CN111050183B - 一种帧内预测方法、编码器及存储介质 - Google Patents

一种帧内预测方法、编码器及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种帧内预测方法、编码器及存储介质，帧内预测方法包括确定当前编码块的至少一条参考线，每条参考线包括多个第一参考像素；对参考线进行下采样得到多个第二参考像素；利用第二参考像素进行矩阵相乘得到参考矩阵；利用参考矩阵和第一参考像素获取当前编码块的基于矩阵的帧内预测块，基于矩阵的帧内预测块包括第一像素和第二像素，第一像素的像素值为参考矩阵中像素的像素值，第二像素的像素值为利用参考矩阵中像素的像素值和第一参考像素计算得到的。通过上述方式，本申请能够提高预测准确度。

Description

一种帧内预测方法、编码器及存储介质
技术领域
本申请涉及视频编解码技术领域，特别是涉及帧内预测方法、编码器及存储介质。
背景技术
因为视频图像数据量比较大，通常需要对视频像素数据进行压缩，从而降低视频的数据量。压缩后的数据称之为视频码流，视频码流通过有线或者无线网络传输至用户端，再进行解码观看，能够实现降低传输过程中的网络带宽和减少存储空间的目的。
整个视频编码流程包括预测、变换、量化、编码等过程，其中预测分为帧内预测和帧间预测两部分。帧内预测是在一帧图像内，根据当前像素点周围像素点的像素值(即参考像素)，来预测当前像素点的像素值。一般是按照预测模式所指的方向去当前像素点的参考线上找到对应的参考像素，选取代价值最小的像素值作为当前像素的预测值。目前的帧内预测技术包括多种帧内预测模式，基于矩阵的帧内预测(Matrix Based IntraPridiction，MIP)是通过将参考像素下采样后和特定的矩阵相乘，再经过线性插值得到最终预测值的一种帧内预测模式。现有利用MIP模式进行预测时，所用参考像素信息单一，损失了较多的图像信息，导致预测的精准度不高。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种帧内预测方法、编码器及存储介质，能够提高预测的精准度。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种帧内预测方法，包括确定当前编码块的至少一条参考线，每条参考线包括多个第一参考像素；对参考线进行下采样得到多个第二参考像素；利用第二参考像素进行矩阵相乘得到参考矩阵；利用参考矩阵和第一参考像素获取当前编码块的基于矩阵的帧内预测块，基于矩阵的帧内预测块包括第一像素和第二像素，第一像素的像素值为参考矩阵中像素的像素值，第二像素的像素值为利用参考矩阵中像素的像素值和第一参考像素计算得到的。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种编码器，该编码器包括处理器，处理器用于执行指令以实现前述的帧内预测方法。
为解决上述技术问题，本申请采用的再一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储指令/程序数据，指令/程序数据能够被执行以实现前述的帧内预测方法。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请中，在利用MIP模式帧内预测时，下采样时采用了更多参考线上的更多参考像素的信息，能够获得更多的图像信息，有利于提高预测的精准度。
附图说明
图1是本申请一实施方式中帧内预测方法的流程示意图；
图2是本申请另一实施方式中帧内预测方法的流程示意图；
图3是本申请一实施方式中当前编码块的参考线的示意图；
图4是本申请又一实施方式中帧内预测方法的流程示意图
图5是本申请一实施方式中多参考线下采样的示意图；
图6是本申请再一实施方式中帧内预测方法的流程示意图；
图7是本申请一实施方式中线性插值的示意图；
图8是本申请另一实施方式中线性插值的示意图；
图9是本申请又一实施方式中线性插值的示意图；
图10是本申请一实施方式中帧内预测装置的结构示意图；
图11是本申请一实施方式中编码器的结构示意图；
图12为本申请一实施方式中存储介质的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。
请结合参阅图1和图2，图1是本申请一实施方式中帧内预测方法的流程示意图，图2是本申请另一实施方式中帧内预测方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实施例并不以图1所示的流程顺序为限。如图1所示，本实施方式包括：
