CN115190301A - 图像的基于块的预测编码和解码 - Google Patents

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Abstract

利用要被预测的预定块的邻域的先前编码或重构版本，以便实现对预测块更有效预测编码。特别地，由该邻域和预定块的预测填充的第一版本组成的区域的频谱分解产生第一频谱，第一频谱经受降噪，并且由此产生的第二频谱可以经受频谱合成，从而产生该区域的修改版本，其包括预定块的预测填充的第二版本。由于利用了预定块的已处理的(即，编码/重构的)邻域，预定块的预测填充的第二版本倾向于提高编码效率。

Description

图像的基于块的预测编码和解码
本申请是申请日为2017年12月20日、申请号为201780087979.2的中国发明专利申请“图像的基于块的预测编码和解码”的分案申请。
技术领域
本申请涉及例如适用于混合视频编解码器的图像的基于块的预测编码和解码。
背景技术
如今，许多视频编解码器和静止图像编解码器使用基于块的预测编码来压缩用于表示图像内容的数据。预测越好，对预测残差进行编码所需的数据越少。使用预测的总体益处取决于保持编码器和解码器之间的预测同步所需的数据(即，预测参数化所需的数据)量。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于对图像进行基于块的预测编码/解码的构思，这能够实现改进的编码效率。
该目的是通过本申请的独立权利要求的主题来实现的。
本申请的基本发现是：可以利用要被预测的预定块的邻域的先前编码或重构版本，以便实现对预测块更有效预测编码。特别地，由该邻域和预定块的预测填充的第一版本组成的区域的频谱分解产生第一频谱，第一频谱经受降噪，并且由此产生的第二频谱可以经受频谱合成，从而产生该区域的修改版本，其包括预定块的预测填充的第二版本。由于利用了预定块的已处理的(即，编码/重构的)邻域，预定块的预测填充的第二版本倾向于提高编码效率。
根据本申请的实施例，可以在数据流中花费第一信号通知，以便在使用预测填充的第一版本和预测填充的第二版本之间进行选择。尽管该第一信号通知需要附加的数据量，但是在预测填充的第一版本和第二版本之间进行选择的能力可以提高编码效率。可以以子图像粒度在数据流内传送第一信号通知，使得第一版本和第二版本之间的选择可以以子图像粒度进行。
同样地，附加地或备选地，根据本申请的另一实施例，可以在数据流中花费第二信号通知，第二信号通知用于设置用于扩展预定块并形成相对于其执行频谱分解、降噪和频谱合成的区域的邻域的大小。同样可以以按照子图像粒度变化的方式在数据流内传送第二信号。
甚至进一步地，附加地或备选地，可以在数据流内传送另外的信号通知，第三信号通知例如通过指示要应用于由于频谱分解而产生的第一频谱的阈值来发信号通知降噪的强度。同样可以以按照子图像粒度变化的方式在数据流内传送第三信号。
可以使用空间预测和/或使用空间上下文的熵编码(即，使用针对可能信号通知值的概率分布估计，其取决于区域的空间邻域，针对其的相应信号通知包含在数据流中)将第二和/或第三信号通知编码到数据流中。
附图说明
本申请的有利实现是从属权利要求的主题。下面参考附图描述本申请的优选实施例，在附图中：
图1示出了根据本申请的实施例的编码装置的框图；
图2示出了根据实施例的利用在右手侧针对当前要被预测的块的图示来示出包含要被预测的块的图像的示意图，其中关于如何扩展当前要被预测的块以便产生一个区域，然后该区域是实现针对该块的预测填充的备选版本的起点；
图3示出了根据实施例的降噪的示意图，其中具体地示出了使用阈值执行该降噪的两种备选方式；
图4示出了根据实施例的图示在可能的降噪强度之中的选择的示意图；以及
图5示出了根据实施例的与图1的装置相适应的解码装置的框图。
具体实施方式
图1示出了用于将图像12基于块预测编码到数据流14中的装置10。图1的装置包括预测提供器16、频谱分解器18、降噪器20、频谱合成器22和编码阶段24。以下面更详细描述的方式，这些组件16至24按其提及的顺序串联连接到编码器10的预测回路中。出于说明目的，图1指示了：编码阶段24内部可以包括加法器26、变换器28和量化阶段30，它们按照前述提及它们的顺序串联连接在前述预测回路中。具体地，加法器26的反相输入经由选择器(如下面进一步概述的)直接或间接地连接到频谱合成器22的输出，而加法器26的非反相输入接收要被编码的信号(即，图像12)。如图1中进一步所示，编码阶段24还可以包括连接在量化器30的输出和装置10的输出之间的熵编码器32，在装置10的输出处输出表示图像12的编码的数据流14。如图1中进一步所示，装置10可以包括重构阶段34，其沿着上述预测回路连接在编码阶段24和预测提供器16之间，其向预测提供器16提供先前由编码器10已经编码的先前编码的部分(即，图像12的一部分或者图像12所属的视频)以及提供特别地甚至考虑到由量化阶段30内的量化引入的编码损耗可以在解码器侧重构的这些部分的一个版本。如图1所示，重构阶段34可以包括去量化器36、逆变换器38和加法器40，它们按照提及它们的顺序顺序地连接到上述预测回路中，其中去量化器的输入连接到量化器的输出。特别地，加法器40的输出连接到预测提供器16的输入，并且附加地，除了连接到预测提供器16的输出的频谱分解器18的输入之外，还存在频谱分解器18的另一输入，如以下更详细阐述的。当加法器40的第一输入连接到逆变换器38的输出时，加法器40的另一输入经由频谱合成器22的输出直接或可选地间接地接收最终预测信号。如图1中所示，可选地，编码器10包括选择器42，其被配置为在将由频谱合成器22输出的预测信号应用于加法器40的相应输入或应用到预测提供器16的输出之间进行选择。
