现，将当前块相邻区域中的部分像素值设定为参考值，为每种帧内预测模式设定一个纹理方向，根据设定的帧内预测模式的纹理方向在当前块相邻区域内选取与参考值对应的像素样本值设定为目标值，利用参考值与目标值之间的失真得到帧内预测模式的代价函数值。

所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码是指将代价函数值最小或最大的帧内预测模式作为当前块的最佳帧内预测模式，最佳帧内预测模式信息不从码流中获取。

所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码是指对当前块的最佳帧内预测模式在当前块可用的帧内预测模式的排序中的排序索引进行解码，并根据解码所得的索引获得对应的最佳帧内预测模式。

所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码是指，先从码流中获取二元符号f，以判断当前块的最佳帧内预测模式是否为代价函数值最小的帧内预测模式，如果当前块的最佳帧内预测模式不是代价函数值最小的帧内预测模式，那么对当前块的最佳帧内预测模式索引进行解码，并根据解码所得的索引获得对应的最佳帧内预测模式。

本发明还提供一种帧内预测模式编码装置，它包含：

帧内预测模式代价函数值计算单元，该单元利用当前块相邻区域的像素值计算生成当前块可用的帧内预测模式的代价函数值；

帧内预测模式代价函数值排序单元，该单元根据各帧内预测模式的代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序；

最佳帧内预测模式编码单元，该单元根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码。

本发明还提供一种一种帧内预测模式解码装置，它包含：

帧内预测模式代价函数值计算单元，该单元利用当前块相邻区域的像素值计算生成当前块可用的帧内预测模式的代价函数值；

帧内预测模式代价函数值排序单元，该单元根据各帧内预测模式的代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序；

最佳帧内预测模式解码单元，该单元根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码。

本发明的有益效果是：本发明在编码帧内预测模式信息时，充分利用了当前块周围已重建的像素信息，以较准确地判断当前块的纹理方向特性，并基于所判断的纹理方向特性对帧内预测模式进行编码，有效提高了帧内预测模式信息的编码效率，从而提高了帧内编码的整体性能。

附图说明

图1是现有技术的H.264中16x16帧内预测模式示意图；

图2是现有技术的H.264中4x4帧内预测模式示意图；

图3是现有技术的H.2644x4分块模式预测编码技术示意图；

图4是本发明实施例的当前块周围已重建的参考样本示意图；

图5是本发明实施例的索贝尔方向检测算子示意图；

图6是本发明实施例的帧内预测模式编码装置示意图；

图7是本发明实施例的帧内预测模式解码装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

本发明的第一实施方式涉及一种帧内预测模式编码方法。

本实施方式在编码端的具体实现方法分为3步：

第一步，利用当前块周围相邻区域的已重建像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数，以此来作为判断当前块纹理方向性的依据。一种计算代价函数的算法实例描述如下：

如图4所示，本算法实例利用当前块上面相邻三行和左面相邻三行的已重建像素值(在可得的情况下)来计算当前块各可用的帧内预测模式的代价函数。由于当图像内容具有纹理方向时，在纹理方向上像素值的变化或者波动是非常小的，因此本算法实例利用沿某一方向上相邻像素值的平均差值大小作为对应于该方向的帧内预测模式的代价函数值。因为自然图像存在着纹理方向的连续性，所以可以利用相邻区域的纹理方向性对当前块的纹理方向进行估计，因此本算法实例所使用的代价函数可以用于衡量当前块在各方向上的纹理强弱。

下面以编码块大小为4x4，可用的帧内预测模式为图4中所示的竖直模式(Vertical Mode)、斜右下模式(DownRight Mode)、竖直偏右模式(VerticalRightMode)以及一种无方向的直流预测模式(DC Mode)共4种帧内预测模式为例，对如何用本算法实例计算代价函数进行具体说明。此时的代价函数计算需要用到8个参考像素样本，即与当前块上边界与左边界相邻的8个已重建像素样本R1～R8，如图4所示。然后根据各帧内预测模式的方向性找到与参考样本Ri在其方向上距离最近的已重建像素样本Pi，i＝1，2，…，8，如图4所示，已用连线示意出了除DC模式外三个帧内预测方向的Pi。于是，由Ri和Pi之间的差值(失真)可计算出除DC模式外各个帧内预测模式的代价函数值(记为Wi，i为预测模式索引)，此处的代价函数值即是各帧内预测俄模式在其预测方向上的波动强度，如下式：