S110：确定当前编码块的至少一条参考线，每条参考线包括多个第一参考像素。
请参阅图3，图3是本申请一实施方式中当前编码块的参考线的示意图。当前编码块的上方和左侧都有多条参考线(TR1、TR2、TR3……TRn，LR1、LR2、LR3……LRn)，用于获取参考像素。可以按照预测模式所指的方向在当前编码块的各条参考线上获取第一参考像素，第一参考像素可以有多个。
S120：对参考线进行下采样得到多个第二参考像素。
其中，可以按照第二参考像素的数量将多个第一参考像素划分为多组，每一组第一参考像素对应一个第二参考像素。可以将每组第一参考像素的像素值的加权平均值作为对应的第二参考像素的像素值。
S130：利用第二参考像素进行矩阵相乘得到参考矩阵。
利用参考矩阵可以得到当前编码块的部分预测值。
下采样完成后可将下采样后得到的第二参考像素排成一行，将其作为一个1*M(M为第二参考像素的个数)的向量与特定的矩阵进行相乘运算，得到参考矩阵。该特定矩阵是根据当前编码块的尺寸和MIP模式从一共34个矩阵中进行选择出来的。可以将所有矩阵分成3个矩阵集合Sidx，idx＝0,1,2。其中集合S0包含16个矩阵
Figure BDA0002317802990000031
i∈{0,…,15}；集合S1包含8个矩阵
Figure BDA0002317802990000032
i∈{0,…,7}；集合S2包含6个矩阵
Figure BDA0002317802990000033
i∈{0,…,5}。可根据以下公式(1)确定当前编码块具体属于哪个集合。
Figure BDA0002317802990000034
其中，W是指当前编码块的宽，H是指当前编码块的高。
确定好当前编码块属于哪个集合后，还要确定具体选用第几个矩阵，即i的值。i值则是根据当前的MIP模式来确定，用mode来表示当前MIP模式：
Figure BDA0002317802990000041
确定完i的值后就可最终确定选用的矩阵。然后用以下公式(2)进行相乘操作：
predred＝A·bdryred+b (2)
其中A代表所选矩阵，bdryred代表下采样后的第二参考像素的像素值，b代表一个偏移参数，b的值也根据i的值确定，predred代表得到的部分预测值。在其他实施方式中，也可以利用其他方式选取所用矩阵，所用矩阵可以是一个或多个。
S140：利用参考矩阵和第一参考像素获取当前编码块的基于矩阵的帧内预测块。
矩阵相乘后利用参考矩阵只能得到当前编码块的部分预测值，剩余位置的预测值需要根据已有的预测值(参考矩阵中像素的像素值)和原始参考像素进行线性插值得到。即当前编码块的基于矩阵的帧内预测块包括第一像素和第二像素，第一像素的像素值为参考矩阵中像素的像素值，第二像素的像素值为利用参考矩阵中像素的像素值和第一参考像素计算得到的。组合第一像素的像素值和第二像素的像素值可得到当前编码块的预测值。
通过该实施方式的实施，在利用MIP模式帧内预测时，下采样时采用了更多参考线上的更多参考像素的信息，能够获得更多的图像信息，有利于提高预测的精准度。
请参阅图4，图4是本申请又一实施方式中帧内预测方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实施例并不以图4所示的流程顺序为限。如图4所示，本实施方式包括：
S211：确定当前编码块的至少一条参考线。
该实施方式中，下采样时可采用L(L＝1,2，…)条参考线。一条完整的参考线包括位于当前编码块上方的部分和位于当前编码块左侧的部分。采样时所选用的参考线可以是整条完整的参考线，也可以是只有一部分的不完整的参考线，如选用的参考线可以只有位于当前编码块上方的部分或只有位于当前编码块下方的部分。其中，被选用的参考线中至少包含邻近当前编码块的第一条参考线，且第一参考线应是完整的。
其中，所采用参考线的数量越多，越有利于提高预测的准确度，但也会增加部分计算量。因此可考虑根据当前编码块的尺寸来决定采用的参考线的数量。可采用以下方式中的任一种来确定所用参考线的数量。
在一实施方式中，若当前编码块的面积(W*H)小于第一阈值(Th1)，则参考线的数量为1，否则参考线的数量大于1。
在另一实施方式中，若当前编码块的宽度小于第二阈值(Th2)，则当前编码块左侧的参考线的数量为1，否则当前编码块左侧的参考线的数量大于1；若当前编码块的高度小于第三阈值(Th3)，则当前编码块上方的参考线的数量为1，否则当前编码块上方的参考线的数量大于1。第一阈值(Th1)、第二阈值(Th2)、第三阈值(Th3)可以相同，也可以不同。