在已经说明了编码器10的内部结构之后，应该注意，编码器10的实现可以以软件、固件或硬件或其任何组合来完成。因此，图1中所示的任何块或模块可以与在计算机上运行的计算机程序的某个部分、固件(例如，现场可编程阵列)的某个部分、或电子电路(例如，专用IC)的某个部分相对应。
图1的装置10被配置为使用基于块的预测将图像12编码到数据流14中。因此，在该块的基础上，预测提供器16和随后的模块18、20和22进行操作。图2中的块46是这样的预测块。然而，装置10也可以针对其他任务以块为基础进行操作。例如，也可以以块为基础执行由编码阶段24执行的残差编码。然而，预测提供器16操作的预测块可以与以编码阶段24进行操作为单位的残差块不同。也就是说，图像12可以与其细分为残差块不同地被细分为预测块。例如，但非排他地，细分为残差块可以表示细分为预测块的扩展，使得每个残差块是对应预测块的一部分或者与某个预测块重合，但是并不覆盖到相邻预测块上。此外，预测提供器16可以使用不同的编码模式以便执行其预测，并且这些模式之间的切换可以在可以被称为编码块的块中发生，这些块也可以与预测块和/或残差块不同。例如，将图像12细分为编码块可以使得每个预测块仅覆盖一个对应的编码块，但是可以小于该对应的编码块。刚刚提到的编码模式可以包括空间预测模式和时间预测模式。
为了进一步说明装置10的功能或操作模式，参考图2，其示出了图像12可以是属于视频的图像，即可以是时间序列的图像44中的一个图像，但应注意，这仅仅是说明，装置10也可适用于静止图像12。图2具体指示图像12内的一个预测块46。该预测块应该是预测提供器16当前执行预测所针对的块。为了预测块46，预测提供器16使用图像12和/或视频44的先前编码部分，或者可选地来说，使用在尝试对块46执行相同预测时解码器已经从数据流14可重构的部分。为此，预测提供器16使用可重构版本，即也可在解码器侧重构的版本。可以使用不同的编码模式。举例来说，预测提供器16可以基于参考图像48通过时间预测(例如，运动补偿预测)来预测框46。备选地，预测提供器16可以使用空间预测来对块46进行预测。例如，预测提供器16可以沿着某个外推方向将块46的先前编码的邻域外推到块46的内部。在运动补偿预测的情况下，可以在数据流14内针对块46将运动向量发信号通知给解码器而作为预测参数。同样地，在空间预测作为预测参数的情况下，可以在数据流14内向解码器发信号通知针对块46的外推方向。
也就是说，预测提供器16输出预定块46的预测填充。预测填充在图1中的48处示出。它实际上是该预测填充的第一版本48，因为该版本将由随后的一系列组件18、20和22“改进”，如下面进一步说明的。也就是说，预测提供器16预测块46内的每个样本50的预测样本值，该预测填充表示第一版本48。
如图1所示，块46可以是矩形的或甚至是方形的。然而，这仅仅是示例，不应该被视为本申请的限制性备选实施例。
频谱分解器被配置为对由针对块46的预测填充的第一版本48及其扩展(即块46的邻域54的先前编码版本)组成的区域52进行频谱分解。也就是说，以几何方式，频谱分解器20对区域52执行频谱分解，区域52除了包括块46之外还包括块46的邻域54，其中区域52中与块46相对应的部分填充有块46的预测填充的第一版本48，邻域54填充有可以在解码侧从数据流14重构的样本值。频谱分解器18从预测提供器16接收预测填充48，并且从重构阶段34接收针对邻域54的重构样本值。
例如，图2示出了通过装置10根据某一编码/解码顺序58将图像12编码到数据流14中。例如，该编码顺序可以从左上角到右下角遍历图像12。遍历可以如图2所示那样逐行运行，但也可以备选地逐列或对角地运行。然而，所有这些示例仅是示意性的，也不应当被视为是限制性的。由于编码/解码顺序从图像12的左上到右下的这种一般传播，对于大多数预测块46，该块46的邻域(其在块46的顶部或者与顶边461相邻并且在块46的左侧或者与左侧边464相邻)被编码到数据流14中，并且是在对块46执行编码/重构时在解码侧从数据流14重构的。因此，在图2的示例中，邻域54表示块46的在块46的边461和464之外的空间延伸，从而描述了L形区域，该L形区域与块46一起形成矩形区域52，矩形区域52的下侧边和右侧边与块46的左边462和底边463重合或共线。
也就是说，频谱分解器18对与区域52相对应的样本阵列执行频谱分解，其中与邻域54相对应的样本是使用通过编码阶段24被编码到数据流14中的预测残差从数据流14可重构的样本值，而区域52中在块46内的样本是预测提供器16的预测填充48的样本值。频谱分解器18对该区域52执行的频谱分解(即，其变换类型)可以是DCT、DST或小波变换。可选地但非排他地，频谱分解器18使用的变换T2可以是与变换器28用于将预测残差变换到频谱域(作为减法器28的输出)所使用的变换T1相同的类型。如果它们是相同类型的，则频谱分解器18和变换器28可以共享负责或被设计用于执行该类型的变换的某一电路和/或计算机代码。然而，备选地，由频谱分解器18和变换器28执行的变换可以是不同的。
因此，频谱分解器18的输出是第一频谱60。频谱60可以是频谱系数阵列。例如，频谱系数的数量可以等于区域52内的样本的数量。只要涉及沿水平轴x的空间频率，频谱分量所属的空间频率可以从左到右逐列增加，并且只要涉及沿y轴的区域52内的空间频率就从上到下增加。然而，应当注意，作为上述示例的备选，T2可以是“超完备的(overcomplete)”，使得由T2产生的变换系数的数量甚至可以大于区域52内的样本的数量。
然后，降噪器20对频谱60执行降噪以获得第二或降噪的频谱62。下面将提供关于可以如何通过降噪器20执行降噪的示例。特别地，降噪器20可以涉及频谱系数的阈值处理。低于某个阈值的频谱系数可以被设置为零，或者可以向零移位等于阈值的量。然而，所有这些示例仅仅是说明性的，并且关于对频谱60执行降噪以产生频谱62存在许多备选方案。
