用于编码和解码表示至少一个图像的数据流的方法和设备与流程

本发明的是编码和解码图像或图像的序列，特别是视频流。更具体地，本发明涉及使用图像的块表示来压缩图像或图像的序列。本发明可以尤其应用于当前或未来的编码器(jpeg、mpeg、h.264、hevc等及其修改)中实现的图像或视频编码，以及应用于对应的解码。

背景技术：

1、数字图像和图像的序列在内存器方面占用大量空间，这要求在传输这些图像时对其进行压缩，以避免在用于此传输的网络上出现拥塞问题。

2、许多压缩视频数据的技术已为人所知。其中，hevc压缩标准(“high efficiencyvideo coding,coding tools and specification”,matthias wien,signals andcommunication technology,2015)提出要实现当前图像的像素相对于属于同一图像的预测(帧内预测)或相对于先前或后续图像的其他像素的预测(帧间预测)。

3、更具体地说，帧内预测使用图像内的空间冗余。为此，图像被划分成像素的块。然后根据图像中像素的块的扫描顺序，使用与当前图像中的先前编码/解码的像素的块相对应的已经重建的信息对像素的块进行预测。

4、此外，以标准的方式，使用当前块的预测(称为预测器块(predictor block))和与当前块和预测块之间的差值相对应的预测残差或“残差块”(对应于当前块和预测器块之间的差值)对当前块进行编码。然后将得到的残差块进行变换，例如使用dct(discretecosine transform，离散余弦变换)类型的变换。然后将变换的残差块的系数进行量化，通过熵编码进行编码，并传输给解码器，解码器可以通过将该残差块加到预测器块中来重建当前块。

5、解码是逐图像进行的，对于每个图像，逐块进行解码。对于每个块，读取流的对应元素。对残差块的系数进行反量化和反变换。然后，计算块的预测以得到预测器块，将预测(即预测器块)加到解码后的残差块上，重建当前块。

6、在us9253508中，一种用于在帧内模式下对块进行编码的dpcm(differentialpulse code modulation，差分脉冲编码调制)编码技术被集成到hevc编码器中。这样的技术包括通过先前已经重建的帧内块(intra block)的像素集来预测同一块的另一像素集。在us9253508中，要编码的帧内块的像素集对应于该块的行、或列、或行和列，并且用于预测该像素集的帧内预测是hevc标准中定义的方向性帧内预测之一。

7、然而，这样的技术并不是最佳的。事实上，帧内块的像素集的重建要么对应于在无损编码的情况下添加预测残差，从而提供相当低的压缩率，或者对应于在对另一像素集进行反变换和/或反量化之后添加预测残差作为预测。这样的技术并不能使帧内块的每个像素都能够使用局部预测函数进行预测，并且不能够在预测后续像素之前对预测像素进行重建。事实上，这种技术需要对像素集(例如块的行/列)进行重建以预测另一像素集。换句话说，每预测和重建一个部分的块，都要预测和重建该块的几个像素。