在一实施方式中，可以在编码标准的SPS(Sequence Paramater Set，序列参数集)中添加一个句法元素，用于表明是用单参考线还是多参考线进行下采样，进而控制下采样的复杂度。
S212：在参考线上选取第一参考像素。
可以将当前编码块上方至少一条参考线上的一行像素和/或左侧至少一条参考线上的一列像素作为第一参考像素，一行第一参考像素的个数与当前编码块的宽一致，一列第一参考像素的个数与当前编码块的高一致。
S221：对参考线进行下采样得到多个第二参考像素。
可将多个第一参考像素按照第二参考像素的数量划分为多组，每一组第一参考像素对应一个第二参考像素。其中，同一组中属于不同参考线的第一参考像素的数量均相同，并且属于同一参考线的第一参考像素连续分布。
设当前编码块为W*H的块，设参数
Figure BDA0002317802990000061
Figure BDA0002317802990000062
代表当前编码块上方/左侧的多个第一参考像素下采样后得到的第二参考像素的个数。可采用以下方式中的任一种对多个第一参考像素进行下采样。
请参阅图5，图5是本申请一实施方式中多参考线下采样的示意图。该实施方式中，选用L(L＝1,2，…)条参考线，则需要以L*W/bdrysize个相邻参考像素为一组进行下采样。即可以将L*W/bdrysize个第一参考像素分为一组，每组中每条参考线上用W/bdrysize个像素，且同一组中属于不同参考线的第一参考像素的数量均相同，同时每条参考线上的W/bdrysize个像素连续分布。且所用第一参考像素的位置位于第一条参考线所选像素的正上方(或正左侧)。在其他实施方式中，当前编码块的上方和左侧所选的参考线的数量可以不同。
在另一实施方式中，可以是bdrysize＝(idx＝＝0)？2:4，即只有4x4大小的块下采样后得到的第二参考像素点的个数为上方2个，左侧2个，其余尺寸的块下采样后得到的第二参考像素点的个数都为上方4个，左侧4个。
在又一实施方式中，若当前编码块的大小为4*4，下采样方式可以为两两相邻像素进行平均，即将两个相邻第一参考像素作为一组进行下采样。那么下采样后得到的第二参考像素的个数为上方2个，左侧2个。若当前编码块的尺寸W*H大于4*4，可以分别将W/4个第一参考像素分为一组和将H/4个第一参考像素分为一组进行下采样，那么下采样后得到的第二参考像素的个数为上方4个，左侧4个。
在再一实施方式中，下采样方式为分别以n(n＝W/4)和m(m＝H/4)个相邻像素一组进行平均。例如当前编码块的大小为8*4时，下采样后得到的第二参考像素的个数为上方4个，左侧4个；当前编码块的大小为16*16时，下采样后得到的第二参考像素的个数为上方4个，左侧4个。
S222：计算第二参考像素的像素值。
可分别计算每组第一参考像素的像素值的加权平均值，将每组第一参考像素的像素值的加权平均值作为对应的第二参考像素的像素值。可采用以下方式中的任一种对每组中的每个第一参考像素分配权重，且一组中所有第一参考像素的权重总和为1。各组中第一参考像素的权重分配方法可以相同，也可以不同。
在一实施方式中，可分配每组第一参考像素中，所有的第一参考像素的权重均相同。
在另一实施方式中，可分配属于同一参考线的第一参考像素的权重相同，属于不同参考线的第一参考像素的权重与其到当前编码块的距离负相关。
其中，可以先对参考线分配权重，每条参考线的权重为weightl，且越靠近当前编码块的参考线的权重越大。每条参考线的权重为组中所有属于该参考线的第一参考像素的权重之和，那么当前参考线中的每个第一参考像素的权重为weightl/(W/bdrysize)。
在一具体实施例中，计算第二参考像素的像素值包括：
先分别为每条参考线分配权重。设总权重为weightall＝1+2+…+L，那么距离当前编码块的第l条(l＝1,2,…,L)参考线的权重weightl＝(L-l+1)/weightall。
如选用距离当前编码块的第1条(l＝1)和第2条(l＝2)参考线，那么在进行上方第一参考像素下采样时，可以给第1条参考线分配权重2/3，那么第1条参考线上所每个像素的权重为2bdrysize/3W；给第2条参考线分配权重1/3，那么第2条参考线上每个像素的权重为1bdrysize/3W。
