CN108293131A - 用于视频编解码的运动矢量预测或者运动补偿的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于优先级运动矢量预测子推导的方法和装置，其用于视频编码器或解码器中的运动补偿。根据本方法，使用基于优先级运动矢量预测子推导流程，推导出一个或多个最终运动矢量预测子。通过根据优先级顺序基于在当前块重构之前的一个或两个目标参考图像的参考数据，从用于帧间预测模式、跳过模式或合并模式的基于优先级运动矢量预测子列表中选择一个或多个首先可用的运动矢量预测子，来推导出一个或多个最终运动矢量预测子。因此，无需在编码器侧处发送信息，也无需在解码器侧推导出与一个或多个运动矢量预测子相关的信息以在视频比特流中识别出一个或多个最终运动矢量预测子。

Description

用于视频编解码的运动矢量预测或者运动补偿的方法和装置
优先权声明
本申请要求在2015年11月20日提出申请号为62/257,757的美国临时专利申请的优先权。上述美国临时专利申请整体以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及使用解码器侧推导的运动信息的视频编码的运动补偿。具体地，本发明涉及通过使用解码器侧推导的运动矢量预测子(motion vector predictor，MVP)候选列表来提高帧间模式、合并模式和跳过模式的性能。
背景技术
数字视频编码标准的进步已形成了十几年诸如智能手机，数字电视和数字相机的多媒体***的成功。在H.261、MPEG-1、MPEG-2、H.263、MPEG-4和H.264/AVC标准化行动后，由于需要更高的图像分辨率、更高的帧速率以及更好的视频质量，对改善视频压缩性能的需求依然强劲。因此，开发新的视频编解码技术以进一步提高编解码效率以致超过H.264/AVC的编解码效率的努力永无止境。已基于混合块运动补偿变换编解码架构发展一种新编解码标准，称为高效视频编码(High-efficiency video coding，HEVC)。压缩的基本单元被称为编码树单元(coded tree unit，CTU)。每个CTU可以包含一个编码单元(coding unit，CU)或被递归地分割成四个较小的编码单元，直到达到预定义的最小编码单元的大小。每个编码单元(也称为叶(leaf)编码单元)包含一个或多个预测单元(prediction unit，PU)和变换单元(transform unit，TU)树。
通常，编码树单元由一个亮度编码树块(coding tree block，CTB)和两个对应的色度编码树块组成。编码单元由一个亮度编码块(coding block，CB)和两个对应的色度编码块组成。预测单元由一个亮度预测块(prediction block，PB)和两个相应的色度预测块组成。变换单元由一个亮度变换块(transform block，TB)和两个对应的色度变换块组成。然而，特例可能发生，因为用于亮度和色度的最小变换块的大小均为4x4(即，没有4:2:0的色彩格式支持的2x2色度变换块)，并且每个帧内色度编码块通常只具有一个帧内色度预测块，而无论对应的帧内亮度编码块中的亮度预测块数量如何。
对于帧内编码单元而言，亮度编码块可以由一个或四个亮度预测块进行预测，两个色度编码块中的每个总是由一个色度预测块进行预测。换而言之，每个亮度预测块具有一个帧内亮度预测模式，两个色度预测块共享一个帧内色度预测模式。而且，对于帧内编码单元而言，变换块大小不能大于预测块大小。在每个预测块中，帧内预测被应用以预测来自于变换块的相邻重构样本的预测块内部每个变换块的样本。对于每个预测块而言，除了33种方向帧内预测模式外，DC模式和平面模式也被支持，以分别预测平坦区域和渐变区域。
对于每个帧间预测单元，可以选择跳过模式、合并模式、帧间模式中的任一模式。一般而言，运动矢量竞争(motion vector competition，MVC)方案用于从包括空间运动候选和时间运动候选的给定候选集中选择一个运动候选。对运动估计的多个参考允许在两个可能的重构参考图像列表(即列表0和列表1)中查找最佳参考。对于帧间模式(非正式称为AMVP模式，其中AMVP表示高级运动矢量预测)而言，帧间预测指示符(列表0、列表1或双向预测)或用于指示一个或两个目标参考图像的两个参考索引、用于指示列表中一个或两个选择候选的一个或两个运动候选索引、运动矢量差(motion vector difference，MVD)和预测残差均被发送。对于跳过模式和合并模式，只有合并索引被发送，以指示候选列表中一个或两个选择运动矢量预测器，并且当前预测单元从由编码合并索引提到的相邻预测单元处接收帧间预测指示符、参考索引和运动矢量。在跳过编码的编码单元的情况下，残差信号也被省略。量化、熵编码和去块滤波器(deblocking filter，DF)也在HEVC的编解码环路中。这三个模块的基本操作与H.264/AVC中的那些操作在概念上相似，但具体细节不同。
样本自适应偏移(Sample adaptive offset，SAO)是在去块滤波器之后应用的一种新的环路滤波技术。样本自适应偏移的目的是通过将已去块样本分类成不同的类别，然后将偏移添加到每个类别的已去块样本来减少样本失真。
图1示出了包括环路处理的示例性自适应帧间/帧内视频解编码***。对于帧间预测，运动估计(Motion Estimation，ME)/运动补偿(Motion Compensation，MC)112用于基于来自于一个或多个其它图像的视频数据提供预测数据。开关114用于选择帧内预测110或帧间预测数据，并所选预测数据被提供给加法器116以形成预测误差，也称为残差。然后预测误差由变换(Transform，T)118进行处理，接着由量化(Quantization，Q)120进行处理。然后，经过变换和量化后的残差由熵编码器122进行编码，以被包括在对应于已压缩视频数据的视频比特流。然后与变换系数相关的比特流与辅助信息一起打包，例如运动、编解码模式以及与图像区域相关的其他信息。辅助信息也可以通过熵编解码进行压缩以降低所需带宽。因此，如图1所示，与辅助信息相关的数据被提供给熵编码器122。当使用帧间预测模式时，在编码器端处，一个或多个参考图像也必须被重构。因此，经转化和量化后的残差由逆量化(Inverse Quantization，IQ)124和逆变换(InverseTransformation，IT)126进行处理以恢复残差。然后在重构(Reconstruction，REC)128处，残差被添加回到预测数据136中，以重构视频数据。已重构视频数据可以被存储在参考图像缓存器134中，并用于其他帧的预测。