然后，频谱分解器22对由频谱分解器18执行的频谱分解执行逆处理。也就是说，与频谱分解器18相比，频谱合成器22使用逆变换。作为频谱合成(可以备选地称为合成)的结果，频谱合成器22输出针对块46的预测填充的第二版本(由图1中的64处的阴影线所示)。应该理解，合成器22的频谱合成产生整个区域52的修改版本。然而，如通过一方面针对块46的和另一方面针对邻域54的不同阴影线所示的，仅与块46相对应的部分是感兴趣的，并且形成块46的预测填充的第二版本。它由图1中的交叉阴影线表示。区域52中在邻域54内的频谱合成在图1中使用简单阴影线示出，甚至可以不由频谱合成器22计算。这里简要地指出，当由频谱合成器22执行的频谱分解T2 -1是T2的左逆(left inverse)(即T2 -1·T2＝1)时，已经满足“逆”。也就是说，不需要两侧逆。例如，除了上述变换示例之外，T2可以是剪切波变换或轮廓波变换。无论针对T2使用何种变换类型，如果T2的所有基函数在整个区域52上延伸，或者如果所有基函数至少覆盖区域52的大部分，则是有利的。
值得注意的是，由于已经通过对区域52(其还涵盖已编码的、以及解码侧所涉及的可重构版本)进行变换、降噪和重新变换获得了频谱62的事实，预测填充的第二版本62很可能产生更低的预测误差，并且因此可以表示用于通过编码阶段24最终将块46编码到数据流14(即，用于执行残差编码)中的改进的预测量(predictor)。
如上所述，选择器42可以可选地存在于编码器10中。如果不存在，则块46的预测填充的第二版本64不可避免地表示进入减法器26的反相输入的块46的最终预测量，因此，减法器26通过从块46内的图像12的实际内容中减去最终预测量来计算预测残差或者预测误差。然后，编码阶段24将该预测残差变换到频谱域，其中量化器30对表示该预测残差的各个频谱系数执行量化。另外，熵编码器32将这些量化后的系数级别熵编码到数据流14中。如上所述，由于编码/解码顺序58，在对块46进行预测之前，关于邻域54内的预测残差的频谱系数已经存在于数据流14内。量化器36和逆变换器28以也可以以解码侧可重构的版本来恢复块46的预测残差，并且加法器40将该预测残差与最终预测量相加，从而得到已编码部分的重构版本，如上所述，该重构版本还包括邻域54，即包括领域54的重构版本56，使用该重构版本56来填充区域52的一部分，然后，该重构版本56经由频谱分解器18执行的频谱分解。
然而，如果存在可选的选择器42，则选择器42可以在针对块46的预测填充的第一版本48和第二版本64之间执行选择，并且使用这两个版本中的任何一个作为分别进入减法器26的逆输入和加法器的相应输入的最终预测量。
由块18至22和可选的选择器42导出针对块46的预测填充的第二或改进的版本64的方式对于编码器10来说可以是可参数化的。也就是说，编码器10可以关于以下选项中的一个或多个来参数化这种方式，其中通过相应的信号通知(signalization)向解码器发信号通知该参数化。例如，编码器10可以决定选择版本48或64，并通过数据流中的信号通知70发信号通知选择的结果。同样，执行选择70的粒度可以是子图像粒度，并且可以例如在图像12被细分而成的区域或块中完成。具体地，编码器10可以单独地针对每个预测块(例如，块46)执行选择，并且通过数据流14中的信号通知70发信号通知针对每个这样的预测块的选择。可以在数据流14中针对每个块(例如，块46)发信号通知简单标志。可以使用空间预测以便对数据流14中的信号通知70进行编码。例如，可以基于数据流14中包含的信号通知70针对邻块46中的邻块来空间预测标志。附加地或备选地，可以使用上下文自适应熵编码来将信号通知70编码到数据流中。用于将针对某个块46的信号通知70熵编码到数据流14中的上下文可以根据包含在数据流14中的针对邻块46的属性(例如，针对这种邻块的在数据流14中发信号通知的信号通知70)来确定。
附加地或备选地，编码器10的另一参数化选项可以是区域52的大小，或者备选而言是邻域54的大小。例如，编码器10可以设置区域52中的角的位置，区域52的该角与和块46的对应的角共位的块46的角74相对。信号通知72可以分别通过索引将该角76的位置或区域52的大小分别指示到可用角位置或大小的列表中。角位置可以是相对于块46的左上角指示的，即，作为相对于块46中的、与区域52和块46之间共享的角相对的角的向量。区域52的大小的设置也可以由装置10以子图像粒度(例如，图像12被细分的区域或块，其中这些区域或块可以与预测块重合，即编码器10可以单独执行对每个块46的区域52的大小的设置)完成。可以使用如关于信号通知70所说明的预测编码和/或使用利用类似于信号通知70的空间上下文的上下文自适应熵编码，将信号通知72编码到数据流14中。
作为信号通知70和72的备选或附加方案，装置10还可以被配置为确定由降噪器20执行的降噪的强度。例如，通过信号通知78(图3)，装置10可以发信号通知确定或选择的强度。例如，信号通知78可以指示阈值κ，其也在下文描述的更加数学化呈现的加入示例中提及。图3示出了降噪器20可以使用该阈值κ，将频谱60中的超过κ的所有频谱分量或系数设置为零以便产生频谱62，或者将低于阈值κ的频谱60剪切并且折叠，或者将频谱60中的超过阈值κ的一部分移位到0以便从0开始(如图3所示)。与上面关于信号通知70和72所指出的相同，对于信号通知78也是如此。也就是说，装置10可以图像全局地或子图像粒度地进行降噪强度或阈值κ的设置。在后一种情况下，编码器10可以可选地单独地针对每个块46执行设置。根据参考图4所示的特定实施例，编码器10可以从针对κ的可能值集合中选择降噪强度或阈值κ，该集合本身是从多个集合80中选择出的。可以基于量化参数Q来在集合80之中进行选择，量化器30基于量化参数执行量化，并且去量化器36基于该量化参数对预测残差信号执行去量化。然后，通过信号通知78发信号通知在选择的集合80中的κ的可能值之中选择的实际使用的实际降噪强度或阈值κ。应当理解，量化参数Q可以在数据流14中以与在数据流14中发信号通知信号通知78的粒度不同的粒度发信号通知。例如，量化参数Q可以在基于切片或图像的基础上在数据流14中发信号通知，而信号通知78可以(如刚才所述)在数据流14中针对每一个块46发信号通知。类似于上述内容，可以使用预测编码和/或使用空间上下文的上下文自适应熵编码在数据流内传送信号通知78。
