圖像編碼、解碼方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種圖像編碼、解碼方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像的數(shù)字視頻信號的自然形式是圖像的序列。一幀圖像通常是由若干像素組成 的矩形區(qū)域，而數(shù)字視頻信號就是由幾十幀至成千上萬幀圖像組成的視頻圖像序列，有時 也簡稱為視頻序列或序列。對數(shù)字視頻信號進行編碼就是按照一定順序?qū)σ粠粠瑘D像進 行編碼。在任一時刻，正在編碼中的那一幀稱為當(dāng)前編碼幀。同樣，對數(shù)字視頻信號的壓縮 碼流進行解碼就是按照同樣順序?qū)σ粠粠瑘D像的壓縮碼流進行解碼。在任一時刻，正在 解碼中的那一幀稱為當(dāng)前解碼幀。當(dāng)前編碼幀或當(dāng)前解碼幀都通常為當(dāng)前幀。
[0003] 最新國際視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)高效視頻壓縮（HighEfficiencyVideoCoding，簡稱為 HEVC)中，對一幀圖像進行編碼時，把一幀圖像劃分成若干塊MxM像素的子圖像，稱為"編碼 單元（CodingUnit，簡稱⑶)"，以⑶為基本編碼單位，對子圖像一塊一塊進行編碼。常用 的M的大小是8,16, 32,64。因此，對一個視頻圖像序列進行編碼就是對各幀的各個編碼單 元依次進行編碼。同樣，解碼時也是對各幀的各個編碼單元按照同樣的順序依次進行解碼， 最終重構(gòu)出整個視頻圖像序列。
[0004] 為適應(yīng)一幀圖像內(nèi)各部分圖像內(nèi)容與性質(zhì)的不同，有針對性地進行最有效的編 碼，一幀圖像內(nèi)各CU的大小可以是不同的，有的是8x8，有的是64x64,等等。為了使不同大 小的CU能夠無縫拼接起來，一幀圖像總是先劃分成大小完全相同具有NxN像素的"最大編 碼單元（LargestCodingUnit，簡稱IXU)"，然后每個IXU再進一步劃分成樹狀結(jié)構(gòu)的多個 大小不一定相同的⑶。因此，IXU也稱為"編碼樹單元（CodingTreeUnit，簡稱CTU)"。例 如，一幀圖像先劃分成大小完全相同的64x64像素的IXU(N= 64)。其中某個IXU由3個 32x32像素的⑶和4個16x16像素的⑶構(gòu)成，這樣7個成樹狀結(jié)構(gòu)的⑶構(gòu)成一個CTU。而 另一個IXU由2個32x32像素的⑶、3個16x16像素的⑶和20個8x8像素的⑶構(gòu)成。這 樣25個成樹狀結(jié)構(gòu)的CU構(gòu)成另一個CTU。對一幀圖像進行編碼，就是依次對一個一個CTU 中的一個一個CU進行編碼。在任一時刻，正在編碼中的CU稱為當(dāng)前編碼CU。對一幀圖像 進行解碼，也是按照同樣的順序依次對一個一個CTU中的一個一個⑶進行解碼。在任一時 亥IJ，正在解碼中的CU稱為當(dāng)前解碼CU。當(dāng)前編碼CU或當(dāng)前解碼CU都通常為當(dāng)前CU。
[0005] -個彩色像素有3個分量（component)組成。最常用的兩種像素色彩格式（pixel colorformat)是由綠色分量、藍(lán)色分量、紅色分量組成的GBR色彩格式和由一個亮度 (Iuma)分量及兩個色度（chroma)分量組成的通稱YUV色彩格式如YCbCr色彩格式。因此， 對一個CU進行編碼時，可以把一個CU分成3個分量平面（G平面、B平面、R平面或Y平面、 U平面、V平面），對3個分量平面分別進行編碼；也可以把一個像素的3個分量捆綁組合成 一個3元組，對由這些3元組組成的⑶整體進行編碼。前一種像素及其分量的排列方式稱 為圖像（及其CU)的平面格式（planarformat)，而后一種像素及其分量的排列方式稱為圖 像（及其CU)的疊包格式（packedformat)。
[0006] YUV色彩格式又可根據(jù)是否對色度分量進行下采樣再細(xì)分成若干種子格式：1個 像素由1個Y分量、1個U分量、1個V分量組成的YUV4:4:4像素色彩格式；左右相鄰的2 個像素由2個Y分量、1個U分量、1個V分量組成的YUV4:2:2像素色彩格式；左右上下相 鄰按2x2空間位置排列的4個像素由4個Y分量、1個U分量、1個V分量組成的YUV4:2:0 像素色彩格式。一個分量一般用1個8~16比特的數(shù)字來表示。YUV4:2:2像素色彩格式 和YUV4:2:0像素色彩格式都是對YUV4:4:4像素色彩格式施行色度分量的下采樣得到。一 個像素分量也稱為一個像素樣值（pixelsample)或簡單地稱為一個樣值（sample)。