如图1所示，在编码***中，输入视频数据经历一系列处理。由于这一系列处理，来自于REC128的已重构视频数据经受不同的损伤。因此，在已重构视频数据被存储在参考图像缓存器134中之前，环路滤波器130通常被应用到已重构视频数据，以便提高视频质量。例如，去块滤波器和样本自适应偏移已在HEVC标准中使用。环路滤波器信息可能必须被包含在比特流中，以便解码器可以正确地恢复所需的信息。因此，环路滤波器信息被提供给熵编码器122，以用于并入到比特流中。在图1中，在已重构视频数据被存储在参考图像缓存器134中之前，环路滤波器130被应用到已重构视频数据。图1中的***旨在说明典型视频编码器的示例性结构。
图2示出了对应于图1中的编码***的视频解码器的***框图。由于编码器还包含用于重构视频数据的本地解码器，除了熵解码器210之外，一些解码器组件已被使用在编码器中。此外，仅运动补偿220是解码器需要的。开关146选择帧内预测或帧间预测，所选择的预测模式的数据被提供给REC128，以与恢复后的残差进行组合。除了对已压缩残差执行熵解码之外，熵解码210还负责辅助信息的熵解码，并将该辅助信息提供给各个块。例如，帧内模式信息被提供给帧内预测110，帧间模式信息被提供给运动补偿220，环路滤波器信息被提供给环路滤波器130，残差被提供给逆量化124。残差由逆量化124和逆变换126以及后续重构流程进行处理，以重构视频数据。同样，如图2所示，来自于REC128的已重构视频数据经历一系列处理，包括逆量化124和逆变换126，并经受编解码伪影。在已重构视频图像被存储在参考图像缓存器134中之前，已重构视频数据还由环路滤波器130进行处理。
如前面提到的，运动矢量预测广泛用于最近的高级视频编解码中，作为编码工具，以减少运动信息编解码所需的码元。运动矢量预测流程包括生成运动矢量候选列表和修剪候选列表以移除冗余。下面将对生成流程和修剪流程进行简单的描述。
帧间预测中的竞争空间-时间运动候选
高效视频编码中的帧间预测有三种预测模式，包括帧间模式、跳过模式和合并模式。对于所有这三种模式，运动矢量竞争方案被用来在包含空间运动候选和时间运动候选的给定候选列表中选择一个运动候选。运动矢量竞争方案可以提高运动矢量预测和运动矢量编解码的编解码效率。
对于帧间模式而言，帧间预测指示符被发送以标记列表0预测、列表1预测或双向预测。接下来，当存在多个参考图像时，一个或两个参考索引被发送。每个预测方向发送一个索引，以从候选列表中选择一个运动候选。如图3所示，帧间模式的候选列表包括两个空间运动候选和一个时间运动候选：
1.左侧候选(A0，A1中的首先可用的候选)；
2.顶部候选(B0，B1，B2中的首先可用的候选)；
3.时间候选(TBR和TCT中的首先可用的候选)。
从左下到左侧(即，位于当前图像中的A0和A1)搜索左侧空间运动候选，并且首先可用的候选被选为左侧候选，而从右上到左上(即，位于当前图像中的B0，B1和B2)搜索顶部空间运动候选，并且首先可用的候选被选为顶部候选。从位于称为时间同位图像的参考图像的块(TBR或TCT)中推导出时间运动候选。通过在片段头中发送一标志来表示时间同位图像，以指定哪个参考图像列表。片段头中的一个参考索引也被发送以表示参考图像列表中哪个参考图像用作同位参考图像。在发送索引之后，发送一个或两个相应的运动矢量差。
对于跳过模式、合并模式而言，合并索引被发信，以指示合并候选中哪个候选被使用。帧间预测指示符、参考索引或运动矢量差均不被发送。跳过模式或合并模式的每个预测单元重新使用所选候选的帧间预测指示符、参考索引以及运动矢量。注意的是，如果所选候选是时间运动候选，则参考索引通常被设置为0。如图3所示，用于跳过模式和合并模式的合并候选列表包括四个空间运动候选和一个时间运动候选：
1.左侧候选(A1)；
2.顶部候选(B1)；
3.右上人选(B0)；
4.左下候选(A0)；
5.左上候选(B2)，仅在上述任何空间候选不可用时才被使用；
6.时间候选(TBR和TCT中的首先可用的候选)。
冗余移除和额外的运动候选
对于帧间模式、跳过模式和合并模式而言，在推导空间运动候选之后，执行修剪流程以在空间候选之间检测冗余。
在删除冗余或不可用的候选之后，可在编码器侧和解码器侧均动态调整候选列表的大小，以使截断一元二值化有益于索引的熵编解码。虽然候选列表的动态大小可以带来编解码增益，但它也引入了解析问题。由于时间运动候选被包括在候选列表中，因此当先前图像的运动矢量不能被正确解码时，可能发生编码器侧和解码器侧的候选列表之间的不匹配，其导致候选索引的解析错误。该解析错误可以从帧到帧传播，甚至可能导致当前图像的其余部分无法被正确解析或解码。更糟糕的是，该解析错误可能会影响后续的允许时间运动候选的帧间图像。因此，运动矢量(motionvector，MV)的一个较小解码错误可能引起解析很多后续图像的失败。
在高效视频编码中，为了解决上述的解析问题，固定候选列表尺寸用于解耦候选列表构造和索引的解析。此外，为了补偿由固定候选列表尺寸造成的编解码性能损失，将额外的候选分配到候选列表中的空位置中。在这个流程中，以最大长度的截断一元码，对该索引进行编解码，其中，最大长度片段头中被发送以用于跳过模式和合并模式，且被固定为2以用于帧间模式。
对于帧间模式，在推导并修剪包含两个空间运动候选和一个时间运动候选的候选列表之后，零向量运动候选被添加以填充高级运动矢量预测候选列表中的空位置。对于跳过模式和合并模式，在推导并修剪包含四个空间运动候选和一个时间运动候选的候选列表之后，如果可用候选的数量小于固定候选列表尺寸，额外的候选被推导并添加以填充合并候选列表中的空位置。