同理，左侧第一参考像素下采样时，可以给第1条参考线分配权重2/3，那么第1条参考线上所每个像素的权重为2bdrysize/3H；给第2条参考线分配权重1/3，那么第2条参考线上每个像素的权重为1bdrysize/3H。
在又一实施方式中，属于同一参考线的第一参考像素的权重与其到指定像素的距离负相关，且分配不同参考线的权重相同。
其中，每组中属于同一参考线的第一参考像素水平分布的情况下，指定像素为属于同一参考线的最右侧的第一参考像素。水平指定像素的坐标为(N*W/bdrysize-1,0)，N＝1,2,…。
每组中属于同一参考线的第一参考像素垂直分布的情况下，指定像素为属于同一参考线的最下侧的第一参考像素。垂直指定像素的坐标为(0,N*H/bdrysize-1)，N＝1,2,…。
在再一实施方式中，也可以不对参考线分配权重，直接配置所有的第一参考像素的权重与其到指定像素的距离负相关，其中，可以利用三角关系计算斜线方向上像素间的距离。
在一具体实施例中，计算第二参考像素的像素值包括：
该实施例中，在当前编码块上方，只选用一条参考线。由于每组第一参考像素的权重分配方式一致，所以可设一组中每个第一参考像素的权重为weight[x+k]，其中x代表每组参考像素中第一个像素横坐标(x＝0，W/bdrysize，2*W/bdrysize,…,W-W/bdrysize)，k代表每组中像素坐标的偏移(k＝0,1…W/bdrysize-1)，那么每组的总权重weighall＝1+2+…+W/bdrysize。每组中所有像素的权重为weight[x+k]＝(k+1)/weighall。
对左侧参考像素进行下采样时同理，把W换成H，横坐标x换成纵坐标y即可。
在再另一实施方式中，可分配属于同一参考线的第一参考像素的权重与其到指定像素的距离负相关，且不同参考线的权重与其到当前编码块的距离负相关，即参考线离当前编码块越近的权重越大。
在再又一实施方式中，可先对单条参考线内的所有第一参考像素进行加权平均，每条参考线的一组第一参考像素会得到一个加权平均值，接下来再对各条参考线的加权平均值分配不同的权重，进行加权平均。
其中，单条参考线内的第一参考像素的权重分配，以及各条参考线的加权平均值的权重分配(即各条参考线的权重分配)可选用上述实施方式中的任一种。
S230：利用第二参考像素进行矩阵相乘得到参考矩阵。
具体执行过程请参阅上述实施方式的描述，在此不再赘述。
S240：利用参考矩阵和第一参考像素获取当前编码块的基于矩阵的帧内预测块。
可利用下述任一实施方式中的获取方式获取基于矩阵的帧内预测块的预测值。
通过上述实施方式的实施，利用MIP模式帧内预测时，下采样时，采用了更多参考线上的更多参考像素的信息，能够获得更多的图像信息，同时考虑了不同第一参考像素的权重分配，根据距离相关性在下采样时对参考像素分配不同的权重，能够有利于提高预测的精准度。
请参阅图6，图6是本申请再一实施方式中帧内预测方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实施例并不以图6所示的流程顺序为限。如图6所示，本实施方式包括：
S310：确定当前编码块的至少一条参考线，每条参考线包括多个第一参考像素。
S320：对参考线进行下采样得到多个第二参考像素。
S330：利用第二参考像素进行矩阵相乘得到参考矩阵。
S340：利用参考矩阵和第一参考像素获取当前编码块的基于矩阵的帧内预测块。
其中，基于矩阵的帧内预测块包括第一像素和第二像素，第一像素的像素值为参考矩阵中像素的像素值，第二像素的像素值为利用参考矩阵中像素的像素值和第一参考像素计算得到的。
其中，矩阵相乘后利用参考矩阵只能得到当前编码块的部分预测值，剩余位置的预测值则需要根据已有的预测值和原始参考像素进行线性插值得到。
请结合参阅图2，线性插值时，获取参与插值运算的参考像素，可以是直接拷贝原始参考像素(即第一参考像素)，同时将参考矩阵中的像素(第一像素)映射到当前编码块中。
设Wred和Hred分别代表参考矩阵predred的列数和行数，将当前编码块在行方向上分成Uhor＝W/Wred个行区域，在列方向上分成Uver＝H/Hred个列区域，形成多个W/Wred*H/Hred的区域单元，将参考矩阵中的像素(第一像素)对应映射至每个区域单元的右下角位置的像素点。
插值运算时，先按行进行水平插值，再按列进行垂直插值，可采用以下方式中的任一种方式进行插值运算。
在一实施方式中，可调整改变插值运算的执行启动时间，以提升运算效率。