图5示出了用于根据适于图1的装置的数据流14来基于块地预测解码图像12(图像12的重构版本)的装置。很大程度上，图5的解码器100的内部结构与编码器10的内部结构一致，只要涉及它们关于那些编码参数(它们最终由图1的装置10选择)的任务就是这样。因此，图5示出了图5的装置100包括预测回路，组件40、16、18、20、22和可选的信号42以上面参考图1所示和所述的方式串联连接在预测回路中。当信号中的要被重构的重构部分(即，图像12)在加法器40的输出处产生时，该输出表示解码器100的输出。可选地，图像改进模块(例如，后置滤波器)可以位于输出的前面。
应当考虑到，每当装置10具有选择某个编码参数的自由时，装置10选择该编码参数以最大化例如某个优化准则(例如，速率/失真成本测量)。然后使用数据流14中的信号通知来保持编码器10和解码器100执行的预测同步。解码器100的对应模块或组件可以由编码器10包括在数据流14中、并且发信号通知所选择的编码参数的相应信号通知来控制。例如，经由数据流14中的编码参数来控制解码器100的预测提供器16。例如，这些编码参数指示预测模式，以及针对所指示的预测模式的预测参数。编码参数由装置10选择。上面已经提到了预测参数102的示例。分别相对编码参数102和预测参数概述的相同情况对于信号通知70、72和78中的每一个也是如此，所有这些信号通知70、72和78都是可选的(即，这些信号通知70、72和78可以都不存在，可以存在一个、两个或者都存在)。在装置10的编码侧，选择相应的信号通知以优化某些准则，并且通过相应的信号通知来指示所选择的参数。信号通知70、72和78操控以下项：选择器42(可选的)关于在预测填充版本之间选择；频谱分解器18关于区域52的大小(例如，经由指示到区域52的左上顶点的相对向量)；降噪器20关于降噪的强度(例如，经由指示要使用的阈值)。经由加法器40的另一输入(即，没有连接到选择器42的输入)连续地向刚刚概述的回路馈送新的残差数据，其中，重构器34中的加法器40、在其后的预测提供器16、频谱分解器18、降噪器20、频谱合成器22和可选的选择器42串联连接在所述回路中。具体地，熵编码器132执行熵编码器32的逆，即，相同的熵以使得同样适用于沿着上述编码/解码顺序58的串联的块46的方式在频谱域中从数据流14解码残差信号(即，系数级别)。熵解码器132将这些系数级别转发到重构阶段34，该重构阶段34在去量化器36中对系数级别去量化，并且通过逆变换器38将去量化后的系数级别转变到频谱域，由此获得的残差信号与最终预测信号(为预测填充的第二版本64或者第一版本48)相加。
综上所述，解码器100可以访问相同信息基础以用于由预测提供器16执行预测，并且已经使用经由块序列32、36和38从数据流14获得的预测信号对当前预测块46的邻域54内的样本进行重构。如果存在，则信号通知70、78和72允许编码器和解码器100之间的同步。如上所述，解码器100可以被配置为以子图像粒度改变对应的参数，即选择器42的选择、频谱分解器18处的区域52的大小和/或降噪器20中的降噪强度，子图像粒度可以如上面已经阐述的那样在这些参数之间不同。解码器100以该粒度改变这些参数，因为信号通知70、72和/或78是以该粒度在数据流14中发信号通知的。如上所述，装置100可以使用空间解码来解码来自数据流14的信号通知70、72和78中的任何一个。附加地或备选地，可以利用使用空间上下文的上下文自适应熵解码。此外，关于信号通知78(即，控制降噪20的信号通知)，装置100可以被配置为：如上面参考图4所概述的，基于量化参数Q选择可能的降噪强度的若干子集中的一个子集，装置100根据数据流14针对预测块46当前所处的区域确定量化参数Q；然后，基于信号通知78确定实际要用于对块46进行降噪的降噪强度，信号通知78在可能的降噪强度的预选择集合中选择一个降噪强度。例如，每个集合80可以包括八个可能的降噪强度。由于存在多于一个的集合80选择，因此所有集合80所覆盖的可能降噪强度的总数可以是集合80的数量的八倍。然而，集合80可以重叠，即一些可能的降噪强度可以是多于一个的集合80的成员。自然地，这里仅使用八个作为示例，并且每个集合80的可能的降噪强度的数量可以与8不同，并且甚至可以在集合80之间变化。
可以关于上述实施例进行各种变形。例如，编码阶段24和重构阶段34不需要基于变换。也就是说，可以以不同于使用频谱域的方式在数据流14中对预测残差进行编码。此外，该构思可以无损地工作。如前面参考分解器18和变换器38之间的关系所描述的，逆变换器38的逆变换在类型上可以与由组合器22执行的变换相同。