两种类型的额外候选用于填充合并候选列表：组合双向预测运动候选和零向量运动候选。通过根据预定顺序组合两个原始运动候选，创建组合双向预测运动候选。图4示出了通过组合原始运动候选440和原始运动候选442生成双向预测运动候选444的示例。候选列表410对应于包含两个候选的原始列表：具有ref0的mvL0_A和具有ref0的mvL1_B。运动矢量mvL0_A从当前图像430中的当前块指向列表0中参考图像L0R0 432中的参考块。运动矢量mvL1_B从当前图像430中的当前块指向列表1中参考图像L1R0 434中的参考块。更新候选列表420包括此组合双向预测运动候选。在添加组合双向预测运动候选之后，如果合并候选列表仍然具有空位置，则零向量运动候选可以被添加到剩余位置。
在In VCEG-AZ07AZ07(Jianle Chen,et al.,Further improvements to HMKTA-1.0,ITU-Telecommunications Standardization Sector,Study Group 16Question 6,Video Coding Experts Group(VCEG),52nd Meeting:19–26June 2015,Warsaw,Poland)中，提出了一种解码器侧MV推导方法。在该方法中，当merge_flag或skip_flag为真时，FRUC_mrg_flag被发信。如果FRUC_mrg_flag为1，则FRUC_merg_mode被发信以指示是选择双边匹配合并模式(如图5所示)还是模板匹配合并模式(如图6所示)。图5示出了帧率向上变换(Frame-RateUp-Conversion，FRUC)双边匹配模式的示例，基于两个参考图像推导出当前块510的运动信息。通过在两个不同的参考图像(即，Ref0和Ref1)沿着当前块510的运动轨迹540，查找两个块(即520和530)之间的最佳匹配，推导出当前块510的运动信息。在连续运动轨迹的假设下，指向参考块520和参考块530的与Ref0相关联的运动矢量MV0和与Ref1相关联的运动矢量MV1与当前图像(即Cur pic)和两个参考图像(即Ref0和Ref1)之间的时间距离，即TD0和TD1成正比。
图6示出了模板匹配FRUC模式的示例。当前图像(即Cur pic)中当前块610的相邻区域(即620a和620b)被用作模板，以与参考图像(即，Ref0)中对应模板630a和630b匹配。模板620a/620b和模板630a/630b之间的最佳匹配将确定解码器推导运动矢量640。虽然图6所示的是Ref0，但Ref1也可以用作参考图像。
在解码器侧运动矢量推导方法中，称为时间推导MVP的一种新的实际MVP也被使用，其中通过扫描所有参考帧中的所有运动矢量推导出此MVP。为了推导出LIST_0时间推导MVP，对于LIST_0参考帧中的每个LIST_0MV，此MV被缩放以指向当前帧。当前帧中由此已缩放运动矢量所指向的4x4块为目标当前块。此MV进一步被缩放以指向LIST_0中refIdx为0以用于目标当前块的参考图像。已进一步缩放运动矢量被存储在目标当前块的LIST_0运动矢量字段中。图7示出了分别推导List_0和List_1的时间推导MVP的示例。在图7中，每个小方块对应于一个4x4块。时间推导MVP流程扫描所有参考图像中所有4x4块中的所有运动矢量，以生成当前帧的时间推导LIST_0MVP和时间推导LIST_1MVP。例如，在图7中，块710、块712和块714分别对应于当前图像、索引等于0(refIdx为0)的LIST_0参考图像以及索引等于1(refIdx为1)的LIST_0参考图像的4x4块。用于索引为1的List_0参考图像中的两个块的运动矢量720和运动矢量730是已知的。随后，可以分别通过缩放运动矢量720和730来推导出时间推导MVP722和时间推导MVP 732。随后，已缩放MVP被分配给对应的块。
对于双边匹配合并模式和模板匹配合并模式而言，应用两阶段匹配。第一阶段是预测单元层匹配，第二阶段是子预测单元层匹配。在预测单元层匹配中，分别在LIST_0和LIST_1中选择几个起始运动矢量。这些运动矢量包括来自于合并候选的运动矢量和来自于时间推导MVP的运动矢量。两个不同的起始运动矢量集被生成以用于两个列表。对于一个列表中的每个运动矢量，通过包括此运动矢量和通过缩放此运动矢量推导而来的镜像运动矢量，运动矢量对被生成。对于每个运动矢量对，通过使用该运动矢量对来补偿两个参考块。计算出这两个块的绝对差值之和(sum of absolutely differences，SAD)。具有最小绝对差值之和的运动矢量对为最佳运动矢量对。随后，菱形搜索被执行，已细化运动矢量对。细化精度为1/8像素。细化搜索范围被限制在±1像素内。最终运动矢量对是预测单元层推导的运动矢量对。
对于第二阶段子预测单元层搜索而言，当前预测单元被分割成子预测单元。子预测单元的深度(例如，3)被发信在序列参数集(Sequence Parameter Set，SPS)中。最小子预测单元尺寸为4x4块。对于每个子预测单元，在LIST_0和LIST_1中选择若干个起始运动矢量，其包括预测单元层推导MV、零运动矢量、当前子预测单元和右下块的HEVC同位TMVP、当前子预测单元的时间推导MVP以及左侧和上方预测单元/子预测单元的运动矢量。通过在预测单元层搜索中使用类似的机制，选择用于子预测单元的最佳运动矢量对。执行菱形搜索以细化运动矢量对。执行该子预测单元的运动补偿以生成子预测单元的预测器。
对于模板匹配合并模式而言，使用上4行和左4列的重构像素来形成模板。执行模板匹配以找到含有对应运动矢量的最佳匹配模板。两阶段匹配也适用于模板匹配。在预测单元层匹配中，在LIST_0和LIST_1中分别选择几个起始运动矢量。这些运动矢量包括来自于合并候选的运动矢量和来自于时间推导MVP的运动矢量。两个不同的起始运动矢量集被生成以用于两个列表。对于一个列表中的每个运动矢量，计算具有运动矢量的模板的绝对差值之和。具有最小绝对差值之和的运动矢量对为最佳运动矢量对。然后，执行菱形搜索以细化运动矢量对。细化精度为1/8像素。细化搜索范围被限制在±1个像素内。最终运动矢量对是预测单元层推导的运动矢量对。LIST_0和LIST_1中的运动矢量是独立生成的。