目前插值时，需要先完成所有行的水平插值，再按列进行垂直插值，这种插值方式运算效率较低。本申请所提供的该实施方式中，在对某一像素进行垂直插值时，可只要等到当前像素(待进行插值的像素)下面最邻近行的同列像素值获取到后，就可以和同列原始参考像素进行插值。通过该实施方式的实施，能够实现水平插值和垂直插值的半同步，有利于提高运算效率。
在另一实施方式中，可利用更多参考像素进行插值，以提高插值精度。
其中，利用第一像素的像素值和第一参考像素的像素值进行水平插值得到同行第二像素的像素值，同行第二像素为与第一像素同一行的第二像素(即进行水平插值)；并在获取不同行第二像素的插值用像素的像素值后，利用插值用像素的像素值进行插值得到不同行第二像素的像素值(即当前像素)，不同行第二像素为与第一像素不同行的第二像素(即进行垂直插值)。不同的实施方式中，可对应选用不同的插值用像素。
其中，在进行垂直插值时，可利用当前像素上下两侧的两个像素点参与插值，即不同行第二像素对应的插值用像素包括与不同行第二像素同一列的上侧插值用像素和下侧插值用像素。
上侧插值用像素为不同行第二像素上侧的第一参考像素、已获取的最接近的第一像素/同行第二像素、或已获取的相邻像素；下侧插值用像素为不同行第二像素下侧的已获取的最接近的第一像素/同行第二像素、或已获取的相邻像素。
选用多个像素点参与插值时，可根据当前像素与两个用于插值的像素点(即上侧插值用像素和下侧插值用像素)之间的距离配置两插值用像素的插值权重，距离越近权重越大。
请结合参阅图2和图7，图7是本申请一实施方式中线性插值的示意图。在一具体实施例中，插值运算包括：
设一个参数Y来代表矩阵predred的第几行(Y＝1,2,3…Hred)，当前编码块的纵坐标y(设当前编码块左上角所在像素的坐标为(0,0))，在对纵坐标为(Y-1)*H/Hred-1<＝y<＝Y*H/Hred-1的行像素进行垂直插值时，总权重为weightall＝Y*H/Hred，Y＝1,2…Hred在对最靠近上方原始参考像素的像素点进行插值时，上方原始参考像素(即第一参考像素)的权重为(weightall-y-1)/weightall，下面已获取像素点权重为(y+1)/weightall。若需要再依次按从上往下的顺序对像素进行插值时，上方原始参考像素的权重依次减1/weightall，而下面已获取像素点权重依次加1/weightall。
如图7所示，利用像素a1和a2对像素a进行插值，在对像素a进行插值时，y＝4，Y＝3，H/Hred＝16/8＝2，weightall＝6，那么像素a1的权重为1/6，像素a2的权重为5/6。
该实施方式中，由于用了原始参考像素进行插值，对于小尺寸的编码块有利于提升插值的准确度。但对于大尺寸的编码块，由于位于下部的当前像素与原始参考像素距离过远，反而可能会降低插值的准确度，因此可考虑根据编码块的尺寸来决定是否采用原始参考像素参与插值。可采用以下方式中的任一种方式进行选择。
可以是若当前编码块的面积小于第四阈值(Th4)，则选择不同行第二像素上侧的第一参考像素作为上侧插值用像素，否则不选择。
也可以是若当前编码块的高度小于第五阈值(Th5)，则选择不同行第二参考像素上侧的第一参考像素作为上侧插值用像素，否则不选择。
在又一实施方式中，在进行垂直插值时，不仅可利用当前像素上下两侧的两个像素点进行插值，还可结合利用当前像素左侧相邻像素，共3个像素参与插值。即不同行第二像素对应的插值用像素进一步包括与不同行第二像素同一行的左侧插值用像素，左侧插值用像素为不同行第二像素左侧的第一参考像素或已获取的相邻像素。
同样地，可根据当前像素和用于插值的像素间的距离配置插值用像素的插值权重，权重的分配依然是距离越近权重越大，若距离相等，则权重相等。
请结合参阅图2和图8，图8是本申请另一实施方式中线性插值的示意图。在一具体实施例中，利用像素b1、b2和b3对像素b进行插值，在对像素b进行插值时，总权重weightall＝2*(H/Hred-1)+1，即
Figure BDA0002317802990000121
那么像素b2和像素b3的权重都为3/7，像素b1的权重为1/7。
该实施方式中，能够提高预测的准确度，但也增加了部分计算量，因此可考虑根据编码块的尺寸来决定是否采用原始参考像素参与插值。可采用以下方式中的任一种方式进行选择。
若当前编码块的面积小于第六阈值(Th6)或当前编码块的高度小于第七阈值(Th7)，则插值用像素不包括左侧插值用像素，否则包括。
若当前编码块的宽度小于第八阈值(Th8)，则选择不同行第二参考像素左侧的第一参考像素作为左侧插值用像素，否则不选择。
