CN105979261A - 一种帧内预测模式的选择方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种帧内预测模式的选择方法及装置，涉及视频编码领域，用以消除图像编码过程中所产生的块效应现象。在本发明实施例中，获取当前待处理编码块和相邻编码块之间的原始边缘值；获取相邻编码块的最优帧内预测模式所产生的预测像素值；针对每一个帧内预测模式，对当前待处理编码块采用帧内预测模式进行预测编码，获取当前待处理编码块的预测像素值，确定当前待处理编码块采用当前预测编码模式与相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式之间的空间差异度；确定当前待处理编码块的块效应程度；根据当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的块效应程度，确定当前待处理编码块的最优帧内预测模式；从而解决上述问题。

Description

一种帧内预测模式的选择方法及装置
技术领域
本发明涉及视频编码领域，尤其涉及一种帧内预测模式的选择方法及装置。
背景技术
目前，编码器的主流编码方式通常是视频编码中基于块的混合编码方式，例如H.264(MPEG-4Advanced Video Coding，MPEG-4高级视频编码)、HEVC(High Efficiency Video Coding，高效视频编码)、AVS(Audio Video codingStandard，信源编码标准)等。
为了提高编解码效率和传输效率，目前的主流混合编码方式通常以编码块为单位，分别对各编码块进行独立编码处理。举例来说，在H.264中，利用当前待处理编码块与其相邻编码块之间的空间相关性对当前待处理编码块进行帧内预测，并根据预测结果对当前待处理编码块进行编码，从而提高了编码效率。
然而，由于不同的编码块(如当前待处理编码块与其相邻编码块)所采用的预测模式不同(例如，在H.264中，大小为4×4的编码块具有9种预测模式，而大小为16×16的编码块具有4种预测模式)，当相邻的两编码块各自采用的预测模式在空间上的差异性较大时(如当前待处理编码块采用垂直方向的预测模式，而相邻编码块采用水平方向的预测模式的情况)，这两编码块的相邻区域就比较容易出现被人眼察觉到的边界，造成了较明显的块效应现象。
发明内容
本发明实施例提供一种帧内预测模式的选择方法及装置，用以消除图像编码过程中所产生的块效应现象。
本发明实施例提供一种帧内预测模式的选择方法，该方法包括：
获取当前待处理编码块和若干个相邻编码块之间的原始边缘值；
获取所述若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式所产生的预测像素值；
获取预先确定出的当前待处理编码块的一个以上的帧内预测模式，针对每一个帧内预测模式，分别执行：对当前待处理编码块采用所述帧内预测模式进行预测编码，获取预编码所产生的当前待处理编码块的预测像素值，根据所述当前待处理编码块的预测像素值和所述若干个相邻编码块的预测像素值确定预测边缘值，并确定当前待处理编码块采用当前预测编码模式与若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式之间的空间差异度；根据所述原始边缘值、预测边缘值以及空间差异度，确定当前待处理编码块的块效应程度；
根据当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的所述块效应程度，确定当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
本发明实施例还提供一种帧内预测模式的选择装置，该装置包括：
获取模块，用于获取当前待处理编码块和若干个相邻编码块之间的原始边缘值；获取所述若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式所产生的预测像素值；
块效应计算模块，用于获取预先确定出的当前待处理编码块的一个以上的帧内预测模式，针对每一个帧内预测模式，分别执行：对当前待处理编码块采用所述帧内预测模式进行预测编码，获取预编码所产生的当前待处理编码块的预测像素值，根据所述当前待处理编码块的预测像素值和所述若干个相邻编码块的预测像素值确定预测边缘值，并确定当前待处理编码块采用当前预测编码模式与若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式之间的空间差异度；根据所述原始边缘值、预测边缘值以及空间差异度，确定当前待处理编码块的块效应程度；
帧内预测模式选择模块，用于根据当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的所述块效应程度，确定当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例可以以在预测编码过程中，在当前待处理编码块采用不同的预测编码模式与相邻编码块所产生的块效应程度为依据，选取产生块效应程度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。在本发明实施例中，首先，获取用于表征当前待处理编码块与相邻编码块的原始像素值之间的原始边缘值；然后，获取相邻编码块各自的预先确定出的最优帧内预测模式所产生的预测像素值；之后，对于当前待处理编码块一个以上的可用帧内预测模式，进行预测编码，在预测编码过程中，确定用于表征当前待处理编码块与相邻编码块的预测像素值之间的预测边缘值，同时，确定出当前待处理编码块采用当前预测编码模式与若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式之间的空间差异度；进一步的，根据原始边缘值、预测边缘值以及空间差异度，确定当前待处理编码块的块效应程度；最终，根据当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的块效应程度，选取出当前待处理编码块的最优帧内预测模式。这样，本发明实施例可以根据预测编码前的块效应程度和预测编码后的块效应程度，区分出由于帧内预测模式进行帧内预测编码所导致的图像“伪”边界，可见，本发明实施例可以在帧内预测模式选择过程中，就可以预防块效应的发生，也就是说，本发明实施例可以有效的防止由于帧内模式选择不准确而引入的图像块效应现象，进而有效减轻整体编码图像块效应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的一种帧内预测模式的选择方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中的当前编码块与相邻编码块在空间上的位置关系；