对于第二阶段子预测单元层搜索而言，当前预测单元被分割成子预测单元。子预测单元的深度(例如，3)被发信在序列参数集中。最小子预测单元尺寸为4x4块。对于位于左侧或顶部预测单元边界处的每个子预测单元，在LIST_0和LIST_1中选择几个起始运动矢量，其包括预测单元层推导MV、零运动矢量、当前子预测单元和右下块的HEVC同位TMVP、当前子预测单元的时间推导MVP以及左侧和上方预测单元/子预测单元的运动矢量。通过在预测单元层搜索中使用类似的机制，选择用于子预测单元的最佳运动矢量对。执行菱形搜索以细化运动矢量对。执行该子预测单元的运动补偿以生成子预测单元的预测器。对于不位于左边或顶部预测单元边界处的预测单元，不应用第二阶段子预测单元层搜索，并且相应的运动矢量被设置为等于第一阶段中的运动矢量。
在该解码器侧的运动矢量推导方法中，模板匹配还用于生成用于帧间模式编解码的MVP。当选择参考图像时，执行模板匹配以在所选的参考图像上查找最佳模板。其相应的运动矢量是推导MVP。该时间推导MVP被***到AMVP中的第一位置处。
发明内容
本发明公开了一种基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其用于视频解码器中的运动补偿。根据该方法，使用基于优先级运动矢量预测子推导流程，推导出一个或多个最终运动矢量预测子。通过根据优先级顺序基于在当前块重构之前的一个或两个目标参考图像的参考数据，从用于帧间预测模式、跳过模式或合并模式的基于优先级运动矢量预测子列表中选择一个或多个首先可用的运动矢量预测子，来推导出一个或多个最终运动矢量预测子。因此，无需在编码器侧处发送信息，也无需在解码器侧推导出与一个或多个运动矢量预测子索引相关的信息，以在视频比特流中识别出一个或多个最终运动矢量预测子。随后，最终运动矢量预测子用于对当前块进行编码或解码。
帧间预测模式、跳过模式或合并模式的基于优先级运动矢量预测子列表可以包括与双边匹配模式或模板匹配模式相关的一个或多个运动矢量预测子。与双边匹配模式或模板匹配模式相关的一个或多个运动矢量预测子位于基于优先级运动矢量预测子列表中的顶部优先级处。
当使用帧间预测模式对当前块进行编解码时，在编码器侧处，帧间预测指示符可以被发信，并且在解码器侧处，其自视频比特流被推导出，其中帧间预测指示符指示是否使用列表0预测、列表1预测或双向预测对当前块进行编解码。当列表0预测或列表1预测被使用，且对应的列表0或列表1中存在多达一个参考图像时，一个参考索引在编码器侧处可以被发信，并在解码器侧处自视频比特流中被推导出，以在对应列表0或列表1中识别一个目标参考图像。当双向预测被使用，且列表0和列表1中均存在多达一个参考图像时，两个参考索引在编码器侧处可以被发信，并且在解码器侧处自视频比特流中被推导出，以在列表0和列表1中识别两个目标参考图像。
当使用跳过模式或合并模式对当前块进行编解码时，用于指示是否使用列表0预测、列表1预测或双向预测对当前块进行编解码的帧间预测指示符，以及用于在对应的列表0或列表1中的至少一个中识别一个或两个目标参考图像的一个或多个参考索引，在编码器侧处将不被发信，以及在解码器侧处自一个或多个最终运动矢量预测子继承。如果基于优先级运动矢量预测子列表中没有可用候选，则将默认值分配给一个或多个最终运动矢量预测子。与优先级顺序有关的信息可以在编码器侧处被发信，以及其在解码器侧处自对应于序列、视图、图像、片段、序列参数集、视频参数集、自适应参数集、编码树单元、编码树块、最大编码树、编码单元、预测单元、变换单元或其组合的视频比特流中的语法层或头中推导出。根据来自于当前片段或图像或者先前已编解码片段或图像中一个或多个先前已编解码块的已编解码运动矢量信息的统计，与优先级顺序有关的信息也可以被隐性推导出。进一步地，优先级顺序也可以对应预定义的优先级顺序。
一标志可以在编码器侧处被发信，以及在解码器侧处自视频比特流推导出，以控制基于优先级运动矢量预测子推导流程或者常规运动矢量预测子推导流程是否用于推导出一个或多个最终运动矢量预测子，其中标志位于对应于序列、视图、图像、片段、序列参数集、视频参数集、自适应参数集、编码树单元、编码树块、最大编码树、编码单元、预测单元、变换单元或其组合的视频比特流中的语法层或头中。
在一实施例中，当使用双向预测对当前块进行编解码时，基于优先级运动矢量预测子推导流程用于推导出用于一个参考列表的一个或多个最终运动矢量预测子，且常规运动矢量预测子推导流程用于推导用于另一个参考列表的一个或多个最终运动矢量预测子。
附图说明
图1是使用自适应帧间/帧内预测的视频编码器的一示例性结构示意图。
图2是使用自适应帧间/帧内预测的视频解码器的一示例性结构示意图。
图3是根据HEVC的帧间模式、合并模式和跳过模式的候选的示例。
图4是通过组合两个原始运动候选来生成双向预测运动候选并且将所生成的双向预测运动候选***到候选列表中的示例。
图5是使用双边匹配技术的运动补偿的示例，其中当前块由两个参考块沿运动轨迹进行预测。
图6是使用模板匹配技术的运动补偿的示例，其中当前块的模板与参考图像中的参考模板匹配。
图7是用于LIST_0参考图像的时间运动矢量预测推导流程的示例。
图8是视频编码器中用于运动补偿的基于优先级运动矢量预测子推导的一示例性流程示意图。
图9是视频解码器中用于运动补偿的基于优先级运动矢量预测器推导的一示例性流程示意图。
具体实施方式
以下描述为实施本发明的较佳方式。本描述的目的在于阐释本发明的一般原理，并非起限定意义。本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定为准。
为了提高编解码效率，本发明中公开了一种生成MVP的新方法。在本发明中，公开了一种用于视频编解码的基于优先级MVP推导流程。在一个实施例中，该方法被应用于帧间模式或AMVP方案。对于目标参考图像，首先应用诸如模板匹配方法的解码器侧运动矢量推导方法以在目标参考图像中寻找最佳匹配模板参考块。如果找到最佳匹配模板参考块，则将其对应的运动矢量用作帧间模式或AMVP方案的运动矢量预测子。仅当没有找到最佳匹配模板参考块(即相应的运动矢量不可用)时，原始AMVP列表中第一个可MVP将被推导为用于帧间模式的MVP。原始AMVP列表包括两个空间MVP候选：即自A0，A1推导的首先可用的MVP的左侧MVP候选和自B0，B1，B2推导的首先可用的MVP的上方MVP候选，以及自时间参考块的TBR块与TCT推导的首先可用的MVP的一个时间MVP候选。