$W_{\mathrm{IPM}\_\mathrm{index}}=\underset{i=1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Pi}}_{\mathrm{IPM}\_\mathrm{index}}-\mathrm{Ri})}^2;$ IPM_index≠DC

对于DC模式，本算法实例中定义其代价函数如下式：

$W_{\mathrm{DC}}=\underset{i=1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Ri}}^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ri}\right)}^2/8$

需要说明的是，上述算法实例只是代价函数计算实现的一个特例，实际应用时所采用的代价函数计算方法包括但不限于上述算法实例。即便是使用上述算法，其中所涉及的编码块大小和形状，所用到的参考像素样本数量和位置，计算波动强度的具体公式等所有相关参数也均可以根据实际应用的需要而变化，不限于此处的特例。

第二步，根据第一步中获得的代价函数值大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序。

例如，当前块所共有7个可用的帧内预测模式，各模式计算所得的代价函数值如表1所示：

表1  7种帧内预测模式代价函数值示例

模式编号	0	1	2	3	4	5	6
								代价函数值	200	150	230	170	210	160	190

于是，按照代价函数值的大小进行从小到大的排序后得到如表2所示的模式顺序：

表2  7种帧内预测模式排序结果示例

排序索引	1	2	3	4	5	6	7
								模式编号	1	5	3	6	0	4	2

需要说明的是，此处按照从小到大的顺序排序只是一种实现方法，实际应用本发明时可根据需要选择适合的排序顺序。

第三步，根据第二步获得的当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码。本发明所述的“当前块的最佳帧内预测模式”是指当前块最终采用的帧内预测模式。一种根据预测模式排序信息来编码当前块最佳帧内预测模式信息的算法实例描述如下：

直接将排序后的帧内预测模式中，代价函数值最小的预测模式作为当前块的最佳帧内预测模式(即最终采用的预测模式)，无需向码流中写入预测模式信息，解码端可通过与编码端相同的操作步骤推导出当前块采用的最佳帧内预测模式。

例如，若帧内预测模式的代价函数采用上述第一步中的算法实例，则代价函数值的大小反映了每种帧内预测模式在其预测方向上的波动程度，波动程度越小表示在其预测方向上的纹理方向性越强，因此选择代价函数值最小的预测模式作为最佳帧内预测模式，就是选择了最有可能代表当前块纹理特征的预测模式来对当前块进行编码。

此外，实际应用本算法实例时，也可以选择将代价函数值最大的预测模式作为当前块最佳帧内预测模式，其背后的原因和动机也可以根据具体应用需求而不同。

需要说明的是，上述算法实例只是本发明实施方式中的一个特例，实际应用本发明时，对最佳帧内预测模式编码的方法包含但不限于此，更多的编码算法实例将在本发明其他实施例中进一步说明。

实施例2

本发明的第二实施方式涉及一种帧内预测模式解码方法。

本实施方式在解码端的具体现实方法也分为3步，分别与实施例1编码端的实现步骤相对应，具体描述如下：

第一步，利用当前块周围相邻区域的已重建像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数，以此来作为判断当前块纹理方向性的依据。

该步骤的代价函数值计算实现方法需要与编码端完全一致，以保证编解码端所获得的当前块可用的帧内预测模式的代价函数值一致。具体实现方法参见实施例1中编码端部分的描述。

第二步，根据第一步中获得的代价函数值大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序。

该步骤的排序实现方法需要与编码端完全一致，以保证编解码端所获得的预测模式排序信息一致。具体实现方法参见实施例1中编码端部分的描述。

第三步，根据第二步获得的当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码。

该步骤的最佳帧内预测模式解码方法需要与编码端采用的编码方法相对应。以编码端采用上述第三步中的编码算法实例为例，此时解码端直接将排序后的帧内预测模式中，代价函数值最小的预测模式判定为当前块的最佳帧内预测模式(即最终采用的预测模式)，无需从码流中读取预测模式信息。然后用该预测模式对当前块进行后续的预测和解码即可。