在又一实施方式中，可在利用更多参考像素进行插值的基础上，同时改进插值方式，以提升运算效率。
其中，可设置不论所要插值的像素位置在哪里，上侧插值用像素全都选用原始参考像素，左侧插值用像素也全都选用原始参考像素；能够提升运算效率。
在再一实施方式中，可并行进行已获取像素所属列的垂直插值运算和水平插值，以提升运算效率。
其中，利用第一像素的像素值和第一参考像素的像素值进行水平插值得到同行第二像素的像素值，同行第二像素为与第一像素同一行的第二像素；并利用第一像素的像素值和第一参考像素的像素值进行垂直插值得到同列第二像素的像素值，同列第二像素为与第一像素同一列的第二像素。
利用不同行同列第二像素的插值用像素的像素值进行插值得到不同行同列第二像素的像素值，不同行同列第二像素为除同行第二像素和同列第二像素之外的其他第二像素，插值用像素包括与不同行同列第二像素在垂直方向上最接近的两个同行第二像素，以及与不同行同列第二像素在水平方向上最接近的两个同列第二像素。
请参阅图9，图9是本申请又一实施方式中线性插值的示意图。
可以将当前编码块划分为一个个宽为W/Wred，高为H/Hred/的小单元格，每个小单元格中的像素都由该像素垂直映射到单元格上下左右4个边界的4个像素点进行插值得到。如图9所示，可利用像素c1、c2、c3和c4对像素c进行插值。
其中，可根据像素距离来分配插值权重，距离越近权重越大，距离相等权重相等。请结合参阅图9，在一具体实施例中，每个小单元格的总权重为weightall＝H/Hred+W/Wred，具体对某个用于插值的像素权重，则根据它和所要插值得到的像素位置间的像素距离得到权重。如图9中，由于是32*32的块，每个小单元格总权重weightall＝8，像素c2和像素c4和像素c的距离都为2，所以权重都为2/8；像素c3的距离为1，权重为3/8；像素c1的距离为3，权重为1/8。
在另一实施方式中，也可以先分别对水平方向上的两个像素和垂直方向上的两个像素进行加权平均，可根据像素距离来分配插值权重。算出水平和垂直两个加权平均值后，再对这两个值进行加权平均，此时可任意分配权重。
在一具体实施例中，可先对像素c2和c4进行加权平均，像素c2和c4的插值权重都为1/2，设加权平均后的值为h；再对像素c1和c3进行加权平均，像素c1的权重为1/4，像素c3的权重为3/4，设加权平均后的值为v。最后再对v和h分配权重，并进行加权平均作为最终值，此时权重可任意分配，如对v分配1/3权重，对h分配2/3权重，最终得像素c的像素值为(v+2h)/3。
该实施方式中，有利于提高预测的准确度，但也增加了部分计算量，因此可考虑根据编码块尺寸来决定是否采用上述方案，包括但不限于以下选择方式：
若当前编码块的面积小于第九阈值(Th9)或当前编码块的高度小于第十阈值(Th10)，或当前编码块的宽度小于第十一阈值(Th11)，则插值用像素不包括与当前像素在水平方向上最接近的两个所述同列第二像素，否则包括。
通过上述实施方式的实施，线性插值时，引入了更多参考像素参与插值，能够提高插值精度，有利于提高预测的精准度。同时优化插值运算进程，能够消除插值运算时像素间的依赖性，有利于提高运算效率。
需说明的是，以上所有实施方式中所陈述的有关如何确定参考线、如何选取第一参考像素、如何下采样、如何计算像素值和线性插值等，可在不冲突的情况下任意组合多种不同的方式。
请参阅图10，图10是本申请一实施方式中帧内预测装置的结构示意图。该实施方式中，帧内预测装置50包括确定模块510、采样模块520，矩阵相乘模块530和插值模块540，该帧内预测装置可用于执行上述任一实施方式所述的帧内预测方法。
其中，确定模块510用于确定当前编码块的至少一条参考线，每条参考线包括多个第一参考像素；采样模块520用于对参考线进行下采样得到多个第二参考像素；矩阵相乘模块530用于利用第二参考像素进行矩阵相乘得到参考矩阵；插值模块540用于利用参考矩阵和第一参考像素获取当前编码块的基于矩阵的帧内预测块，基于矩阵的帧内预测块包括第一像素和第二像素，第一像素的像素值为参考矩阵中像素的像素值，第二像素的像素值为利用参考矩阵中像素的像素值和第一参考像素计算得到的。
请参阅图11，图11是本申请一实施方式中编码器的结构示意图。该实施方式中，编码器10包括处理器11。
处理器11还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器11可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器11还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器11也可以是任何常规的处理器等。