在帧间模式的一个实施例中，在编码器侧处，首次发送帧间预测指示符，以表示列表0预测、列表1预测或双向预测。在解码器侧处，从视频比特流中推导出帧间预测指示符。之后，在编码器侧处，当存在多个参考图像时，发送一个或两个参考索引。对于列表0预测或列表1预测，编码器将发送一个参考索引，使得列表0或者列表1中对应的目标参考图像可以在解码器侧处被识别出。对于双向预测，编码器将发送两个参考索引，列表0和列表1中对应的目标参考图像可以在解码器侧处被识别出。因此，当存在多个参考图像时，在解码器侧处，将从视频比特流中推导出一个或两个参考索引。对于每个列表而言，基于优先级顺序的候选列表中的首先可用的MVP候选被选为帧间模式的MVP。在一个示例中，包括基于预先定义的优先级顺序的候选列表如下所示：
1.自诸如模板匹配方法或者双边匹配方法的解码器侧运动矢量推导方法推导出的MVP。
2.左侧候选(A0，A1中首先可用的一项)；
3.顶部候选(B0，B1，B2中首先可用的一项)；
4.时间候选(TBR和TCT中首先可用的一项)。
在本实施例中，与双边匹配模式或模板匹配模式相关的MVP(即自解码器侧运动矢量推导方法推导出的MVP)位于候选列表中的顶部优先级位置处。也就是说，与双边匹配模式或模板匹配模式相关的MVP的优先级高于候选列表中的其他候选的优先级。请注意，由于最终MVP被隐性地推导为候选列表中首先可用的MVP，因此不需要发送MVP索引。如果没有可用的候选，则默认MVP，例如零MVP、MV＝(0,0)，可以用作最终MVP。
在帧间模式的另一实施例中，帧间预测指示符在编码器侧处先被发送或者在解码器处被推导出，以表示列表0预测，列表1预测或双向预测。之后，当存在多个参考图像时，一个或两个参考索引在编码器侧处被发送或在解码器侧处被推导出。对于每个列表，自诸如模板匹配方法或者双边匹配方法的解码器侧MV推导方法推导出的MVP用作用于帧间模式的MVP。若该MVP不可用，则使用默认MVP。
在另一实施例中，包括帧间预测指示符、参考索引和自诸如模板匹配方法或者双边匹配方法的解码器侧MV推导方法推导出的运动矢量直接用作帧间模式、合并模式和/或跳过模式的MVP。若该MVP不可用，则使用默认MVP。
在另一个实施例中，一标志在编码器侧处先被发送，并且在解码器侧被推导出，以标志自诸如模板匹配方法或双边匹配方法的解码器侧MV推导方法推导出的MVP是否用于帧间模式。若解码器侧推导出的MVP不被使用，则MVP索引被还发送以表示自候选列表中选择的候选，该候选列表包括自包括左侧候选、顶部候选和时间候选的候选集选择的至少两个候选。
在一个实施例中，候选列表中的候选的顺序可以被显性发送在比特流中。例如，其可以被发送在序列、视图、图像、片段、图像参数集(picture parameter set，PPS)、序列参数集(sequence parameter set，SPS)、视频参数集(video parameter set，VPS)、自适应参数集(adaptive parameter set，APS)、编码树单元、编码树块、编码单元、预测单元和/或变换单元层(或者头)中。根据来自于当前片段/图像或者先前已编解码片段/图像中的先前已编解码CU/PU的已编解码MV信息的统计，顺序也可以被隐性地推导出。
在另一实施例中，一标志被发信，以表示所提出的基于优先级MVP推导流程或者具有发送的MVP索引的常规MVP推导流程是否用于帧间模式。该标志可以被显性地发信在序列、视图、图像、片段、图像参数集、序列参数集、视频参数集、自适应参数集、编码树单元、编码树块、编码单元、预测单元和/或变换单元层(或者头)中。
在另一实施例中，所提出的方法被用于合并模式和/或跳过模式。帧间预测指示符(被标记为列表0预测，列表1预测或双向预测)、参考索引和候选索引中没有需要被发送。基于预定义的优先级顺序的候选列表中的首先可用的MVP被选择为合并模式和/或跳过模式的最终MVP。帧间预测指示符和参考索引自最终MVP直接继承。例如，候选列表包括如下候选：
1.自诸如模板匹配方法或双边匹配方法的解码器侧MV推导方法推导出的MVP。
2.左侧候选(A1)；
3.顶部候选(B1)；
4.右上候选(B0)；
5.左下候选(A0)；
6.左上候选(B2)，仅在上述任何空间候选均不可用时才使用；
7.时间候选(TBR和TCT中首先可用的一项)。
仅当自解码器侧MV推导方法推导出的MVP不可用时，原始合并候选列表中的首先可用的MVP将被推导为MVP。
在一个实施例中，候选列表中的候选的顺序可以被显性发送在比特流中。例如，其可以被发送在序列、视图、图像、片段、图像参数集、序列参数集、视频参数集、自适应参数集、编码树单元、编码树块、编码单元、预测单元和/或变换单元层(或者头)中。根据来自于当前片段/图像或者先前已编解码片段/图像中的先前已编解码CU/PU的已编解码MV信息的统计，顺序也可以被隐性地推导出。
在另一实施例中，一标志被发信，以表示所提出的基于优先级MVP推导流程或者具有发送的MVP索引的常规MVP推导流程是否用于帧间模式。该标志可以被显性地发信在序列、视图、图像、片段、图像参数集、序列参数集、视频参数集、自适应参数集、编码树单元、编码树块、编码单元、预测单元和/或变换单元层(或者头)中。
在另一实施例中，若当前块为双向预测块时，常规AMVP或其他任何MVP方案可以被应用到MVP推导的列表0(列表1)，而列表1(列表0)MVP采用根据预先定义的优先级顺序直接使用候选列表中首先可用MVP候选的基于优先级MVP推导流程，其中候选列表包括解码器侧推导的MVP，例如与双边匹配模式或模板匹配模式相关的MVP。
图8示出了用于视频编码器中运动补偿的基于优先级MVP推导的一示例性流程示意图。在步骤810中，该方法接收与当前片段或图像中当前块相关的输入数据。输入数据可以对应于使用帧间模式、合并模式或跳过模式编解码的像素数据。在步骤820中，使用基于优先级MVP推导流程推导出一个或多个最终MVP，其中基于优先级MVP推导流程是通过根据优先级顺序基于在当前块重构之前的一个或两个目标参考图像的参考数据，从用于帧间预测模式、跳过模式或合并模式的基于优先级MVP列表中选择首先可用的MVP，来推导出一个或多个最终MVP。在步骤830中，使用一个或多个最终MVP，以帧间预测模式、跳过模式或合并模式对当前块进行解码。在步骤840中，将当前块的已编解码信息发信在视频比特流中，不包括与一个或多个MVP索引相关的信息，以在包括与当前块相关的已编解码数据的视频比特流中识别一个或多个最终MVP。