若编码端采用其他的编码算法，则解码端的解码算法也需要做相应的调整，更多的编解码算法实例将在本发明其他实施例中进一步说明。

实施例3

本发明的第三实施方式涉及一种帧内预测模式编码方法。

本实施方式编码端的整体流程可参照本发明实施例1，不同之处在于编码端第一步中计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数的方法不同。具体描述如下：

在本实施方式中，首先对图4所示的当前块周围已重建参考像素区域上的每个参考像素点(图4中的三角形样本点及各Ri)应用如图5所示的索贝尔方向检测算子，以计算各参考像素的水平纹理强度和竖直纹理强度值，组成一个纹理方向强度向量，记为Ri(x，y)，i＝1，2，...，N。其中Ri代表第i个已重建的参考像素，N为参与计算的参考像素样本数目，x和y分别为在Ri上用索贝尔算子计算获得的水平纹理强度值和竖直纹理强度值。然后对所有参考像素的纹理方向强度向量求平均并进行归一化(将向量的模缩放成1)得到一个用于表征当前块相邻区域的整体纹理方向性的向量R(x，y)，如下式：

$R^{\′}(x,y)=\left[\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i(x,y)\right]$

R(x，y)＝R′(x，y)/||R′(x，y)||

其中||R’(x，y)||表示R’(x，y)的模。

接下来本算法实例将根据当前块的各可用帧内预测模式所对应的方向，为每个预测模式确定一个归一化矢量以描述其方向性。以当前块的可用帧内预测模式为水平模式、竖直模式和斜右下模式3种预测模式为例，这三种预测模式对应的归一化方向性矢量分别如表3所示：

表3  三种帧内预测模式对应的方向性矢量

最后，各预测模式的代价函数值即为该预测模式所对应的方向性矢量与表征当前块相邻区域的整体纹理方向性的向量R(x，y)的欧式距离。

例如，若R(x，y)＝(0.9，0.1)，则表3中的3种帧内预测模式的代价函数计算如下：

$\left|\right|\left(\mathrm{0.9,0.1}\right)-(\sqrt{2}/2,\sqrt{2}/2)\left|\right|=\sqrt{{(0.9-\sqrt{2}/2)}^2+{(0.1-\sqrt{2}/2)}^2}\≈\sqrt{0.41}$

编解码端均采用上述算法实例计算当前块可用的各帧内预测模式的代价函数值。

由上可见，本实施方式首先基于索贝尔算子获得当前块周围区域的方向性矢量，然后以该方向性矢量与各帧内预测模式对应的方向性矢量的欧式距离作为代价函数值。

需要说明的是，上述计算各预测模式代价函数值的方法中所涉及的各参数选取只是本实施方式的一个特例，其中所涉及的计算当前块周围已重建区域的方向性矢量、各种帧内预测模式所对应的方向性矢量、如何利用当前块周围已重建区域的方向性矢量和帧内预测模式的方向性矢量来获得代价函数值等要素均可以根据实际应用需求而变化，不限于以上特例。例如，生成当前块周围区域的方向性矢量时，可以用其他方向检测算子(例如罗伯特算子)来检测各参考像素点的方向性并剔出一些被认为是干扰信号的参考像素点(例如其矢量模较小)，用剩下的参考像素点来生成整个区域的方向性矢量；又如在利用当前块周围已重建区域的方向性矢量和帧内预测模式的方向性矢量来获得代价函数值时，可以用两个矢量的马氏距离等其他度量来生成代价函数值。