图3本发明实施例中的一种基于块效应优化的帧内预测模式的判决过程的流程示意图；
图4为本发明实施例中的一种帧内预测模式的选择装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、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地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例可以应用于采用各种视频编码器端，尤其的，本发明实施例可以优选的适用于采用各种混合编码方式(如H.264、HEVC、AVS等)的编码器端。
图1示出了本发明实施例中的一种帧内预测模式的选择方法的流程示意图，如图1所示，该流程可以包括：
步骤11：获取当前待处理编码块和若干个相邻编码块之间的原始边缘值。
步骤12：获取若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式所产生的预测像素值。
步骤13：获取预先确定出的当前待处理编码块的一个以上的帧内预测模式，针对每一个帧内预测模式，分别执行：对当前待处理编码块采用帧内预测模式进行预测编码，获取预编码所产生的当前待处理编码块的预测像素值，根据当前待处理编码块的预测像素值和若干个相邻编码块的预测像素值确定预测边缘值，并确定当前待处理编码块采用当前预测编码模式与若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式之间的空间差异度；根据原始边缘值、预测边缘值以及空间差异度，确定当前待处理编码块的块效应程度。
步骤14：根据当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的块效应程度，确定当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
可选的，在上述步骤14中，如果当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的块效应程度均大于预设块效应阈值，则选取块效应程度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
可选的，在上述步骤14中，如果在当前待处理编码块所采用的预测编码模式中，至少存在一个块效应程度不大于预设块效应阈值的可选预测编码模式，则进一步获取对当前待处理编码块采用可选预测编码模式进行预测编码所产生的预测码流长度，选取预测码流长度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
可选的，在上述步骤中，获取当前待处理编码块采用当前可选预测编码模式所产生的残差数据，对残差数据进行哈德曼变换；根据哈德曼变换后的系数绝对和，确定当前待处理编码块采用当前可选预测编码模式所产生的预测码流长度。
可选的，在上述步骤13中，对于位于当前待处理编码块左侧的第一相邻编码块，获取第一相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值与预测边缘值之间的第一差异度；获取第一相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块采用的帧内预测模式之间的第一空间差异度；对于位于当前待处理编码块上侧的第二相邻编码块，获取第二相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值与预测边缘值之间的第二差异度；获取第二相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块采用的帧内预测模式之间的第二空间差异度；对第一差异度、第二差异度、第一空间差异度和第二空间差异度进行加权运算，根据运算结果，计算出当前待处理编码块的块效应程度。
可选的，在上述步骤中，通过如下公式一，计算出当前待处理编码块的块效应程度Vb；
公式一为：
Vb＝weight1*abs(fbe(a,cs)-fbe(a,cp))+weight2*abs(fbe(b,cs)-fbe(b,cp))+weight3*fbm(ma,mc)+weight4*fbm(mb,mc)
其中，fbe(a,cs)为第二相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值，fbe(a,cp)为第二相邻编码块与当前待处理编码块的预测边缘值；fbe(b,cs)为第一相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值，fbe(b,cp)为第一相邻编码块与当前待处理编码块的预测边缘值；fbm(ma,mc)为第二相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的第二空间差异度；fbm(mb,mc)为第一相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的第一空间差异度；weight1～weight4分别为预设权重系数；abs(A-B)为取A与B之间差的绝对值运算。
可选的，在上述步骤13中，获取当前待处理编码块的帧内预测模式所对应的第一预测方向，获取相邻编码块的最优预测模式所对应的第二预测方向；根据第一预测方向和第二预测方向之间的差异度，在预先生成的预测模式块效应经验系数表中，查找到与差异度对应的块效应经验系数，并将查找到的块效应经验系数作为相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的空间差异度。
可选的，在上述步骤11中，获取当前待处理编码块和相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值；利用预设边缘检测算子，提取当前待处理编码块和相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值所呈现出的边缘化程度的原始边缘值；在上述步骤12中，根据当前待处理编码块和相邻编码块所各自临近的边缘区域的预测像素值，利用预设边缘检测算子，提取当前待处理编码块和相邻编码块所各自临近的边缘区域的预测像素值所呈现出的边缘化程度的预测边缘值。