图9示出了用于视频解码器中运动补偿的基于优先级MVP推导的示例性流程示意图。在步骤910中，该方法接收包括与当前片段或图像中当前块相关的已编码数据的视频比特流。在步骤920中，使用基于优先级MVP推导流程推导出一个或多个最终MVP，基于优先级MVP推导流程是通过根据优先级顺序基于在所述当前块重构之前的一个或两个目标参考图像的参考数据，从用于帧间预测模式、跳过模式或合并模式的基于优先级MVP列表中选择首先可用的MVP，来推导出一个或多个最终MVP，无需推导出与一个或多个MVP相关的信息以自视频比特流中识别出一个或多个最终MVP。在步骤930中，使用一个或多个最终MVP，以帧间预测模式、跳过模式或合并模式对当前块进行解码。
本发明所示的流程图用于示出根据本发明的视频编解码的示例。在不脱离本发明的精神的情况，本领域的技术人员可以修改每个步骤、重组这些步骤、将一个步骤进行分离或者组合这些步骤而实施本发明。在本发明中，已经使用特定语法和语义来示出不同示例，以实施本发明的实施例。在不脱离本发明的精神的情况，通过用等价的语法和语义来替换该语法和语义，本领域的技术人员可以实施本发明。
上述说明，使得本领域的普通技术人员能够在特定应用程序的内容及其需求中实施本发明。对本领域技术人员来说，所描述的实施例的各种变形将是显而易见的，并且本文定义的一般原则可以应用于其他实施例中。因此，本发明不限于所示和描述的特定实施例，而是将被赋予与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最大范围。在上述详细说明中，说明了各种具体细节，以便透彻理解本发明。尽管如此，将被本领域的技术人员理解的是，本发明能够被实践。
如上所述的本发明的实施例可以在各种硬件、软件代码或两者的结合中实现。例如，本发明的实施例可以是集成在视频压缩芯片内的电路，或者是集成到视频压缩软件中的程序代码，以执行本文所述的处理。本发明的一个实施例也可以是在数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)上执行的程序代码，以执行本文所描述的处理。本发明还可以包括由计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)所执行的若干函数。根据本发明，通过执行定义了本发明所实施的特定方法的机器可读软件代码或者固件代码，这些处理器可以被配置为执行特定任务。软件代码或固件代码可以由不同的编程语言和不同的格式或样式开发。软件代码也可以编译为不同的目标平台。然而，执行本发明的任务的不同的代码格式、软件代码的样式和语言以及其他形式的配置代码，不会背离本发明的精神和范围。
本发明以不脱离其精神或本质特征的其他具体形式来实施。所描述的例子在所有方面仅是说明性的，而非限制性的。因此，本发明的范围由附加的权利要求来表示，而不是前述的描述来表示。权利要求的含义以及相同范围内的所有变化都应纳入其范围内。

Claims (34)

1.一种基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，用于视频解码器中的运动补偿，所述方法包括：
接收包括与当前片段或图像中的当前块相关的已编解码数据的视频比特流；
使用基于优先级运动矢量预测子推导流程，推导出一个或多个最终运动矢量预测子，其中，所述基于优先级运动矢量预测子推导流程是通过根据优先级顺序基于在所述当前块重构之前的一个或两个目标参考图像的参考数据，从用于帧间预测模式、跳过模式或合并模式的基于优先级运动矢量预测子列表中选择一个或多个首先可用的运动矢量预测子，来推导出所述一个或多个最终运动矢量预测子，而无需推导出与一个或多个运动矢量预测子相关的信息以自所述视频比特流中识别出所述一个或多个最终运动矢量预测子；以及
使用所述一个或多个最终运动矢量预测子，以所述帧间预测模式、跳过模式或合并模式对所述当前块进行解码。
2.根据权利要求1所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，所述帧间预测模式、跳过模式或合并模式的所述基于优先级运动矢量预测子列表包括与双边匹配模式或模板匹配模式相关的一个或多个运动矢量预测子。
3.根据权利要求2所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，与所述双边匹配模式或所述模板匹配模式相关的所述一个或多个运动矢量预测子位于所述基于优先级运动矢量预测子列表中的顶部优先级处。
4.根据权利要求2所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，所述帧间预测模式的所述基于优先级运动矢量预测子列表进一步包括以特定顺序的多个如下候选：
从左侧块和左下块中首先可用的运动矢量中选择的左侧空间候选；
从右上块、顶部块和左上块中首先可用的运动矢量中选择的顶部空间候选；以及
从同位右下块和同位中心块中首先可用的运动矢量中选择的时间候选。
5.根据权利要求4所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，仅当与所述双边匹配模式或所述模板匹配模式相关的所述一个或多个运动矢量预测子不可用时，所述多个如下候选被推导出。
6.根据权利要求2所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，所述跳过模式或合并模式的所述基于优先级运动矢量预测子列表进一步包括以特定顺序的多个如下候选：
左侧块的可用运动矢量；
顶部块的可用运动矢量；
右上块的可用运动矢量；
左下块的可用运动矢量；
若其他空间候选不可用的左上块的可用运动矢量；以及
从同位右下块和同位中心块中首先可用的运动矢量中选择的时间候选。