8、此外，在us9253508中，并没有描述例如如何使hevc标准中定义的传统内预测模式和dpcm预测模式共存。

9、因此，需要新的编码和解码方法来改善图像或视频数据的压缩。

技术实现思路

1、本发明改进了现有技术。为此，它涉及一种用于解码表示至少一个图像的编码的数据流的方法，该图像被划分成块，该解码方法包括，对于被称为当前块的、图像的至少一个块：

2、-解码指示当前块的编码模式的信息项，

3、-当当前块的编码模式对应于第一编码模式时，解码当前块包括：

4、-使用第一组语法元素解码与当前块相关联的预测残差，

5、-从先前解码的块的重建的像素获得当前块的预测，

6、-根据获得的预测和解码的预测残差重建所述当前块；

7、-当当前块的编码模式对应于第二编码模式时，解码当前块包括：

8、-使用第二组语法元素解码与当前块相关联的预测残差，所述第二组是所述第一组语法元素的语法元素的子组，

9、-重建所述当前块，包括：

10、-对于当前块的每个像素：

11、-从另一先前解码的像素获得所述像素的预测，所述另一先前解码的像素属于所述当前块或属于图像的先前解码的块，

12、-根据获得的所述像素的预测和使用第二组语法元素的解码的预测残差来重建所述像素。

13、因此，根据本发明，可以使用现有编码模式的语法元素的至少一部分。这允许汇集数据处理，因为可以使用相同的处理单元，并降低硬件和软件方面的实施成本。

14、应当注意，根据本发明，第一组语法元素和第二组语法元素是不同的。实际上，第二组语法元素是第一组的子组，它包括所述第一组的至少一个语法元素。第二组语法元素不同于第一组，因为它不包括第一组的所有语法元素。实际上，第二组语法元素包括的语法元素的数量严格低于第一组语法元素的数量。因此，第二组语法元素是第一组语法元素的严格子组。

15、因此，本发明使根据第二编码模式获得的预测残差的编码适应于要编码的系数的统计量。实际上，这样的统计量不同于根据第一编码模式获得的预测残差的系数的统计量。数据压缩因此得到改善。

16、本发明也涉及一种用于解码表示至少一个图像的编码的数据流的方法，所述图像被划分成块，所述解码方法包括，对于被称为当前块的、图像的至少一个块：

17、-解码指示当前块的编码模式的信息项，

18、-确定当前块的编码模式对应于第一编码模式或第二编码模式；

19、-当当前块的编码模式对应于第一编码模式时，解码当前块包括：

20、-使用第一组语法元素解码与当前块相关联的预测残差，所述预测残差在频域中，

21、-从先前解码的块的重建的像素获得当前块的预测，

22、-根据获得的预测和解码的预测残差重建所述当前块；

23、-当当前块的编码模式对应于第二编码模式时，解码当前块包括：

24、-使用第二组语法元素解码与当前块相关联的预测残差，所述第二组包括所述第一组的至少一个语法元素但不是所述第一组的所有语法元素，所述预测残差在空间域中并且包括与当前块的像素相关联的量化的预测残差，

25、-重建所述当前块，包括：

26、-对于当前块的每个像素：

27、-从至少一个另一先前重建的像素获得所述像素的预测，所述至少一个另一先前重建的像素属于所述当前块或属于图像的先前重建的块，

28、-去量化与所述像素相关联、并且被包括在与当前块相关联并使用第二组语法元素解码的预测残差中的量化的预测残差，并且

29、-根据获得的所述像素的预测以及根据与所述像素相关联的去量化的预测残差来重建所述像素。

30、根据本发明的特定实施例，频域中的所述残差是通过dct型变换获得的。

31、根据本发明的特定实施例，在所述第一编码模式下对预测残差的所述解码是hevc熵解码。

32、根据本发明的特定实施例，在若干先前重建的像素可用于在所述第二编码模式下对所述像素的预测的情况下，所述方法包括以下动作：解码指示哪个先前重建的像素被用于预测所述像素的信息项。

33、根据本发明的特定实施例，所述第一编码模式是帧内预测模式。

34、本发明也涉及一种用于编码表示至少一个图像的数据流的方法，该图像被划分成块，该编码方法包括，对于被称为当前块的、图像的至少一个块：

35、-编码指示当前块的编码模式的信息项，

36、-当当前块的编码模式对应于第一编码模式时，编码当前块包括：

37、-从先前解码的块的重建的像素获得当前块的预测，

38、-获得从获得的预测中获得的与当前块相关联的预测残差，

39、-使用第一组语法元素对与当前块相关联的所述预测残差进行编码，

40、-当当前块的编码模式对应于第二编码模式时，编码当前块包括：

41、-对于当前块的每个像素：

42、-从另一先前解码的像素获得所述像素的预测，所述另一先前解码的像素属于所述当前块或属于图像的先前解码的块，

43、-从为所述像素获得的预测中获得预测残差，

44、-使用第二组语法元素对与当前块相关联的预测残差进行编码，该与当前块相关联的预测残差包括与所述当前块的像素相关联的预测残差，

45、所述第二组是所述第一组语法元素的语法元素的子组。

46、本发明也涉及一种表示至少一个图像的编码的数据流，该图像被划分成块。对于被称为当前块的、图像的至少一个块，编码的数据流包括：

47、-指示当前块的编码模式的信息项，

48、-当当前块的编码模式对应于第一编码模式时，使用第一组语法元素编码的根据第一编码模式的预测残差，根据第一编码模式的预测残差是从来自先前解码的块的重建的像素的当前块的预测中获得的，

