視頻編碼裝置、視頻解碼裝置、視頻編碼方法、視頻解碼方法及程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種視頻編碼裝置、視頻解碼裝置、視頻編碼方法、視頻解碼方法及程 序。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著攝像設(shè)備和顯示設(shè)備等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，廣播或節(jié)目傳送中的視頻 內(nèi)容也向高品質(zhì)化發(fā)展?？臻g分辨率的提高或帖速率（時間分辨率）的提高就是其典型的 代表例子。將來，高效空間分辨率W及時間分辨率的視頻內(nèi)容的廣泛普及備受關(guān)注。
[0003] 關(guān)于視頻壓縮技術(shù)公知的有H. 264(例如，參照非專利文獻1)或肥VC(化曲 Efficiency Video Coding:高效率視頻編碼）所代表的標(biāo)準壓縮技術(shù)，相對于各種視頻能 夠獲取高效編碼性能。尤其，運些壓縮技術(shù)，對于空間分辨率的提高具有較好的適應(yīng)性，在 肥VC中，即使最大為7680像素X 4320行（高清視頻的16倍）的分辨率的視頻也具有高效 編碼性能。
[0004][現(xiàn)有技術(shù)文獻]
[00化][非專利文獻]
[0006]非專利文獻1 :化int Video Team(JVT)Of IS0/IEC MPEG andmJ-TVCEG, "Text of ISO/IEC 14496-lOAdvanced Video Coding,"
[0007]非專利文獻2 : J. F. Aujol, G. Gi化oa, T. Qian and S. Osher, ^t;ruc1:ure-Tex1:ure Image Decomposition-Modeling, Algorithms, and Parameter Selection, "Int. J. Comput. Vis. , vol. 67, no. I, pp. 111-136, April 2006.
[0008] 非專利文獻3 :齊藤，相澤，小松，"有關(guān)顏色間相關(guān)性的非線性圖像分解法，"電子 信息通信學(xué)會論文集D vol. J92-D, No. 10, PP. 1733-1736, 2009.
[0009][專利文獻]
[0010] 專利文獻1 :特開2008-113292號公報
[0011] 專利文獻2 :特開2009-260779號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0013] 現(xiàn)有的視頻壓縮技術(shù)，W每帖方式處理視頻信號，并將基于像素值的帖間預(yù)測進 行編碼的處理作為基礎(chǔ)。因此，如果將現(xiàn)有的視頻壓縮技術(shù)單純地應(yīng)用于帖速率較高的視 頻中，不僅帖間圖案的變化非常小，而且因照明變動或攝像設(shè)備引起噪音，噪音導(dǎo)致的像素 值變化對帖間預(yù)測造成的影響較大，其結(jié)果難W進行帖間預(yù)測。
[0014] 在此，提出了將基于H. 264的運動補償預(yù)測作為基礎(chǔ)，基于像素值（亮度）梯度或 帖速率W及照相機的快口開口，提高運動補償預(yù)測精確度的技術(shù)（例如，參照專利文獻1、 2)。但是，運些技術(shù)中，并未能完全排除因照明變動或攝像設(shè)備引起的擾動的像素值變化， 并不能充分得到帖間預(yù)測的性能。
[0015] 因此，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提高編碼性能。
[0016] 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)手段
[0017] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了W下各項。
[0018] (1)本發(fā)明提出了一種視頻編碼裝置，其對數(shù)字視頻進行編碼，其中，所述數(shù)字視 頻W在空間和時間上采樣的像素值空間的格式表示視頻信號，所述視頻編碼裝置（例如， 相當(dāng)于圖1的視頻編碼裝置AA)的特征在于，包括：非線性視頻分解單元（例如，相當(dāng)于圖 1的非線性視頻分解部10)，其將輸入視頻分解為結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)分量和擾動成分擾動分量； 結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)分量編碼單元（例如，相當(dāng)于圖1的結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)分量編碼部20)，對所述非 線性視頻分解單元分解的輸入視頻的結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)分量進行壓縮編碼處理；擾動成分擾動 分量編碼單元（例如，相當(dāng)于圖1的擾動成分擾動分量編碼部30)，對所述非線性視頻分解 單元分解的輸入視頻的擾動成分擾動分量進行壓縮編碼處理。