可选的，在上述步骤中，预设边缘检测算子包括：Sobel算子、Isotropic Sobel算子、Roberts算子、Prewitt算子、Laplacian算子或Canny算子。
可选的，在上述步骤13中，根据当前待处理编码块的图像编码标准，确定对于当前待处理编码块可用的帧内预测模式。
下面对本发明实施例进行详细描述。
首先，对本发明实施例的技术构思和发明原理进行整体概述：
第一，本发明实施例不需要修改现有视频编解码协议，只需要在现有的最优预测模式选择过程中引入块效应检测机制。本发明实施例可以利用块效应检测机制，准确的识别出由于当前待处理编码块所采用的帧内预测模式所造成的图像伪边界(即并非原始图像的边界)，进而优先选取出产生块效应程度较低的帧内预测模式作为当前编码块的最佳帧内预测模式，这样，本发明实施例能够有效减轻图像伪边界的现象。当然，在实际应用中，由于考虑到残差系数、码流长度、码率等因素的影响，基于上述块效应检测机制，本发明实施例还可以结合不同帧内预测模式所产生的码流长度、码率、残差程度等，对最优帧内预测模式的确定进行调整，也就是说，如果当前用户的最大需求为消除块效应现象(或优化图像颗粒度等)，本发明实施例可以为了尽量满足用户需求，而将块效应程度作为选取最佳帧内预测模式的最关键因素。
第二，本发明实施例可以利用在对当前编码块进行变换量化之前的时域数据所表征出的边界特征，与在对当前编码块进行不同帧内预测模式的预测编码后的时域数据所分别表征出的边界特征进行比对，因而，不需要再将频域数据重新转换为时域数据，降低了编码器端的计算复杂度。
第三，本发明实施例可以选取一种能够产生块效应程度最低的帧内预测模式，从而在由编码器端对当前待处理编码块的最优帧内预测模式的选取阶段中，就可以有效的预防了块效应的产生，进而在后续解码过程中，进一步避免了为了消除块效应现象而损失的图像清晰度。
在通过上述第一～第三点概述对本发明实施例的整体技术构思进行描述之后，下面结合图2和图3，以采用H.264标准的编码器的最优帧内预测模式(帧内预测模式)的选择过程进行详细描述。其中，图2示出了本发明实施例中的当前编码块与相邻编码块在空间上的位置关系，图3示出了本发明实施例中的一种基于块效应优化的帧内预测模式的判决过程的流程示意图。
然后，对本发明实施例中出现的名词进行定义和说明：
第一，在本发明实施例中，原始边缘值用于衡量当前待处理编码块与相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值所呈现出的边缘化程度，其表征出原始图像的真实边界现象。
第二，在本发明实施例中，预测边缘值用于衡量当前待处理编码块与相邻编码块之间临近的边缘区域的预测像素值所呈现出的边缘化程度，其并不一定表征原始图像的真实边界现象，基于不同的帧内预测模式，可能表征出了图像预测编码前后的伪边界。其中，当前待处理编码块具有一种以上的帧内预测模式，而相邻编码块(例如，位于当前待处理编码块上侧的相邻编码块、以及位于当前待处理编码块左侧的相邻编码块)的最优帧内预测模式已经预先确定出，因此，在进行伪边界的区分时，实际上是依次比较当前待处理编码块采用每一种帧内预测模式所产生的预测像素值、与相邻编码块采用预先确定出的最优帧内预测模式所产生的预测像素值所呈现出的边缘化程度。同时，与当前待处理编码块对应的若干个帧内预测模式，是由当前待处理编码的图像编码标准就决定的。
第三，在本发明实施例中，空间差异度用于表征两种帧内预测模式在空间方向上的差异度，也就是说，这两种帧内预测模式实际上，是当前待处理编码块当前采用的帧内预测模式与相邻编码块(例如，位于当前待处理编码块上侧的相邻编码块、以及位于当前待处理编码块左侧的相邻编码块)的最优帧内预测模式，在进行预测时，预测方向的不同；如果这两种帧内预测模式的预测方向是相同的，则空间差异都最小，如果这两种帧内预测模式的预测方向是相反的，则空间差异都最大。在本发明实施例中，可以预先定义每两种帧内预测模式的预测方向之间的空间差异度，并生成预测模式块效应经验系数表；在预测模式块效应经验系数表中，至少包含有每种帧内预测模式、以及该帧内预测模式与其他各帧内预测模式之间的空间差异度，即块效应经验系数。在本发明实施例中，预测模式块效应经验系数表中的块效应经验系数可由人为规定、也可根据实际经验进行修改。
为了能够根据时域数据识别出图像伪边界，进而解决图像块效应，本发明实施例需要首先解决块效应的表征问题，即如何衡量块效应程度的大小。
在图2中，块C(即当前待处理编码C，为了描述方便以下可简称为块C)表示当前待处理的编码块，块A、B、A’、B’均为块C的相邻编码块，其中块A和A’分别表示块C的上邻块和下领块(分别位于块C的上侧和下侧)，块B和B’分别表示块C的左邻块和右邻块(分别位于块C的左侧和右侧)。块C的块效应同时表现为块C分别与块A、A’、B、B’的边界效应。但由于在实际编码块C过程中，块A’和块B’的重建像素数据未知，因此本发明实施例只度量块C与块A、块B的边界效应。
块效应是图像的一种“人为”伪边界现象，即生成了新的图像边缘，而边缘提取算法(如Sobel算子等算法)能较好的反映图像边缘信息的强弱，因此本发明实施例可以采用边缘提取算法来表征图像的边缘。但边缘提取算法并不能区分真实边界和伪边界，为解决这个问题，本发明实施例引入了块效应程度度量因子(为了描述方便，以下可以简称为fbe)以及与邻块预测模式相关的经验系数(为了描述方便，以下可以简称为fbm)，其中，本发明实施例可将以“块C和邻块的原始像素的边缘值”与“块C和邻块的预测像素的边缘值”两者之间的绝对差值作为fbe的取值；当fbe值越小，说明当前帧内预测模式下，预测编码前后的边缘差距越小，与原始图像越接近，块效应效果较理想；反之，说明当前帧内预测模式下，预测编码前后的边缘差距较大，或者导致了较为明显的块效应(预测边缘值明显大于原始边缘值)，或者导致了图像的模糊(预测边缘值明显小于原始边缘值)，图像效果整体不理想。本发明实施例还可以将块C的预测模式与邻块的预测模式在空间上的差异度作为fbm的取值，当块C的预测模式与邻块的预测模式差距越大(指两者预测模式下的预测方向上的差距)，则fbm的取值越大，块效应越明显；反之，块效应较理想。
基于以上分析，本发明实施例可以提出如下的块效应度量计算公式：
Vb＝weight1*abs(fbe(a,cs)-fbe(a,cp))+weight2*abs(fbe(b,cs)-fbe(b,cp))+weight3*fbm(ma,mc)+weight4*fbm(mb,mc)