实施例4

本发明的第四实施方式涉及一种帧内预测模式解码方法。

本实施方式解码端的整体流程可参照本发明实施例2，不同之处在于解码端第一步中计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数的方法不同。本实施例中解码端所采用的代价函数值计算方法与实施例3中所述的编码端所采用的代价函数值计算方法相同，具体实现方法参见实施例3。

实施例5

本发明的第五实施方式涉及一种帧内预测模式编码方法。

本实施方式编码端的整体流程可参照本发明实施例1，不同之处在于编码端第三步中根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编解码的方法不同。具体描述如下：

本实施方式的编码端在编码当前块的最佳帧内预测模式时，首先从第二步(参见实施例1)中生成的当前块可用的帧内预测模式的排序中获得最佳帧内预测模式对应的排序索引，然后对该索引值进行编码。

以表2中的7种模式排序为例，假设当前块的最佳帧内预测模式是模式0，则从表2可知，模式0对应的排序索引为5，于是编码端对排序索引5进行编码。

在编码排序索引时，可以使用各种熵编码技术，例如变长编码，H.264/AVC中的CABAC(上下文自适应二进制算术编码)等。

以变长编码为例，在按照代价函数值进行排序后，可以预期排序索引作为最佳帧内预测模式的概率分布会具有某种特性，该特性取决于所使用的代价函数值的计算方法。例如，若预测模式的代价函数值表征了该预测模式的方向与当前块纹理方向匹配的可能性(代价函数值越大可能性越大)时，对预测模式按代价函数值从大到小排序后，排序索引越小的模式越有可能作为最佳帧内预测模式。这种情况下，可以选用如表4所示的前缀变长码表来编码前面例子中的7种预测模式，若当前块的最佳帧内预测模式是模式0，其对应的排序索引为5，则用码字“11110”对该模式信息进行编码。

表4  前缀变长码表

排序索引	码字
		1	0
2	10
		3	110
4	1110
		5	11110
6	111110
		7	1111110

再以CABAC为例，同样假设当前块共有7个可用的帧内预测模式，则根据预测模式的排序结果对最佳帧内预测模式信息进行编码时，可以设置6个二元概率模型，编码过程描述如下：

a)设概率模型的索引为ctx，并初始化为0，即ctx＝0；

  BestIPM＝最佳帧内预测模式；

  CurIPM＝可能性最高帧内预测模式；

b)while(1)

  {

     if(BestIPM＝＝CurIPM)

     {

    二元算术编码(‘1’，ctx)；

    break；

}

else

{

    二元算术编码(‘0’，ctx)；

    ctx＝ctx+1；

    CurIPM＝下一个可能性最高帧内预测模式；

    if(ctx＝＝8)

        break；

  }

}

需要说明的是，上述根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码的具体方法中所涉及的各参数选取只是本实施方式的一种特例，其中编码最佳帧内预测模式的排序索引的方法可以根据实际应用的需求而改变，包括但不限于上述特例。

实施例6

本发明的第六实施方式涉及一种帧内预测模式解码方法。

本实施方式解码端的整体流程可参照本发明实施例2，不同之处在于解码端第三步中根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编解码的方法不同。具体描述如下：

本实施方式的解码端需要应用与编码端对应的方法根据第二步获得的当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码。

以编码端采用变长编码为例(参见实施例5中的变长编码例子)，假设仍使用表2的预测模式排序结果和表4的变长编码表，则解码端在解码当前块的帧内预测模式时，首先从码流中获得当前块的最佳帧内预测模式所对应的排序索引的码字，然后根据表4查表解码获得码字所对应的排序索引，最后根据表2找出该排序索引所对应的帧内预测模式。例如，从码流中获得的码字为“11110”，则由表4可知，该码字对应的排序索引为5，再由表2可知，当前块的最佳帧内预测模式为模式0。

再以编码端采用CABAC为力(参见实施例5中的CABAC编码例子)，假设采用前面描述编码端CABAC编码方法，则解码端在解码当前块的帧内预测模式时，同样可以设置6个二元概率模型，解码过程描述如下：

a)设概率模型的索引为ctx，并初始化为0，即ctx＝0；

BestIPM表示最佳帧内预测模式；

CurIPM＝可能性最高帧内预测模式；

b)while(1)