可以以使得产生依赖于初始预测器和周围重构样本的基于非线性变换域的预测的方式实现以上构思。上述构思可以用于在视频编码中产生预测信号。换句话说，该构思的基本原理可以描述如下。在第一步骤中，图像或视频解码器如以某些基础图像或视频压缩标准产生起始预测信号，例如，通过运动补偿或帧内或空间图像预测。在第二步骤中，解码器按以下步骤进行。首先，它定义了扩展信号，扩展信号由预测信号和已经重构的信号的组合组成。然后，解码器对扩展预测信号应用线性分析变换。接下来，解码器对变换后的扩展预测信号应用例如非线性阈值处理。在最后的步骤中，解码器将线性合成变换应用于前一步骤的结果，并且由合成变换的结果替换起始预测信号(限制于预测信号的域)。
在下一节中，我们将给出该构思的更数学化呈现的说明来作为实现示例。
作为示例，我们考虑混合视频编码标准，其中对于每个颜色分量cmp，块46上的视频帧的内容(图2)
Bcmp：＝{(x，y)∈Z2：k1，cmp≤x＜k2，cmp：l1，cmp≤y＜l2，cmp}，
其中，
k1，cmp，k2，cmp，l1，cmp，l1，cmp∈Z具有k1，cmp＜k2，cmp和l1，cmp＜l2，cmp，
是要由解码器产生的。对于每个颜色分量cmp，后者内容由以下函数给出：imcmp：
Figure BDA0003690605090000121
我们假设混合视频编码标准通过对当前块Bcmp进行预测编码来操作。
这意味着，作为标准的一部分，对于每个分量cmp，解码器以由已经解码的比特流唯一确定的方式构造预测信号(图2中的48)predcmp：
Figure BDA0003690605090000122
该预测信号可以例如通过图像内预测或通过运动补偿预测来产生。我们针对该预测编码的以下扩展申请版权，从而为下一代新的预测信号predcmp申请版权。
1、改变标准，使得根据比特流，解码器可以针对每个分量cmp确定恰好以下两个选项中的一项为真：
(i)选项一：不应用新的预测方法。
(ii)选项二：应用新的预测方法。
2、改变标准，使得如果解码器在步骤1中确定对于给定分量cmp选项二为真，则解码器可以根据比特流确定以下数据：
(i)唯一整数
Figure BDA00036906050900001312
具有
Figure BDA00036906050900001314
和
Figure BDA00036906050900001313
使得在块或L形邻域54上(图2)
Figure BDA0003690605090000131
已经构建的图像reccmp：
Figure BDA0003690605090000132
可用于解码器。k′1，cmp，l′1，cmp定义邻域54的大小，并且可以由72发信号通知。
(ii)唯一整数∈
Figure BDA0003690605090000133
唯一分析变换T(其是线性映射)
T：
Figure BDA0003690605090000134
以及唯一合成变换S(其是线性映射)
S：
Figure BDA0003690605090000135
S是图1和图5中的60。例如，T可以是离散余弦或离散正弦变换，在这种情况下，N＝(k2，cmp-k′1，cmp)·(l2，cmp-l′1，cmp)，并且S＝T-1。
然而，在这种情况下，也可以使用超完备变换，在这种情况下
N＞(k2，cmp-k′1，cmp)·(l2，cmp-l′1，cmp)
(iii)唯一阈值κ∈(0，∞)和唯一阈值处理运算符
Θk：
Figure BDA0003690605090000136
它或者作为具有阈值κ，
Figure BDA0003690605090000137
的硬阈值处理运算符给出，其中
Figure BDA0003690605090000138
由下式定义
Figure BDA0003690605090000139
或者作为具有阈值的软阈值处理运算符k，
Figure BDA00036906050900001310
其中
Figure BDA00036906050900001311
是由下式定义的
Figure BDA0003690605090000141
这里
Figure BDA0003690605090000142
阈值处理可以作为图1和图5中的降噪20的一部分来完成，并且κ由78发信号通知。
例如，可以改变基础编解码器，使得最后三个项中引入的参数可以由解码器根据当前比特流确定，如下所述。解码器根据当前比特流确定索引，并且解码器使用该索引从预定义的查找表中确定整数
Figure BDA00036906050900001410
和
Figure BDA0003690605090000149
变换T和S以及阈值κ和特定阈值处理运算符。后一查找表可以取决于解码器已经可用的一些附加参数，例如量化参数。也就是说，除了70、72和78之外或者作为其备选，可以存在用于改变由合成器22和分解器18使用的变换及其逆的信号通知。信号通知和改变可以使用空间预测和/或使用空间上下文的熵编码/解码图像全局地或子图像粒度地完成。
3、改变标准，使得如果解码器在步骤1中确定对于给定分量cmp选项二为真，则解码器将块Bcmp扩展为更大的块：
Bcmp，ext：＝{(x，y)∈Z2：k’1，cmp≤x＜k2，cmp：l’1，cmp≤y＜l2，cmp}，
其中k’1，cmp，l’1，cmp如在步骤2中那样，并且通过下式定义扩展的预测信号predcmp，ext：
Figure BDA0003690605090000143
Figure BDA0003690605090000144
其中，Brec，cmp和reccmp如在步骤二中那样。信号predcmp，ext可以被规范地视为
Figure BDA0003690605090000145
中的向量。
接下来，解码器通过
Figure BDA0003690605090000146
定义新的预测信号(图1和图5中的64)
Figure BDA0003690605090000147
其中，分析变换T、阈值κ、阈值处理运算符Θκ和合成变换S如步骤2中那样。
4、改变正常编解码器，使得如果解码器在步骤1中确定选项二对于给定分量cmp为真，则解码器通过