其中，fbe(a,cs)为上侧相邻编码块(即块A)与块C的原始边缘值，fbe(a,cp)为上侧相邻编码块(即块A)与块C的预测边缘值；fbe(b,cs)为左侧相邻编码块(即块B)与块C的原始边缘值，fbe(b,cp)为左侧相邻编码块(即块B)与块C的预测边缘值；fbm(ma,mc)为上侧相邻编码块(即块A)的最优帧内预测模式与块C当前采用的帧内预测模式之间的空间差异度；fbm(mb,mc)为左侧相邻编码块(即块B)的最优帧内预测模式与块C当前采用的帧内预测模式之间的空间差异度；weight1～weight4分别为预设权重系数；abs(A-B)为取A与B之间差的绝对值运算。
结合上述块效应度量计算方式和帧内预测过程特点，参见图3，本发明实施例所提供的基于块效应优化的帧内预测模式的判决过程可以包括：
步骤301：获取用于衡量块C和若干个相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值所呈现出的边缘化程度的原始边缘值。
具体实现时：对于块C和块A之间临近的边缘区域的原始像素值，利用预设边缘检测算子，提取用于衡量块C和块A之间临近的边缘区域的原始像素值所呈现出的边缘化程度的原始边缘值fbe(a,cs)；同时，对于块C和块B之间临近的边缘区域的原始像素值，利用预设边缘检测算子，提取用于衡量块C和块B之间临近的边缘区域的原始像素值所呈现出的边缘化程度的原始边缘值fbe(b,cs)。
举例来说，本发明实施例可以以SOBEL算子为例对边缘算法进行描述，当然本发明实施例还可以利用其它边缘检验算子(如Isotropic Sobel算子、Roberts算子、Prewitt算子、Laplacian算子或Canny算子)进行边缘提取，这里不再一一赘述。
在上述步骤301中，首先，对块A与块C的原始像素进行边缘提取：
各取块A和块C中靠近边界的N行原始像素数据，采用诸如以下第一预设滤波矩阵进行垂直方向边缘提取，得到块A和块C的原始边缘值fbe(a,cs)。
上述第一预设滤波矩阵为：
同时，对块B与块C的原始像素进行边缘提取：
各取块B和块C中靠近边界的N列原始像素数据，采用诸如以下第二预设滤波矩阵进行水平方向边缘提取，得到块B和块C的原始边缘值fbe(b,cs)。
上述第二预设滤波矩阵为：
步骤302：根据块C的图像编码标准，确定对于块C可用的所有帧内预测模式。
具体实现时，本发明实施例可以根据块C的图像编码标准，确定对于块C可用的所有帧内预测模式。
举例来说，对亮度像素而言，P块用于4×4子块或者16×16宏块的相关操作。4×4亮度子块有9种可选预测模式，16×16亮度块有4种预测模式。
步骤303：对于块C，判断是否完成所有可用的帧内预测模式的预测编码，如果否，则继续执行步骤304；否则，执行步骤310。
步骤304：获取块C采用当前帧内预测模式所产生的预测像素值和预测码流长度。
具体实现时，首先，获取块C采用当前帧内预测模式所产生的预测像素值，同时，记录块C采用当前帧内预测模式所产生的预测码流长度。在本发明实施例中，由于SATD是一种视频残差信号大小的衡量标准。SATD即将残差经哈德曼变换的4×4块的预测残差绝对值总和，可以将其看作简单的时频变换，其值在一定程度上可以反映生成码流的大小，因此，可以用于SATD值表征块C采用当前帧内预测模式所产生的预测码流长度。在实际应用中，可以先获取块C采用当前帧内预测模式所产生的残差数据，然后对残差数据进行哈德曼变换，并且将哈德曼变换后的系数绝对和，作为用于表征块C采用当前帧内预测模式所产生的预测码流长度的SATD值。
需要说明的是，本发明实施例也可以用其他衡量标准来表示块C采用当前帧内预测模式所产生的预测码流长度，这里不再一一赘述。
步骤305：确定块C和相邻编码块之间临近的边缘区域的预测边缘值。
具体实现时，根据块A在采用已选取的最优帧内预测模式时所产生的预测像素值和块C采用当前帧内预测模式所产生的预测像素值，确定用于衡量块C和块A之间临近的边缘区域的预测像素值所呈现出的边缘化程度的预测边缘值fbe(a,cp)；同时，根据块B在采用已选取的最优帧内预测模式时所产生的预测像素值和块C采用当前帧内预测模式所产生的预测像素值，确定用于衡量块C和块B之间临近的边缘区域的预测像素值所呈现出的边缘化程度的预测边缘值fbe(b,cp)。
具体的，上述步骤305的边缘提取方式与上述步骤301的方式相同，其中，本发明实施例可以以SOBEL算子为例对边缘算法进行描述，当然本发明实施例还可以利用其它边缘检验算子(如Isotropic Sobel算子、Roberts算子、Prewitt算子、Laplacian算子或Canny算子)进行边缘提取，这里不再一一赘述。
步骤306：计算块C采用当前帧内预测模式与相邻编码块所产生的块效应程度Vb。
具体实现时，首先，计算块A的最优预测模式与块C当前采用的帧内预测模式之间的第一空间差异度(即与邻块预测模式相关程度系数fbm(ma,mc))，同时，块B的最优预测模式与块C当前采用的帧内预测模式之间的第二空间差异度(即与邻块预测模式相关程度系数fbm(mb,mc))。
举例来说，本发明实施例以H.264标准中的帧内16x16为例进行描述。假设以模式0(垂直)为依据，则与模式0(垂直)预测方向最近的为模式3(平面)，其次为模式2(DC)，最后为模式1(水平)。据此，先建立如下预测模式序列：垂直(ID0)→平面(ID1)→DC(ID2)→水平(ID3)→DC(ID4)→平面(ID5)→垂直(ID6)。上述预测模式序列以水平(ID3)为中心分成左右两部分，以块C和块A为例：如果块C当前预测模式为水平，则块A的预测模式所对应的ID号从ID3开始查找，如为平面，则块A的ID号为5；如果块C当前预测模式非水平，如为垂直，则块A的预测模式所对应的ID号从ID0开始查找，如为平面，则块A的ID号为1。
在获得块C和块A的预测模式ID号后，求取两者ID号的绝对差，并根据此绝对差值，查询预测模式块效应经验系数表，求取得到fbm(ma,mc)。
再举例来说，预测模式块效应经验系数表可以根据各编码场景获取的统计出，由于16x16总共有4种模式，则模式绝对差值也总共有4种大小(0、1、2、3)，因此，可以设定如下4值预测模式块效应经验系数表，即{md0，md1，md2，md3}。上述系数表中，md0≤md1≤md2≤md3，假设当前绝对差值2为例，则查表后的块效应经验系数fbm(ma,mc)的取值为md2。而md0，md1，md2，md3的具体数值可以根据实际经验设定。
同理，在获得块C和块B的预测模式ID号后，求取两者ID号的绝对差，并根据此绝对差值，查询预测模式块效应经验系数表，求取得到fbm(mb,mc)。