{

  if(二元算术编码(ctx)＝＝1)

  {

     BestIPM＝CurIPM；

     break；

  }

  else

  {

     ctx＝ctx+1；

     CurIPM＝下一个可能性最高帧内预测模式；

     if(ctx＝＝8)

     {

         BestIPM＝CurIPM；

         break；

     }

    }

}

需要说明的是，上述根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码的具体方法中所涉及的各参数选取只是本实施方式的一种特例，其中解码最佳帧内预测模式的排序索引的方法可以根据实际应用的需求而改变，包括但不限于上述特例。

实施例7

本发明的第七实施方式涉及一种帧内预测模式编码方法。

本实施方式编码端的整体流程可参照本发明实施例5，不同之处在于编码端在用如实施例5中所述的方法编码当前块的最佳帧内预测模式的排序索引之前，先编码一个二元符号，用于标识当前块的最佳帧内预测模式是否为代价函数值最小的帧内预测模式。如果是，则无需后续编码；否则，再按照实施例5中所述的方法对当前块的最佳帧内预测模式的排序索引进行编码。

实施例8

本发明的第八实施方式涉及一种帧内预测模式解码方法。

本实施方式解码端的整体流程可参照本发明实施例6，不同之处在于解码端在用如实施例6中所述的方法解码当前块的最佳帧内预测模式的排序索引之前，先解码一个二元符号，以判断当前块的最佳帧内预测模式是否为代价函数值最小的帧内预测模式。如果是，则无需后续解码；否则，再按照实施例6中所述的方法对当前块的最佳帧内预测模式的排序索引进行解码。

实施例9

本发明的第九实施方式涉及一种帧内预测模式编码装置。

如图6所示，本实施方式所述的编码装置包含帧内预测模式代价函数值计算单元、帧内预测模式代价函数值排序单元和最佳帧内预测模式编码单元。其中，帧内预测模式代价函数值计算单元利用当前块相邻区域的像素值计算生成当前块可用的帧内预测模式的代价函数值(具体实现方法参见实施例1和实施例3)；帧内预测模式代价函数值排序单元根据各帧内预测模式的代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序(具体实现方法参见实施例1)；最佳帧内预测模式编码单元根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码(具体实现方法参见实施例1、实施例5和实施例7)。

实施例10

本发明的第十实施方式涉及一种帧内预测模式解码装置。

如图7所示，本实施方式所述的解码装置包含帧内预测模式代价函数值计算单元、帧内预测模式代价函数值排序单元和最佳帧内预测模式解码单元。其中，帧内预测模式代价函数值计算单元利用当前块相邻区域的像素值计算生成当前块可用的帧内预测模式的代价函数值(具体实现方法参见实施例2和实施例4)；帧内预测模式代价函数值排序单元根据各帧内预测模式的代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序(具体实现方法参见实施例2)；最佳帧内预测模式解码单元根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码(具体实现方法参见实施例2、实施例6和实施例8)。

本发明在编码帧内预测模式信息时，充分利用了当前块周围已重建的像素信息，以较准确地判断当前块的纹理方向特性，并基于所判断的纹理方向特性对帧内预测模式进行编码，有效提高了帧内预测模式信息的编码效率，从而提高了帧内编码的整体性能。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种帧内预测模式编码方法，其特征在于：利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数，根据代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序，根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码；所述当前块的最佳帧内预测模式是指当前块最终采用的帧内预测模式；所述的利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数通过以下方式实现，将当前块相邻区域中的部分像素值设定为参考值，为每种帧内预测模式设定一个纹理方向，根据设定的帧内预测模式的纹理方向，在当前块相邻区域内选取与参考值对应的像素样本值，并将其设定为目标值，利用参考值与目标值之间的失真得到帧内预测模式的代价函数值。

2.根据权利要求1中所述的一种帧内预测模式编码方法，其特征在于：所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码是指将代价函数值最小或最大的帧内预测模式作为当前块的最佳帧内预测模式，最佳帧内预测模式信息不写入码流之中。