Figure BDA0003690605090000151
替换预测信号predcmp，其中
Figure BDA0003690605090000152
是如先前步骤中的那样。可以如图1和图5中所示的那样使用信号通知70。
如上所述，编解码器不需要是视频编解码器。
虽然已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是将清楚的是，这些方面还表示对应方法的描述，其中，块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对对应块或项或者对应装置的特征的描述。可以由(或使用)硬件装置(比如，微处理器、可编程计算机或电子电路)来执行一些或全部方法步骤。在一些实施例中，可以由这种装置来执行最重要方法步骤中的一个或多个方法步骤。
本发明的经编码的图像(或视频)可以存储在数字存储介质上或可以在诸如无线传输介质或有线传输介质(比如互联网)的传输介质上传输。
取决于某些实现要求，可以在硬件中或在软件中实现本发明的实施例。可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存)来执行实现，该电子可读控制信号与可编程计算机***协作(或者能够与之协作)从而执行相应方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，能够与可编程计算机***协作，使得执行本文所述的方法之一。
通常，本发明的实施例可以被实现为具有程序代码的计算机程序产品，程序代码可操作用于在计算机程序产品在计算机上运行时执行方法之一。程序代码可以例如存储在机器可读载体上。
其他实施例包括存储在机器可读载体上的计算机程序，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。
换言之，本发明方法的实施例因此是具有程序代码的计算机程序，该程序代码用于在计算机程序在计算机上运行时执行本文所述的方法之一。
因此，本发明方法的另外的实施例是其上记录有计算机程序的数据载体(或者数字存储介质或计算机可读介质)，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。数据载体、数字存储介质或记录介质通常是有形的和/或非瞬时性的。
因此，本发明方法的另一实施例是表示计算机程序的数据流或信号序列，所述计算机程序用于执行本文所述的方法之一。数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接(例如，经由互联网)传送。
另外的实施例包括处理装置，例如，计算机或可编程逻辑器件，所述处理装置被配置为或适于执行本文所述的方法之一。
另一实施例包括其上安装有计算机程序的计算机，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。
根据本发明的另一实施例包括被配置为向接收机(例如，以电子方式或以光学方式)传送计算机程序的装置或***，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。接收机可以是例如计算机、移动设备、存储设备等。装置或***可以例如包括用于向接收机传送计算机程序的文件服务器。
在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)可以用于执行本文所述的方法的功能中的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文所述的方法之一。通常，方法优选地由任意硬件装置来执行。
本文描述的装置可以使用硬件装置、或者使用计算机、或者使用硬件装置和计算机的组合来实现。
本文描述的装置或本文描述的装置的任何组件可以至少部分地在硬件和/或软件中实现。
本文描述的方法可以使用硬件装置、或者使用计算机、或者使用硬件装置和计算机的组合来执行。
本文描述的方法或本文描述的装置的任何组件可以至少部分地由硬件和/或由软件执行。
上述实施例对于本发明的原理仅是说明性的。应当理解的是，本文所述的布置和细节的修改和变形对于本领域其他技术人员将是显而易见的。因此，旨在仅由所附专利权利要求的范围来限制而不是由借助对本文的实施例的描述和解释所给出的具体细节来限制。

Claims (44)

1.一种用于对图像(12)进行基于块的预测解码的装置，包括：
预测提供器(16)，被配置为预测所述图像(12)的预定块(46)，以获得所述预定块(46)的预测填充的第一版本(48)；
频谱分解器(18)，被配置为对区域(52)进行频谱分解以便获得所述区域(52)的第一频谱(60)，其中所述区域(52)由所述预定块(46)的预测填充的第一版本(48)和所述预定块(46)的邻域(54)的重构版本组成；
降噪器(20)，被配置为对所述第一频谱(60)进行降噪，以获得第二频谱(62)；
频谱合成器(22)，被配置为使所述第二频谱(62)经受频谱合成，以便获得所述区域(52)的修改版本，所述区域(52)的修改版本包括所述预定块(46)的预测填充的第二版本(64)；