然后，根据块效应度量计算公式，计算块C的块效应程度Vb。
具体实现时，由于本发明实施例提供的块效应度量计算公式为：
Vb＝weight1*abs(fbe(a,cs)-fbe(a,cp))+weight2*abs(fbe(b,cs)-fbe(b,cp))+weight3*fbm(ma,mc)+weight4*fbm(mb,mc)
其中，weight1～weight4分别为预设权重系数，具体的，weight1～weight4的取值可以根据实际需求进行预先设置或更新。举例来说，在本发明实施例中，假设weight1＝weight2＝weight3＝weight4＝1，则Vb＝abs(fbe(a,cs)-fbe(a,cp))+abs(fbe(b,cs)-fbe(b,cp))+fbm(ma,mc)+fbm(mb,mc)
步骤307：判断块C采用当前预测模式所对应的Vb值是否大于预设块效应阈值Vbth，如果是，则继续执行步骤308；否则，执行步骤309。
具体实现时，为进一步扩大本发明实施例的适应性，在保证块效应的基础上，应尽可能的使编码码率最小，因此本发明实施例在最佳模式判决过程中设置块效应阈值(Vbth)、强块效应候选预测模式(PBB)、弱块效应候选预测模式(PBS)。
步骤308：根据块C采用当前预测模式所对应的Vb值，更新强块效应候选预测模式PBB。
具体实现时，如果块C采用当前预测模式所对应的Vb值大于预设块效应阈值Vbth，则认为块C在当前预测模式下所产生的块效应程度较严重，图像伪边界较明显，此时可以将块C当前所使用的预测模式更新作为强块效应候选预测模式(PBB)中的一条记录。
步骤309：根据块C采用当前预测模式所产生的预测码流长度，更新弱块效应候选预测模式PBS。
具体实现时，如果块C采用当前预测模式所对应的Vb值小于或等于预设块效应阈值Vbth，则认为块C在当前预测模式下所产生的块效应程度较弱，图像伪边界不明显，由于此时当前预测模式下所产生的块效应比较理想(已满足用户画质要求)，为尽可能的降低编码码率，选择产生预测码流长度最小的预测模式(即SATD最小的预测模式)PBS作为最终的预测模式。
在执行上述步骤308或步骤309之后，将强块效应候选预测模式或弱块效应候选预测模式中的记录进行反馈。
这样，本发明实施例通过上述步骤完成一次对块C当前采用的预测模式所对应产生的快效应程度的判决过程，因此，还需要对于各种可用预测模式依次执行上述判决，并逐一根据判决结果更新强块效应候选预测模式或弱块效应候选预测模式中的记录。进一步的，在对块C完成所有模式预测后，继续执行步骤310。
步骤310：判断弱块效应候选预测模式是否可用，如果是，则继续执行步骤311；否则，执行步骤312。
具体实现时，本发明实施例可以判断弱块效应候选预测模式中的记录是否为非空，如果是，则弱块效应候选预测模式可用，如果弱块效应候选预测模式中的记录为空，则弱块效应候选预测模式不可用。
步骤311：PBS为最佳帧内预测模式。
步骤312：PBB为最佳帧内预测模式。
可见，本发明实施例具有如下技术关键点：
1、本发明实施例在帧内预测模式判决过程中，引入了块效应检测机制，将图像块效应作为帧内预测模式选择的一个判决依据，在低码率应用情况下(量化QP较大时)，可有效防止由于帧内预测模式选择不准确而引入的图像块效应现象，进而有效减轻整体编码图像块效应；
2、本发明实施例不涉及编/解码标准的修改，可无缝应用于目前各主流(如H.264、HEVC、AVS等)编/解码标准中；
3、本发明实施例提出了一种结合边缘提取和邻块模式权重的块效应度量方法，可有效表征各帧内预测模式下块效应的大小；
4、本发明实施例在保证块效应效果的基础上，将预测SATD值作为最终模式的选择条件之一，可有效兼顾编码码率。
综上，从上述技术方案可以看出，本发明实施例可以以在预测编码过程中，在当前待处理编码块采用不同的预测编码模式与相邻编码块所产生的块效应程度为依据，选取产生块效应程度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。在本发明实施例中，首先，获取用于表征当前待处理编码块与相邻编码块的原始像素值之间的原始边缘值；然后，获取相邻编码块各自的预先确定出的最优帧内预测模式所产生的预测像素值；之后，对于当前待处理编码块一个以上的可用帧内预测模式，进行预测编码，在预测编码过程中，确定用于表征当前待处理编码块与相邻编码块的预测像素值之间的预测边缘值，同时，确定出当前待处理编码块采用当前预测编码模式与若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式之间的空间差异度；进一步的，根据原始边缘值、预测边缘值以及空间差异度，确定当前待处理编码块的块效应程度；最终，根据当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的块效应程度，选取出当前待处理编码块的最优帧内预测模式。这样，本发明实施例可以根据预测编码前的块效应程度和预测编码后的块效应程度，区分出由于帧内预测模式进行帧内预测编码所导致的图像“伪”边界，可见，本发明实施例可以在帧内预测模式选择过程中，就可以预防块效应的发生，也就是说，本发明实施例可以有效的防止由于帧内模式选择不准确而引入的图像块效应现象，进而有效减轻整体编码图像块效应；进一步的，结合采用不同帧内预测模式进行帧内预测所产生的预测码流长度，可以在保证图像帧的编码码率的基础上，有效的消除块效应现象。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种帧内预测模式的选择装置，图4示出了本发明实施例中的一种帧内预测模式的选择装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：
获取模块41，用于获取当前待处理编码块和若干个相邻编码块之间的原始边缘值；获取所述若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式所产生的预测像素值；
块效应计算模块42，用于获取预先确定出的当前待处理编码块的一个以上的帧内预测模式，针对每一个帧内预测模式，分别执行：对当前待处理编码块采用所述帧内预测模式进行预测编码，获取预编码所产生的当前待处理编码块的预测像素值，根据所述当前待处理编码块的预测像素值和所述若干个相邻编码块的预测像素值确定预测边缘值，并确定当前待处理编码块采用当前预测编码模式与若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式之间的空间差异度；根据所述原始边缘值、预测边缘值以及空间差异度，确定当前待处理编码块的块效应程度；