[0007] 隨著以遠(yuǎn)程桌面為典型表現(xiàn)形式的新一代云計算與信息處理模式及平臺的發(fā)展 和普及，多臺計算機之間、計算機主機與智能電視、智能手機、平板電腦等其他數(shù)字設(shè)備之 間及各種各類數(shù)字設(shè)備之間的互聯(lián)已經(jīng)成為現(xiàn)實并日趨成為一種主流趨勢。這使得服務(wù)器 端（云）到用戶端的實時屏幕傳輸成為當(dāng)前的迫切需求。由于需要傳輸?shù)钠聊灰曨l數(shù)據(jù)量 巨大，對計算機屏幕圖像必須進行高效高質(zhì)量的數(shù)據(jù)壓縮。
[0008] 充分利用計算機屏幕圖像的特點，對計算機屏幕圖像進行超高效率的壓縮，也是 最新國際視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)ffiVC的一個主要目標(biāo)。
[0009] 計算機屏幕圖像的一個顯著特點是同一幀圖像內(nèi)通常會有很多相似甚至完全相 同的像素圖樣（pixelpattern)。例如，計算機屏幕圖像中常出現(xiàn)的中文或外文文字，都 是由少數(shù)幾種基本筆劃所構(gòu)成，同一幀圖像內(nèi)可以找到很多相似或相同的筆劃。計算機屏 幕圖像中常見的菜單、圖標(biāo)等，也具有很多相似或相同的圖樣?，F(xiàn)有的圖像和視頻壓縮技 術(shù)中采用的幀內(nèi)預(yù)測（intraprediction)方式，僅參考相鄰的像素樣值，無法利用一幀 圖像中的相似性或相同性來提高壓縮效率?，F(xiàn)有技術(shù)中的幀內(nèi)運動補償（intramotion compensation)方式也稱為幀內(nèi)塊復(fù)制（intrablockcopy)方式，用幾種固定大?。?x8， 16xl6,32x32,64x64像素）的塊來進行幀內(nèi)塊匹配（intrablockmatching)編碼，不能達(dá) 到具有各種不同大小和形狀的比較精細(xì)的匹配。而另幾種現(xiàn)有技術(shù)中的微塊匹配方式、精 細(xì)劃分匹配方式、串匹配（stringmatching)方式、調(diào)色板（palette)方式，雖然能有效找 到各種不同大小和形狀的精細(xì)匹配，但在某些圖像情況下，卻可能需要較多參數(shù)來表示各 種不同大小和形狀的精細(xì)匹配，也存在復(fù)雜度、計算量、存儲器讀寫帶寬都較大等問題。
[0010] 需要說明的是，塊匹配解碼方式、串匹配解碼方式也可分別稱為塊復(fù)制解碼方式、 串復(fù)制解碼方式。
[0011] 針對相關(guān)技術(shù)中，尚無一種對屏幕高效編碼或高效解碼的技術(shù)方案的問題，尚未 提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種圖像編碼、解碼方法及裝置。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種圖像編碼方法，包括：步驟1)依據(jù)當(dāng)前編碼 單元CU和該當(dāng)前CU的鄰近CU的像素樣值特性，從預(yù)先確定的A種具有互不相同的預(yù)測特 性的預(yù)測編碼方式，以及互不相同的匹配特性的匹配編碼方式中選擇一種編碼方式來對當(dāng) 前CU進行預(yù)測或匹配編碼，并將選擇的編碼方式，作為最優(yōu)編碼方式，其中，所述A種預(yù)測 編碼方式和匹配編碼方式包括：預(yù)測編碼方式、匹配編碼方式1、匹配編碼方式2、……、匹 配編碼方式A-I，A為大于或等于2的整數(shù)；步驟2)采用所述最優(yōu)編碼方式對當(dāng)前CU進行 預(yù)測編碼或匹配編碼。
[0014]優(yōu)選地，A的取值取自集合{3, 4, 5}，其中，在A等于4時，4種編碼方式包括：預(yù)測 編碼方式，塊匹配編碼方式，串匹配編碼方式，調(diào)色板（Palette)編碼方式（又稱為調(diào)色板 匹配方式）；在A等于3時，3種編碼方式包括：預(yù)測編碼方式，塊匹配編碼方式，串匹配編碼 方式。