7.根据权利要求6所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，仅当与所述双边匹配模式或所述模板匹配模式相关的所述一个或多个运动矢量预测子不可用时，所述多个如下候选被推导出。
8.根据权利要求1所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，当使用所述帧间预测模式对所述当前块进行编解码时，帧间预测指示符自所述视频比特流推导出，其中所述帧间预测指示符用于指示当前块是否使用列表0预测、列表1预测或双向预测被编解码。
9.根据权利要求8所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，当所述列表0预测或所述列表1预测被使用，且对应的列表0或列表1中存在多达一个参考图像时，一个参考索引自所述视频比特流中推导出，以在对应列表0或列表1中识别所述一个目标参考图像；以及
当双向预测被使用，且所述列表0和所述列表1中均存在多达一个参考图像时，两个参考索引自视频比特流中推导出，以在所述列表0和所述列表1中识别所述两个目标参考图像。
10.根据权利要求1所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，当使用跳过模式或合并模式对所述当前块进行编解码时，用于指示所述当前块是否使用列表0预测、列表1预测或双向预测对所述当前块进行编解码的帧间预测指示符，以及用于在对应的列表0或列表1中至少一个中识别所述一个或两个目标参考图像的一个或多个参考索引均自所述一个或多个最终运动矢量预测子继承。
11.根据权利要求1所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，如果所述基于优先级运动矢量预测子列表中没有可用候选，则将默认值分配给所述一个或多个最终运动矢量预测子。
12.根据权利要求1所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，与所述优先级顺序有关的信息自对应于序列、视图、图像、片段、序列参数集、视频参数集、自适应参数集、编码树单元、编码树块、最大编码树、编码单元、预测单元、变换单元或其组合的所述视频比特流中的语法层或头中推导出。
13.根据权利要求1所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，根据来自于所述当前片段或图像或先前已编解码片段或图像中一个或多个先前已编解码块的已编解码运动矢量信息的统计，与所述优先级顺序有关的信息被隐性推导出。
14.根据权利要求1所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，所述优先级顺序对应预定义的优先级顺序。
15.根据权利要求1所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，一标志自所述视频比特流推导出，以控制所述基于优先级运动矢量预测子推导流程或者常规运动矢量预测子推导流程是否用于推导出所述一个或多个最终运动矢量预测子，其中所述标志位于对应于序列、视图、图像、片段、序列参数集、视频参数集、自适应参数集、编码树单元、编码树块、最大编码树、编码单元、预测单元、变换单元或其组合的所述视频比特流中的语法层或头中。
16.根据权利要求1所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，当使用双向预测对所述当前块进行编解码时，所述基于优先级运动矢量预测子推导流程用于推导出用于一个参考列表的所述一个或多个最终运动矢量预测子，且所述常规运动矢量预测子推导流程用于推导用于另一个参考列表的所述一个或多个最终运动矢量预测子。
17.一种基于优先级运动矢量预测子推导的装置，用于视频解码器中的运动补偿，其特征在于，所述装置包括一个或多个电子设备或处理器，用于：
接收包括与当前片段或图像中的当前块相关的已编解码数据的视频比特流；
使用基于优先级运动矢量预测子推导流程，推导出一个或多个最终运动矢量预测子，其中，所述基于优先级运动矢量预测子推导流程是通过根据优先级顺序基于在所述当前块重构之前的一个或两个目标参考图像的参考数据，从用于帧间预测模式、跳过模式或合并模式的基于优先级运动矢量预测子列表中选择一个或多个首先可用的运动矢量预测子，来推导出所述一个或多个最终运动矢量预测子，而无需推导出与一个或多个运动矢量预测子相关的信息以自所述视频比特流中识别出所述一个或多个最终运动矢量预测子；以及
使用所述一个或多个最终运动矢量预测子，以所述帧间预测模式、跳过模式或合并模式对所述当前块进行解码。
18.一种基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，用于视频编码器中的运动估计/运动补偿，该方法包括：
接收包括与当前片段或图像中的当前块相关的输入数据；
使用基于优先级运动矢量预测子推导流程，推导出一个或多个最终运动矢量预测子，其中，所述基于优先级运动矢量预测子推导流程是通过根据优先级顺序基于在所述当前块重构之前的一个或两个目标参考图像的参考数据，从用于帧间预测模式、跳过模式或合并模式的基于优先级运动矢量预测子列表中选择一个或多个首先可用的运动矢量预测子，来推导出所述一个或多个最终运动矢量预测子；
使用所述一个或多个最终运动矢量预测子，以所述帧间预测模式、所述跳过模式或所述合并模式对所述当前块进行编码；以及
将所述当前块的已编解码信息发信在视频比特流中，而不包括与一个或多个运动矢量预测子索引相关的信息，以在包括与所述当前块相关的已编解码数据的所述视频比特流中识别所述一个或多个最终运动矢量预测子。
19.根据权利要求18所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，所述帧间预测模式、跳过模式或合并模式的所述基于优先级运动矢量预测子列表包括与双边匹配模式或模板匹配模式相联的一个或多个运动矢量预测子。
20.根据权利要求19所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，与所述双边匹配模式或所述模板匹配模式相关的所述一个或多个运动矢量预测子位于所述基于优先级运动矢量预测子列表中的顶部优先级处。