帧内预测模式选择模块43，用于根据当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的所述块效应程度，确定当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
可选的，所述帧内预测模式选择模块43具体用于：
在当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的所述块效应程度均大于预设块效应阈值时，选取块效应程度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
可选的，所述帧内预测模式选择模块43具体用于：
当在当前待处理编码块所采用的预测编码模式中，至少存在一个块效应程度不大于预设块效应阈值的可选预测编码模式时，进一步获取对当前待处理编码块采用所述可选预测编码模式进行预测编码所产生的预测码流长度，选取预测码流长度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
可选的，所述帧内预测模式选择模块43具体用于：
获取当前待处理编码块采用当前可选预测编码模式所产生的残差数据，对所述残差数据进行哈德曼变换；根据哈德曼变换后的系数绝对和，确定当前待处理编码块采用当前可选预测编码模式所产生的预测码流长度。
可选的，所述块效应计算模块42具体用于：
对于位于当前待处理编码块左侧的第一相邻编码块，获取所述第一相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值与预测边缘值之间的第一差异度；获取所述第一相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块采用的帧内预测模式之间的第一空间差异度；对于位于当前待处理编码块上侧的第二相邻编码块，获取所述第二相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值与预测边缘值之间的第二差异度；获取所述第二相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块采用的帧内预测模式之间的第二空间差异度；对所述第一差异度、第二差异度、第一空间差异度和第二空间差异度进行加权运算，根据运算结果，计算出当前待处理编码块的块效应程度。
可选的，所述块效应计算模块42具体用于：通过如下公式一，计算出当前待处理编码块的块效应程度Vb；
所述公式一为：
Vb＝weight1*abs(fbe(a,cs)-fbe(a,cp))+weight2*abs(fbe(b,cs)-fbe(b,cp))+weight3*fbm(ma,mc)+weight4*fbm(mb,mc)
其中，fbe(a,cs)为所述第二相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值，fbe(a,cp)为所述第二相邻编码块与当前待处理编码块的预测边缘值；fbe(b,cs)为所述第一相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值，fbe(b,cp)为所述第一相邻编码块与当前待处理编码块的预测边缘值；fbm(ma,mc)为所述第二相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的第二空间差异度；fbm(mb,mc)为所述第一相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的第一空间差异度；weight1～weight4分别为预设权重系数；abs(A-B)为取A与B之间差的绝对值运算。
可选的，所述块效应计算模块42具体用于：
获取当前待处理编码块的帧内预测模式所对应的第一预测方向，获取所述相邻编码块的最优预测模式所对应的第二预测方向；根据所述第一预测方向和第二预测方向之间的差异度，在预先生成的预测模式块效应经验系数表中，查找到与所述差异度对应的块效应经验系数，并将查找到的块效应经验系数作为所述相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的空间差异度。
可选的，所述获取模块41具体用于：获取当前待处理编码块和所述相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值；利用预设边缘检测算子，提取当前待处理编码块和所述相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值所呈现出的边缘化程度的原始边缘值；所述块效应计算模块42具体用于：根据当前待处理编码块和所述相邻编码块所各自临近的边缘区域的预测像素值，利用所述预设边缘检测算子，提取当前待处理编码块和所述相邻编码块所各自临近的边缘区域的预测像素值所呈现出的边缘化程度的预测边缘值。
可选的，所述预设边缘检测算子包括：Sobel算子、Isotropic Sobel算子、Roberts算子、Prewitt算子、Laplacian算子或Canny算子。
可选的，所述块效应计算模块42具体用于：
根据当前待处理编码块的图像编码标准，确定对于当前待处理编码块可用的帧内预测模式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器，使得通过该计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令可实现流程图中的一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图的一个流程或多个流程和/或方框图的一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种帧内预测模式的选择方法，其特征在于，该方法包括：
获取当前待处理编码块和若干个相邻编码块之间的原始边缘值；
获取所述若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式所产生的预测像素值；