编码器10可以进一步包括存储器(图中未示出)，用于存储处理器11运行所需的指令和数据。
处理器11用于执行指令以实现上述本申请帧内预测方法任一实施例及任意不冲突的组合所提供的方法。
请参阅图12，图12为本申请一实施方式中计算机可读存储介质的结构示意图。本申请实施例的计算机可读存储介质20存储有指令/程序数据21，该指令/程序数据21被执行时实现本申请帧内预测方法任一实施例以及任意不冲突的组合所提供的方法。其中，该指令21可以形成程序文件以软件产品的形式存储在上述存储介质20中，以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质20包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (18)

1.一种帧内预测方法，其特征在于，包括：
确定当前编码块的至少一条参考线，每条所述参考线包括多个第一参考像素；
对所述参考线进行下采样得到多个第二参考像素，其中，将所述多个第一参考像素按照所述第二参考像素的数量划分为多组，每一组所述第一参考像素对应一个所述第二参考像素，分别计算每组所述第一参考像素的像素值的加权平均值作为对应的所述第二参考像素的像素值；
利用所述第二参考像素进行矩阵相乘得到参考矩阵；
利用所述参考矩阵和所述第一参考像素获取所述当前编码块的基于矩阵的帧内预测块，所述基于矩阵的帧内预测块包括第一像素和第二像素，所述第一像素的像素值为所述参考矩阵中像素的像素值，所述第二像素的像素值为利用所述参考矩阵中像素的像素值和所述第一参考像素计算得到的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述将所述多个第一参考像素按照所述第二参考像素的数量划分为多组包括：
同一组中属于不同所述参考线的所述第一参考像素的数量均相同，并且属于同一所述参考线的所述第一参考像素连续分布。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
每组所述第一参考像素中，所有的所述第一参考像素的权重均相同；或
每组所述第一参考像素中，所有的所述第一参考像素的权重与其到指定像素的距离负相关；或
属于同一所述参考线的所述第一参考像素的权重相同，属于不同所述参考线的所述第一参考像素的权重与其到所述当前编码块的距离负相关；或
属于同一所述参考线的所述第一参考像素的权重与其到指定像素的距离负相关，不同所述参考线的权重相同，每条所述参考线的权重为组中所有属于所述参考线的所述第一参考像素的权重之和；或属于同一所述参考线的所述第一参考像素的权重与其到指定像素的距离负相关，不同所述参考线的权重与其到所述当前编码块的距离负相关；
其中，每组中属于同一所述参考线的所述第一参考像素水平分布的情况下，所述指定像素为属于同一所述参考线的最右侧的所述第一参考像素；每组中属于同一所述参考线的所述第一参考像素垂直分布的情况下，所述指定像素为属于同一所述参考线的最下侧的所述第一参考像素。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述确定当前编码块的至少一条参考线包括：
按照所述当前编码块的尺寸确定所述参考线的数量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
若所述当前编码块的面积小于第一阈值，则所述参考线的数量为1，否则所述参考线的数量大于1。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
若所述当前编码块的宽度小于第二阈值，则所述当前编码块左侧的所述参考线的数量为1，否则所述当前编码块左侧的所述参考线的数量大于1；
若所述当前编码块的高度小于第三阈值，则所述当前编码块上方的所述参考线的数量为1，否则所述当前编码块上方的所述参考线的数量大于1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述利用所述参考矩阵和所述第一参考像素获取所述当前编码块的基于矩阵的帧内预测块包括：