[0019] 在此，將輸入視頻分解為結(jié)構(gòu)分量和擾動分量的情況分析如下。對于輸入視頻的 結(jié)構(gòu)分量，由于相鄰像素間的相關(guān)性較高，且已去除了時間方向的擾動像素值變化，因此， 即使根據(jù)基于時間方向預(yù)測的現(xiàn)有的視頻壓縮技術(shù)來進行壓縮編碼處理，也能夠獲得高效 的編碼性能。并且，對于輸入視頻的擾動分量，雖然空間方向W及時間方向的相鄰像素間的 相關(guān)性較低，但是只要能夠假設(shè)擾動分量所帶來的噪聲是根據(jù)規(guī)定的模式進行的，就可W 通過應(yīng)用采用了適當(dāng)?shù)恼蛔儞Q規(guī)定的空間W及時間方向的=維正交變換，或者，采用了 空間方向的二維正交變換系數(shù)的變換系數(shù)的時間預(yù)測，能夠進行有效的編碼。
[0020] 因此，根據(jù)該發(fā)明，將輸入視頻分解為結(jié)構(gòu)分量和擾動分量，對每一分量都進行壓 縮編碼處理。所W能夠提高編碼性能。
[OOW似對于（1)的視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征在于，所述擾動 分量編碼單元，包括：正交變換單元（例如，相當(dāng)于圖3的正交變換部31)，對所述非線性視 頻分解單元分解的輸入視頻的擾動分量進行正交變換；預(yù)測值生成單元（例如，相當(dāng)于圖3 的預(yù)測值生成部32)，對于所述正交變換單元正交變換的輸入視頻的擾動分量，在頻域上生 成基于帖間預(yù)測的預(yù)測值；量化單元（例如，相當(dāng)于圖3的量化部33)，對差分信號進行量 化處理，所述差分信號，通過所述正交變換單元正交變換的輸入視頻的擾動分量和所述預(yù) 測值生成單元生成的預(yù)測值之間的差分來獲??；賭編碼單元（例如，相當(dāng)于圖3的賭編碼部 36)，對所述量化單元量化的差分信號進行賭編碼。
[0022] 根據(jù)該發(fā)明，在（1)的視頻編碼裝置中，對于輸入視頻的擾動分量，在頻域上生成 基于帖間預(yù)測的預(yù)測值，且采用該預(yù)測值生成輸入視頻的擾動分量的壓縮數(shù)據(jù)。因此，對于 輸入視頻的擾動分量能夠進行壓縮編碼處理。
[0023] (3)對于（2)的視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特點在于，所述結(jié) 構(gòu)分量編碼單元，在對所述輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量進行壓縮編碼處理時，求出用于帖間預(yù)測 的運動矢量，所述預(yù)測值生成單元，根據(jù)所述結(jié)構(gòu)分量編碼單元求出的運動矢量的處理帖 至參考帖的帖間隔，將所述運動矢量外推或內(nèi)插至?xí)r間方向的正交變換處理單位的帖間隔 上，利用所述外推或內(nèi)插的運動矢量進行帖間預(yù)測。
[0024] 根據(jù)該發(fā)明，在（2)的視頻編碼裝置中，將輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量中的運動矢量用 于對輸入視頻的擾動分量進行壓縮編碼處理。因此，無需從一開始求出輸入視頻的擾動分 量中的運動矢量，從而能夠削減擾動分量中的時間方向預(yù)測中的編碼信息量。
[00巧]并且，根據(jù)該發(fā)明，在（2)的視頻編碼裝置中，對于輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量中的運動 矢量，根據(jù)處理帖至參考帖的帖間隔，將該運動矢量外推或內(nèi)插至?xí)r間方向的正交變換處 理單位的帖間隔上。因此，能夠?qū)⑤斎胍曨l的結(jié)構(gòu)分量中的運動矢量縮放在擾動分量上，其 中，所述擾動分量的時間方向的處理單位與結(jié)構(gòu)分量不同，從而能夠防止編碼性能的降低。
[0026] (4)對于似或做的編碼視頻裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征在于，所 述結(jié)構(gòu)分量編碼單元，在對所述輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量進行壓縮編碼處理時，求出用于帖間 預(yù)測的運動矢量，所述賭編碼單元，根據(jù)多個運動矢量，確定擾動分量中的掃描順序，其中， 所述運動矢量位于相當(dāng)于所述結(jié)構(gòu)分量編碼單元求出的賭編碼的處理塊的區(qū)域上。