获取预先确定出的当前待处理编码块的一个以上的帧内预测模式，针对每一个帧内预测模式，分别执行：对当前待处理编码块采用所述帧内预测模式进行预测编码，获取预编码所产生的当前待处理编码块的预测像素值，根据所述当前待处理编码块的预测像素值和所述若干个相邻编码块的预测像素值确定预测边缘值，并确定当前待处理编码块采用当前预测编码模式与若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式之间的空间差异度；根据所述原始边缘值、预测边缘值以及空间差异度，确定当前待处理编码块的块效应程度；
根据当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的所述块效应程度，确定当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前待处理编码块的最优帧内预测模式，包括：
如果当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的所述块效应程度均大于预设块效应阈值，则选取块效应程度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前待处理编码块的最优帧内预测模式，包括：
如果在当前待处理编码块所采用的预测编码模式中，至少存在一个块效应程度不大于预设块效应阈值的可选预测编码模式，则进一步获取对当前待处理编码块采用所述可选预测编码模式进行预测编码所产生的预测码流长度，选取预测码流长度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取对当前待处理编码块的预测码流长度，包括：
获取当前待处理编码块采用当前可选预测编码模式所产生的残差数据，对所述残差数据进行哈德曼变换；
根据哈德曼变换后的系数绝对和，确定当前待处理编码块采用当前可选预测编码模式所产生的预测码流长度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前待处理编码块的块效应程度，包括：
对于位于当前待处理编码块左侧的第一相邻编码块，获取所述第一相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值与预测边缘值之间的第一差异度；获取所述第一相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块采用的帧内预测模式之间的第一空间差异度；
对于位于当前待处理编码块上侧的第二相邻编码块，获取所述第二相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值与预测边缘值之间的第二差异度；获取所述第二相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块采用的帧内预测模式之间的第二空间差异度；
对所述第一差异度、第二差异度、第一空间差异度和第二空间差异度进行加权运算，根据运算结果，计算出当前待处理编码块的块效应程度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过如下公式一，计算出当前待处理编码块的块效应程度Vb；
所述公式一为：
Vb＝weight1*abs(fbe(a,cs)-fbe(a,cp))+weight2*abs(fbe(b,cs)-fbe(b,cp))+weight3*fbm(ma,mc)+weight4*fbm(mb,mc)
其中，fbe(a,cs)为所述第二相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值，fbe(a,cp)为所述第二相邻编码块与当前待处理编码块的预测边缘值；fbe(b,cs)为所述第一相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值，fbe(b,cp)为所述第一相邻编码块与当前待处理编码块的预测边缘值；fbm(ma,mc)为所述第二相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的第二空间差异度；fbm(mb,mc)为所述第一相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的第一空间差异度；weight1～weight4分别为预设权重系数；abs(A-B)为取A与B之间差的绝对值运算。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下步骤确定相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的空间差异度：
获取当前待处理编码块的帧内预测模式所对应的第一预测方向，获取所述相邻编码块的最优预测模式所对应的第二预测方向；
根据所述第一预测方向和第二预测方向之间的差异度，在预先生成的预测模式块效应经验系数表中，查找到与所述差异度对应的块效应经验系数，并将查找到的块效应经验系数作为所述相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的空间差异度。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前待处理编码块和若干个相邻编码块之间的原始边缘值，包括：
获取当前待处理编码块和所述相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值；利用预设边缘检测算子，提取当前待处理编码块和所述相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值所呈现出的边缘化程度的原始边缘值；
所述确定预测边缘值，包括：
根据当前待处理编码块和所述相邻编码块所各自临近的边缘区域的预测像素值，利用所述预设边缘检测算子，提取当前待处理编码块和所述相邻编码块所各自临近的边缘区域的预测像素值所呈现出的边缘化程度的预测边缘值。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设边缘检测算子包括：
Sobel算子、Isotropic Sobel算子、Roberts算子、Prewitt算子、Laplacian算子或Canny算子。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取预先确定出的当前待处理编码块的一个以上的帧内预测模式，包括：
根据当前待处理编码块的图像编码标准，确定对于当前待处理编码块可用的帧内预测模式。
11.一种帧内预测模式的选择装置，其特征在于，该装置包括：