[0015] 優(yōu)選地，所述當(dāng)前⑶和所述鄰近⑶由語法元素構(gòu)成，其中，所述語法元素包括以 下信息：cu頭、預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼、預(yù)測模式或匹配模式；運動矢量1或匹配位置1、未 匹配像素樣值1、運動矢量2或匹配位置2、未匹配像素樣值2、……、運動矢量N或匹配位 置N、未匹配像素樣值N;預(yù)測殘差或匹配殘差，其中，N為大于2的整數(shù)。
[0016]優(yōu)選地，所述預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼取值情況至少包括以下之一 ：0，1，2，……， A-I，其中，在所述預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼取0時，表示所述當(dāng)前CU采用所述預(yù)測編碼方式， 在所述預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼取1時，表示所述當(dāng)前CU采用所述匹配編碼方式1，在所述預(yù) 測和匹配方式標(biāo)識碼取2時，表示所述當(dāng)前CU采用所述匹配編碼方式2,……，在所述預(yù)測 和匹配方式標(biāo)識碼取A-I時，表示所述當(dāng)前⑶采用所述匹配編碼方式A-I。
[0017] 優(yōu)選地，所述當(dāng)前CU和所述鄰近CU由語法元素構(gòu)成，其中，所述語法元素包括下 列信息：cu頭、預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼、預(yù)測模式或匹配模式；運動矢量1和/或位移矢量 1，或索引映射1、未匹配像素樣值1、運動矢量2和/或位移矢量2,或索引映射2、未匹配像 素樣值2、……運動矢量N或和/或位移矢量，或索引映射、未匹配像素樣值N;預(yù)測殘差或 匹配殘差，其中，N為大于2的整數(shù)。
[0018] 優(yōu)選地，所述預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼取值情況至少包括以下之一 ：0，1，2,3,其中， 在所述預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼取〇時，表示所述當(dāng)前CU采用預(yù)測編碼方式，在所述預(yù)測和 匹配方式標(biāo)識碼取1時，表示所述當(dāng)前CU采用塊匹配編碼方式，在所述預(yù)測和匹配方式標(biāo) 識碼取2時，表示所述當(dāng)前CU采用串匹配編碼方式，在所述預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼取3時， 表示所述當(dāng)前CU采用調(diào)色板編碼方式。
[0019] 優(yōu)選地，所述當(dāng)前CU和所述鄰近CU由語法元素構(gòu)成，其中，所述語法元素包括下 列信息：cu頭、預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼、預(yù)測模式或匹配模式；運動矢量1和/或位移矢量 1、未匹配像素樣值1、運動矢量2和/或位移矢量2、未匹配像素樣值2、......、運動矢量N 和/或位移矢量、未匹配像素樣值N;預(yù)測殘差或匹配殘差，其中，N為大于2的整數(shù)。
[0020] 優(yōu)選地，所述預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼取值情況至少包括以下之一 ：0,1，2,其中，在 所述預(yù)測和匹配方式標(biāo)識碼取〇時，表示所述當(dāng)前CU采用預(yù)測編碼方式，在所述預(yù)測和匹 配方式標(biāo)識碼取1時，表示所述當(dāng)前CU采用塊匹配編碼方式，在所述預(yù)測和匹配方式標(biāo)識 碼取2時，表示所述當(dāng)前CU采用串匹配編碼方式。
[0021] 優(yōu)選地，在所述語法元素中，所述CU頭在所述語法元素中的排列順序中固定位于 首位，按照預(yù)先確定的排列順序排列其他所述語法元素在碼流中的排列順序，其中，所述其 他所述語