3.根据权利要求1中所述的一种帧内预测模式编码方法，其特征在于：所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码是指将当前块的最佳帧内预测模式在当前块可用的帧内预测模式的排序中的排序索引进行编码，并写入码流之中。

4.根据权利要求1中所述的一种帧内预测模式编码方法，其特征在于：所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码是指用二元符号f标识当前块的最佳帧内预测模式是否为代价函数值最小的帧内预测模式，如果当前块的最佳帧内预测模式不是代价函数值最小的帧内预测模式，那么对当前块的最佳帧内预测模式索引进行编码。

5.一种帧内预测模式解码方法，其特征在于：利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数，根据代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序，根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码；所述当前块的最佳帧内预测模式是指当前块最终采用的帧内预测模式；所述的利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数通过以下方式实现，将当前块相邻区域中的部分像素值设定为参考值，为每种帧内预测模式设定一个纹理方向，根据设定的帧内预测模式的纹理方向，在当前块相邻区域内选取与参考值对应的像素样本值，并将其设定为目标值，利用参考值与目标值之间的失真得到帧内预测模式的代价函数值。

6.根据权利要求5中所述的一种帧内预测模式解码方法，其特征在于：所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码是指将代价函数值最小或最大的帧内预测模式作为当前块的最佳帧内预测模式，最佳帧内预测模式信息不从码流中获取。

7.根据权利要求5中所述的一种帧内预测模式解码方法，其特征在于：所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码是指对当前块的最佳帧内预测模式在当前块可用的帧内预测模式的排序中的排序索引进行解码，并根据解码所得的索引获得对应的最佳帧内预测模式。

8.根据权利要求5中所述的一种帧内预测模式解码方法，其特征在于：所述的根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码是指，先从码流中获取二元符号f，以判断当前块的最佳帧内预测模式是否为代价函数值最小的帧内预测模式，如果当前块的最佳帧内预测模式不是代价函数值最小的帧内预测模式，那么对当前块的最佳帧内预测模式索引进行解码，并根据解码所得的索引获得对应的最佳帧内预测模式。

9.一种帧内预测模式编码装置，其特征在于，包含：

帧内预测模式代价函数值计算单元，该单元利用当前块相邻区域的像素值计算生成当前块可用的帧内预测模式的代价函数值，所述的利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数通过以下方式实现，将当前块相邻区域中的部分像素值设定为参考值，为每种帧内预测模式设定一个纹理方向，根据设定的帧内预测模式的纹理方向，在当前块相邻区域内选取与参考值对应的像素样本值，并将其设定为目标值，利用参考值与目标值之间的失真得到帧内预测模式的代价函数值；

帧内预测模式代价函数值排序单元，该单元根据各帧内预测模式的代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序；

最佳帧内预测模式编码单元，该单元根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行编码；所述当前块的最佳帧内预测模式是指当前块最终采用的帧内预测模式。

10.一种帧内预测模式解码装置，其特征在于，包含：

帧内预测模式代价函数值计算单元，该单元利用当前块相邻区域的像素值计算生成当前块可用的帧内预测模式的代价函数值，所述的利用当前块相邻区域的像素值计算当前块可用的帧内预测模式的代价函数通过以下方式实现，将当前块相邻区域中的部分像素值设定为参考值，为每种帧内预测模式设定一个纹理方向，根据设定的帧内预测模式的纹理方向，在当前块相邻区域内选取与参考值对应的像素样本值，并将其设定为目标值，利用参考值与目标值之间的失真得到帧内预测模式的代价函数值；

帧内预测模式代价函数值排序单元，该单元根据各帧内预测模式的代价函数值的大小对当前块可用的帧内预测模式进行排序；

最佳帧内预测模式解码单元，该单元根据当前块可用的帧内预测模式的排序信息对当前块的最佳帧内预测模式进行解码；所述当前块的最佳帧内预测模式是指当前块最终采用的帧内预测模式。

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