获取模块，用于获取当前待处理编码块和若干个相邻编码块之间的原始边缘值；获取所述若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式所产生的预测像素值；
块效应计算模块，用于获取预先确定出的当前待处理编码块的一个以上的帧内预测模式，针对每一个帧内预测模式，分别执行：对当前待处理编码块采用所述帧内预测模式进行预测编码，获取预编码所产生的当前待处理编码块的预测像素值，根据所述当前待处理编码块的预测像素值和所述若干个相邻编码块的预测像素值确定预测边缘值，并确定当前待处理编码块采用当前预测编码模式与若干个相邻编码块各自采用其预先确定出的最优帧内预测模式之间的空间差异度；根据所述原始边缘值、预测边缘值以及空间差异度，确定当前待处理编码块的块效应程度；
帧内预测模式选择模块，用于根据当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的所述块效应程度，确定当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述帧内预测模式选择模块具体用于：
在当前待处理编码块在每一个帧内预测模式下所获取的所述块效应程度均大于预设块效应阈值时，选取块效应程度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述帧内预测模式选择模块具体用于：
当在当前待处理编码块所采用的预测编码模式中，至少存在一个块效应程度不大于预设块效应阈值的可选预测编码模式时，进一步获取对当前待处理编码块采用所述可选预测编码模式进行预测编码所产生的预测码流长度，选取预测码流长度最小的帧内预测模式，作为当前待处理编码块的最优帧内预测模式。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述帧内预测模式选择模块具体用于：
获取当前待处理编码块采用当前可选预测编码模式所产生的残差数据，对所述残差数据进行哈德曼变换；根据哈德曼变换后的系数绝对和，确定当前待处理编码块采用当前可选预测编码模式所产生的预测码流长度。
15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述块效应计算模块具体用于：
对于位于当前待处理编码块左侧的第一相邻编码块，获取所述第一相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值与预测边缘值之间的第一差异度；获取所述第一相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块采用的帧内预测模式之间的第一空间差异度；
对于位于当前待处理编码块上侧的第二相邻编码块，获取所述第二相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值与预测边缘值之间的第二差异度；获取所述第二相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块采用的帧内预测模式之间的第二空间差异度；
对所述第一差异度、第二差异度、第一空间差异度和第二空间差异度进行加权运算，根据运算结果，计算出当前待处理编码块的块效应程度。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述块效应计算模块具体用于：通过如下公式一，计算出当前待处理编码块的块效应程度Vb；
所述公式一为：
Vb＝weight1*abs(fbe(a,cs)-fbe(a,cp))+weight2*abs(fbe(b,cs)-fbe(b,cp))+weight3*fbm(ma,mc)+weight4*fbm(mb,mc)
其中，fbe(a,cs)为所述第二相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值，fbe(a,cp)为所述第二相邻编码块与当前待处理编码块的预测边缘值；fbe(b,cs)为所述第一相邻编码块与当前待处理编码块的原始边缘值，fbe(b,cp)为所述第一相邻编码块与当前待处理编码块的预测边缘值；fbm(ma,mc)为所述第二相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的第二空间差异度；fbm(mb,mc)为所述第一相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的第一空间差异度；weight1～weight4分别为预设权重系数；abs(A-B)为取A与B之间差的绝对值运算。
17.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述块效应计算模块具体用于：
获取当前待处理编码块的帧内预测模式所对应的第一预测方向，获取所述相邻编码块的最优预测模式所对应的第二预测方向；
根据所述第一预测方向和第二预测方向之间的差异度，在预先生成的预测模式块效应经验系数表中，查找到与所述差异度对应的块效应经验系数，并将查找到的块效应经验系数作为所述相邻编码块的最优预测模式与当前待处理编码块的帧内预测模式之间的空间差异度。
18.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述获取模块具体用于：
获取当前待处理编码块和所述相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值；利用预设边缘检测算子，提取当前待处理编码块和所述相邻编码块之间临近的边缘区域的原始像素值所呈现出的边缘化程度的原始边缘值；
所述块效应计算模块具体用于：
根据当前待处理编码块和所述相邻编码块所各自临近的边缘区域的预测像素值，利用所述预设边缘检测算子，提取当前待处理编码块和所述相邻编码块所各自临近的边缘区域的预测像素值所呈现出的边缘化程度的预测边缘值。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述预设边缘检测算子包括：
Sobel算子、Isotropic Sobel算子、Roberts算子、Prewitt算子、Laplacian算子或Canny算子。
20.如权利要求11-19中任一项所述的装置，其特征在于，所述块效应计算模块具体用于：
根据当前待处理编码块的图像编码标准，确定对于当前待处理编码块可用的帧内预测模式。
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