利用所述第一像素的像素值和所述第一参考像素的像素值进行水平插值得到同行第二像素的像素值，并在获取不同行第二像素的插值用像素的像素值后，利用所述插值用像素的像素值进行插值得到所述不同行第二像素的像素值，所述同行第二像素为与所述第一像素同一行的所述第二像素，所述不同行第二像素为与所述第一像素不同行的所述第二像素。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述不同行第二像素对应的所述插值用像素包括与所述不同行第二像素同一列的上侧插值用像素和下侧插值用像素。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述上侧插值用像素为所述不同行第二像素上侧的所述第一参考像素、已获取的最接近的所述第一像素/所述同行第二像素、或已获取的相邻像素，所述下侧插值用像素为所述不同行第二像素下侧的已获取的最接近的所述第一像素/所述同行第二像素、或已获取的相邻像素。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述利用所述插值用像素的像素值进行插值得到不同行第二像素的像素值之前进一步包括：
若所述当前编码块的面积小于第四阈值，则选择所述不同行第二像素上侧的所述第一参考像素作为所述上侧插值用像素，否则不选择。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述利用所述插值用像素的像素值进行插值得到不同行第二像素的像素值之前进一步包括：
若所述当前编码块的高度小于第五阈值，则选择所述不同行第二像素上侧的所述第一参考像素作为所述上侧插值用像素，否则不选择。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述不同行第二像素对应的所述插值用像素进一步包括与所述不同行第二像素同一行的左侧插值用像素，所述左侧插值用像素为所述不同行第二像素左侧的所述第一参考像素或已获取的相邻像素。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，
所述利用所述插值用像素的像素值进行插值得到不同行第二像素的像素值之前进一步包括：
若所述当前编码块的面积小于第六阈值或所述当前编码块的高度小于第七阈值，则所述插值用像素不包括所述左侧插值用像素，否则包括。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，
所述利用所述插值用像素的像素值进行插值得到不同行第二像素的像素值之前进一步包括：
若所述当前编码块的宽度小于第八阈值，则选择所述不同行第二像素左侧的所述第一参考像素作为所述左侧插值用像素，否则不选择。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述利用所述参考矩阵和所述第一参考像素获取所述当前编码块的基于矩阵的帧内预测块包括：
利用所述第一像素的像素值和所述第一参考像素的像素值进行水平插值得到同行第二像素的像素值，并利用所述第一像素的像素值和所述第一参考像素的像素值进行垂直插值得到同列第二像素的像素值，所述同行第二像素为与所述第一像素同一行的所述第二像素，所述同列第二像素为与所述第一像素同一列的所述第二像素；
利用不同行同列第二像素的插值用像素的像素值进行插值得到所述不同行同列第二像素的像素值，所述不同行同列第二像素为除所述同行第二像素和所述同列第二像素之外的其他第二像素，所述插值用像素包括与所述不同行同列第二像素在垂直方向上最接近的两个所述同行第二像素，以及与所述不同行同列第二像素在水平方向上最接近的两个所述同列第二像素。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，
所述利用不同行同列第二像素的插值用像素的像素值进行插值得到所述不同行同列第二像素的像素值之前进一步包括：
若所述当前编码块的面积小于第九阈值或所述当前编码块的高度小于第十阈值，或所述当前编码块的宽度小于第十一阈值，则所述插值用像素不包括与所述不同行同列第二像素在水平方向上最接近的两个所述同列第二像素，否则包括。
17.一种编码器，其特征在于，所述编码器包括处理器，所述处理器用于执行指令以实现如权利要求1-16中任一项所述的帧内预测方法。
18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储指令/程序数据，所述指令/程序数据能够被执行以实现如权利要求1-16中任一项所述的帧内预测方法。
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