重构器(34)，被配置为基于所述预测填充的第二版本(64)从数据流解码所述预定块(46)的重构版本。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预测提供器(16)被配置为使用空间和/或时间预测来预测所述预定块(46)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述频谱分解器(18)被配置为使得所述预定块(46)的邻域(54)是在所述预定块(46)的周长的邻接的一半周长之外的所述预定块(46)的空间扩展。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述预定块(46)是矩形的，并且所述预定块(46)的周长包括沿着所述预定块(46)的周长顺时针顺序布置的第一边、第二边、第三边和第四边(461至464)，其中所述邻接的一半周长由第一边和第四边(461，464)组成。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述区域(52)是矩形的，并且区域(52)的周长包括所述预定块(46)的第二边和第三边。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述频谱分解器(18)和所述频谱合成器(22)被配置为使得频谱分解和频谱合成互逆，其中所述频谱分解是DST、DCT或小波变换。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述降噪器(20)被配置为使所述第一频谱(60)经受阈值处理。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述重构器(34)被配置为从所述数据流(14)解码残差信号，并且使用所述残差信号对所述预定块(46)的预测填充的第二版本(64)进行校正。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述重构器(34)被配置为在谱域中从所述数据流(14)解码所述残差信号，将所述残差信号变换到空间域，并且在所述空间域中执行所述校正。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述重构器(34)被配置为使用也由所述频谱合成器(22)使用以进行频谱合成的变换类型来对所述残差信号执行变换。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述重构器(34)被配置为根据所述数据流中的第一信号通知(70)，在使用所述预测填充的第一版本(48)和所述预测填充的第二版本(64)之间切换。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述装置被配置为以子图像粒度从所述数据流(14)解码所述第一信号通知(70)。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述装置被配置为使用空间预测和/或使用空间依赖上下文的熵解码从所述数据流(14)解码所述第一信号通知(70)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述频谱分解器(18)被配置为根据所述数据流(14)中的第二信号通知(72)来设置所述邻域(54)的大小。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述装置被配置为以子图像粒度从所述数据流(14)解码所述第二信号通知(72)。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其中，所述装置被配置为使用空间预测和/或使用空间依赖上下文的熵解码从所述数据流(14)解码所述第二信号通知(72)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述降噪器(20)被配置为根据所述数据流(14)中的第三信号通知(78)来设置降噪的强度。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述装置被配置为以子图像粒度从所述数据流(14)解码所述第三信号通知(78)。
19.根据权利要求17或18所述的装置，其中，所述装置被配置为使用空间预测和/或使用空间依赖上下文的熵解码从所述数据流(14)解码所述第三信号通知(78)。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的装置，其中，所述装置被配置为：在设置降噪强度时，基于由所述重构器(34)应用的用于根据所述数据流重构所述预定块的量化参数来选择可能强度集合(80)，并且执行所述设置使得通过将所述第三信号通知(78)用作到所选择的可能强度集合(80)的索引来将所述强度设置为所述可能强度集合(80)中的一个。
21.一种用于对图像(12)进行基于块的预测编码的装置，包括：
预测提供器(16)，被配置为预测所述图像(12)的预定块(46)，以获得所述预定块(46)的预测填充的第一版本(48)；
频谱分解器(18)，被配置为对区域(52)进行频谱分解以便获得所述区域(52)的第一频谱(60)，其中，所述区域(52)由所述预定块(46)的预测填充的第一版本(48)和所述预定块(46)的邻域(52)的先前编码版本组成；
降噪器(20)，被配置为对所述第一频谱(60)进行降噪，以获得第二频谱(62)；
频谱合成器(22)，被配置为使所述第二频谱(62)经受频谱合成，以便获得所述区域(52)的修改版本，所述区域(52)的修改版本包括所述预定块(46)的预测填充的第二版本(64)；
编码阶段(24)，被配置为基于所述预测填充的第二版本(64)将所述预定块(46)编码到数据流(14)中。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述预测提供器(16)被配置为使用空间和/或时间预测来预测所述预定块(46)。