21.根据权利要求19所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，所述帧间预测模式的所述基于优先级运动矢量预测子列表进一步包括以特定顺序的多个如下候选：
从左侧块和左下块中首先可用的运动矢量中选择的左侧空间候选；
从右上块、顶部块和左上块中首先可用的运动矢量中选择的顶部空间候选；以及
从同位右下块和同位中心块中首先可用的运动矢量中选择的时间候选。
22.根据权利要求21所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，仅当与所述双边匹配模式或所述模板匹配模式相关的所述一个或多个运动矢量预测子不可用时，所述多个如下候选被推导出。
23.根据权利要求19所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，所述跳过模式或合并模式的所述基于优先级运动矢量预测子列表进一步包括以特定顺序的多个如下候选：
左侧块的可用运动矢量；
顶部块的可用运动矢量；
右上块的可用运动矢量；
左下块的可用运动矢量；
若其他空间候选不可用的左上块的可用运动矢量；以及
从同位右下块和同位中心块中首先可用的运动矢量中选择的时间候选。
24.根据权利要求23所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，仅当与所述双边匹配模式或所述模板匹配模式相关的所述一个或多个运动矢量预测子不可用时，所述多个如下候选被推导出。
25.根据权利要求18所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，当使用所述帧间预测模式对所述当前块进行编解码时，帧间预测指示符自所述视频比特流推导出，其中所述帧间预测指示符用于指示当前块是否使用列表0预测、列表1预测或双向预测被编解码。
26.根据权利要求25所述所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，当所述列表0预测或所述列表1预测被使用，且对应的列表0或列表1中存在多达一个参考图像时，一个参考索引自所述视频比特流中推导出，以在对应列表0或列表1中识别所述一个目标参考图像；以及
当双向预测被使用，且所述列表0和所述列表1中均存在多达一个参考图像时，两个参考索引自视频比特流中推导出，以在所述列表0和所述列表1中识别所述两个目标参考图像。
27.根据权利要求18所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，当使用跳过模式或合并模式对所述当前块进行编解码时，用于指示所述当前块是否使用列表0预测、列表1预测或双向预测对所述当前块进行编解码的帧间预测指示符，以及用于在对应的列表0或列表1中至少一个中识别所述一个或两个目标参考图像的一个或多个参考索引均自所述一个或多个最终运动矢量预测子继承。
28.根据权利要求18所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，如果所述基于优先级运动矢量预测子列表中没有可用候选，则将默认值分配给所述一个或多个最终运动矢量预测子。
29.根据权利要求18所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，与所述优先级顺序有关的信息自对应于序列、视图、图像、片段、序列参数集、视频参数集、自适应参数集、编码树单元、编码树块、最大编码树、编码单元、预测单元、变换单元或其组合的所述视频比特流中的语法层或头中推导出。
30.根据权利要求18所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，根据来自于所述当前片段或图像或先前已编解码片段或图像中一个或多个先前已编解码块的已编解码运动矢量信息的统计，与所述优先级顺序有关的信息被隐性推导出。
31.根据权利要求18所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，所述优先级顺序对应预定义的优先级顺序。
32.根据权利要求18所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，当使用双向预测对所述当前块进行编解码时，所述基于优先级运动矢量预测子推导流程用于推导出用于一个参考列表的所述一个或多个最终运动矢量预测子，且所述常规运动矢量预测子推导流程用于推导用于另一个参考列表的所述一个或多个最终运动矢量预测子。
33.根据权利要求18所述基于优先级运动矢量预测子推导的方法，其特征在于，一标志自所述视频比特流推导出，以控制所述基于优先级运动矢量预测子推导流程或者常规运动矢量预测子推导流程是否用于推导出所述一个或多个最终运动矢量预测子，其中所述标志位于对应于序列、视图、图像、片段、序列参数集、视频参数集、自适应参数集、编码树单元、编码树块、最大编码树、编码单元、预测单元、变换单元或其组合的所述视频比特流中的语法层或头中。
34.一种基于优先级运动矢量预测子推导的装置，其特征在于，用于编码器中的运动估计/运动补偿，所述装置包括一个或多个电子设备或处理器，用于：
接收包括与当前片段或图像中的当前块相关的输入数据；
使用基于优先级运动矢量预测子推导流程，推导出一个或多个最终运动矢量预测子，其中，所述基于优先级运动矢量预测子推导流程是通过根据优先级顺序基于在所述当前块重构之前的一个或两个目标参考图像的参考数据，从用于帧间预测模式、跳过模式或合并模式的基于优先级运动矢量预测子列表中选择一个或多个首先可用的运动矢量预测子，来推导出所述一个或多个最终运动矢量预测子；
使用所述一个或多个最终运动矢量预测子，以所述帧间预测模式、所述跳过模式或所述合并模式对所述当前块进行编码；以及
将所述当前块的已编解码信息发信在视频比特流中，而不包括与一个或多个运动矢量预测子索引相关的信息，以在包括与所述当前块相关的已编解码数据的所述视频比特流中识别所述一个或多个最终运动矢量预测子。
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