[0027] 根據(jù)該發(fā)明，在（2)或（3)的視頻編碼裝置中，將輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量中的運動矢 量用于確定擾動分量中的掃描順序。因此，能夠準確地確定擾動分量中的掃描順序。
[0028] (5)對于（4)的編碼視頻裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征在于，所述賭 編碼單元，求出根據(jù)多個運動矢量延伸的區(qū)域的面積，基于所述面積確定所述掃描順序，其 中，所述運動矢量位于相當(dāng)于所述結(jié)構(gòu)分量編碼單元求出的賭編碼的處理塊的區(qū)域上。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，在（4)的視頻編碼裝置中，基于輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量中的運動矢量 延伸的區(qū)域的面積，確定擾動分量中的掃描順序。因此，根據(jù)輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量中的運動 矢量延伸的區(qū)域面積，判斷是否是運動較大的區(qū)域，且根據(jù)判斷結(jié)果能夠確定適當(dāng)?shù)膾呙?順序。
[0030] (6)對于（4)的視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征在于，所述賭編 碼單元，求出多個運動矢量的水平方向的變化量與垂直方向的變化量，基于所述變化量確 定所述掃描順序，其中，所述運動矢量位于相當(dāng)于所述結(jié)構(gòu)分量編碼單元求出的賭編碼的 處理塊的區(qū)域上。
[0031] 根據(jù)該發(fā)明，在（4)的視頻編碼裝置中，基于輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量中的運動矢量 的水平方向的變化量與垂直方向的變化量，確定擾動分量中的掃描順序。因此，根據(jù)輸入視 頻的結(jié)構(gòu)分量中的運動矢量的水平方向的變化量與垂直方向的變化量，判斷是否是運動較 大的區(qū)域，根據(jù)判斷結(jié)果，能夠確定適當(dāng)?shù)膾呙桧樞颉?br>[0032] (7)對于（1)至（6)中的任一項視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征 在于，所述結(jié)構(gòu)分量編碼單元，對所述非線性視頻分解單元分解的輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量進 行像素域中的壓縮編碼處理。
[0033] 根據(jù)該發(fā)明，在（1)至化）中的任一項視頻編碼裝置中，對于輸入視頻的結(jié)構(gòu)分 量，進行了像素域中的壓縮編碼處理。因此，對于輸入視頻的結(jié)構(gòu)分量，能夠進行像素域中 的壓縮編碼處理。
[0034] (8)對于（1)至（7)中的任一項視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征 在于，所述擾動分量編碼單元，對所述非線性視頻分解單元分解的輸入視頻的擾動分量進 行頻域中的壓縮編碼處理。
[0035] 根據(jù)該發(fā)明，在（1)至（7)中的任一項視頻編碼裝置中，對于輸入視頻的擾動分 量，進行了頻域中的壓縮編碼處理。因此，對于輸入視頻的擾動分量，能夠進行頻域中的壓 縮編碼處理。
[0036] (9)對于（1)至（8)中的任一項視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征 在于，所述結(jié)構(gòu)分量編碼單元，在所述壓縮編碼處理中采用基于塊的化lockbase)預(yù)測編 碼技術(shù)。
[0037] 根據(jù)該發(fā)明，在（1)至（8)中的任一項視頻編碼裝置中，采用基于塊的預(yù)測編碼技 術(shù)進行了壓縮編碼處理。因此，采用基于塊的預(yù)測編碼技術(shù)，能夠進行壓縮編碼處理。
[0038] (10)本發(fā)明提出了一種視頻解碼裝置，其對數(shù)字視頻進行解碼，其中，所述數(shù)字視 頻W在空間和時間上采樣的像素值空間的格式表示視頻信號，所述視頻解碼裝置（例如， 相當(dāng)于圖7的視頻解碼裝置BB)的特征在于，包括：結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)分量解碼單元（例如，相 當(dāng)于圖7的結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)分量解碼部110)，對進行了壓縮編碼處理的結(jié)構(gòu)成分結(jié)