23.根据权利要求21或22所述的装置，其中，所述频谱分解器(18)被配置为使得所述预定块(46)的邻域(54)是在所述预定块(46)的周长的邻接的一半周长之外的所述预定块(46)的空间扩展。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的装置，其中，所述预定块(46)是矩形的，并且所述预定块(46)的周长包括沿着所述预定块(46)的周长顺时针顺序布置的第一边、第二边、第三边和第四边(461至464)，其中所述邻接的一半周长由第一边和第四边(461，464)组成。
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述区域(52)是矩形的，并且区域(52)的周长包括所述预定块(46)的第二边和第三边(462，463)。
26.根据权利要求21至25中任一项所述的装置，其中，所述频谱分解器(18)和所述频谱合成器(22)被配置为使得频谱分解和频谱合成互逆，其中所述频谱分解是DST、DCT或小波变换。
27.根据权利要求21至26中任一项所述的装置，其中，所述降噪器(20)被配置为使所述第一频谱(60)经受阈值处理。
28.根据权利要求21至27中任一项所述的装置，其中，所述编码阶段(24)被配置为将残差信号编码到数据流中，所述残差信号校正所述预定块的预测填充的第二版本的预测误差。
29.根据权利要求21至28中任一项所述的装置，其中，所述编码阶段(24)被配置为：在空间域中确定所述预测误差，将所述预测误差变换到频谱域，并且在频谱域中将所述残差信号编码到所述数据流中。
30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述编码阶段(24)被配置为使用也由所述频谱分解器(18)使用以进行频谱分解的变换类型来对所述残差信号执行变换。
31.根据权利要求21至30中任一项所述的装置，其中，所述编码阶段(24)被配置为在使用所述预测填充的第一版本(48)和使用所述预测填充的第二版本(64)之间进行选择，并且通过所述数据流(14)中的第一信号通知(70)发信号通知所述选择。
32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述装置被配置为执行所述选择，并以子图像粒度将所述第一信号通知(70)编码到所述数据流(14)中。
33.根据权利要求32或33所述的装置，其中，所述装置被配置为使用空间预测和/或使用空间上下文的熵编码将所述第一信号通知(70)编码到所述数据流(14)中。
34.根据权利要求21至33中任一项所述的装置，被配置为设置所述邻域的大小(54)，并且通过所述数据流(14)中的第二信号通知(72)来发信号通知所述大小。
35.根据权利要求34所述的装置，其中，所述装置被配置为执行所述设置，并以子图像粒度将所述第二信号通知(72)编码到所述数据流(14)中。
36.根据权利要求34或35所述的装置，其中，所述装置被配置为使用空间预测和/或使用空间上下文的熵编码将所述第二信号通知(72)编码到所述数据流(14)中。
37.根据权利要求21至36中任一项所述的装置，被配置为设置降噪的强度，并且通过所述数据流(14)中的第三信号通知(78)来发信号通知所述强度。
38.根据权利要求37所述的装置，其中，所述装置被配置为执行所述强度的设置，并以子图像粒度将所述第三信号通知(78)编码到所述数据流(14)中。
39.根据权利要求37或38所述的装置，其中，所述装置被配置为使用空间预测和/或使用空间上下文的熵编码将所述第三信号通知(78)编码到所述数据流(14)中。
40.根据权利要求37至39中任一项所述的装置，其中，所述装置被配置为：在设置降噪强度时，基于由所述编码阶段(24)应用的用于将所述预定块编码到所述数据流中的量化参数来选择可能强度集合(80)，并且执行所述设置使得所述强度被设置为可能强度集合(80)中的一个，并且第三信号通知(78)指示到所选择的可能强度集合(80)中的索引。
41.一种用于对图像(12)进行基于块的预测解码的方法，包括：
预测所述图像(12)的预定块(46)，以获得所述预定块(46)的预测填充的第一版本(48)；
对区域(52)进行频谱分解以便获得所述区域(52)的第一频谱(60)，所述区域(52)由所述预定块(46)的预测填充的第一版本(48)和所述预定块(46)的邻域(54)的重构版本组成；
对所述第一频谱(60)进行降噪，以获得第二频谱(62)；
使所述第二频谱(62)经受频谱合成，以便获得所述区域(52)的修改版本，所述区域(52)的修改版本包括所述预定块(46)的预测填充的第二版本(64)；
基于所述预测填充的第二版本(64)从数据流解码所述预定块(46)的重构版本。
42.一种用于对图像(12)进行基于块的预测编码的方法，包括：
预测所述图像(12)的预定块(46)，以获得所述预定块(46)的预测填充的第一版本(48)；
对区域(52)进行频谱分解以便获得所述区域(52)的第一频谱(60)，所述区域(52)由所述预定块(46)的预测填充的第一版本(48)和所述预定块(46)的邻域(52)的先前编码的版本组成；
对所述第一频谱(60)进行降噪，以获得第二频谱(62)；
使所述第二频谱(62)经受频谱合成，以便获得所述区域(52)的修改版本，所述区域(52)的修改版本包括所述预定块(46)的预测填充的第二版本(64)；
基于所述预测填充的第二版本(64)将所述预定块(46)编码到数据流(14)中。
43.一种包括程序代码的计算机程序，所述程序代码用于当在计算机上运行时执行根据权利要求41或42所述的方法。
44.一种数据流，其中编码有图像(12)，所述数据流是通过根据权利要求42的方法产生的。
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