49、-当当前块的编码模式对应于第二编码模式时，使用第二组语法元素编码的根据第二编码模式的预测残差，所述第二组是所述第一组语法元素的语法元素的子组，根据第二编码模式的所述预测残差通过以下方式获得：

50、-对于当前块的每个像素：

51、-从另一先前解码的像素获得所述像素的预测，所述另一先前解码的像素属于所述当前块或属于图像的先前解码的块，

52、-从为所述像素获得的预测中获得与所述像素相关联的预测残差。

53、这种数据流可以存储在任何存储介质上，例如存储器，或者以电信号或光信号的形式传输，该电信号或光信号可以经由电缆或光缆、无线电或其他方式来携带。

54、根据本发明的特定实施例，根据所述预测残差的系数的确定的扫描顺序，第一组语法元素包括位置语法元素，所述位置语法元素指示与所述当前块相关联的预测残差的第一非空系数的位置，并且所述第二组语法元素不包括所述位置语法元素。

55、当根据第一编码模式解码或编码当前块的预测残差时，根据所述确定的扫描顺序，从预测残差的第一个非空系数到预测残差的最后一个系数扫描预测残差。

56、根据这里描述的特定实施例，当根据第二编码模式解码或编码当前块的预测残差时，然后根据所述确定的扫描顺序从预测残差的第一个系数到预测残差的最后一个系数扫描预测残差。当第一非空系数对应于预测残差的第一系数时，本发明的该特定实施例根据第二编码模式降低了预测残差的编码成本。

57、根据本发明的另一特定实施例，与当前块相关联的预测残差包括至少一个系数子块，所述第一组语法元素包括：与所述至少一个系数子块相关联的子块语法元素，所述子块语法元素指示子块的至少一个系数是否为非空；并且对于包括至少一个非空系数的预测残差的每个系数子块，该子块的每个系数的重要性语法元素，所述子块的每个系数的重要性语法元素指示所述系数是否为空。根据本发明的该另一特定实施例，第二组语法元素包括预测残差的每个系数的重要性语法元素。

58、换句话说，根据本发明的这个特定实施例，根据第二编码模式，与当前块相关联的预测残差的系数不按子块来分组，并且子块语法元素不包括在第二组语法元素中。

59、根据本发明的另一特定实施例，对于根据确定的扫描顺序扫描的预测残差的每个非空系数，第一组语法元素包括：

60、-指示系数的绝对值是否等于1的语法元素，

61、-对于系数的绝对值不等于1的每个系数，指示该系数的绝对值是否等于2的语法元素，

62、-对于系数的绝对值既不等于1也不等于2的每个系数，指示所述系数的绝对值减去3的语法元素，

63、-指示系数是正还是负的语法元素。

64、根据本发明的该另一特定实施例，对于根据确定的扫描顺序扫描的预测残差的每个非空系数的语法元素，第二组语法元素包括指示该系数的绝对值的语法元素，以及指示该系数是正还是负的所述语法元素。

65、本发明还涉及一种解码设备，该解码设备被配置为实现根据以上定义的特定实施例中的任何一个的解码方法。当然，该解码设备可以包括与根据本发明的解码方法相关的不同特征。因此，该解码设备的特征和优点与解码方法的特征和优点相同，并且不再进一步详述。

66、该解码设备特别包括处理器，该处理器被配置为，对于被称为当前块的、图像的至少一个块：

67、-解码指示当前块的编码模式的信息项，

68、-当当前块的编码模式对应于第一编码模式时，以以下方式解码当前块：

69、-使用第一组语法元素解码与当前块相关联的预测残差，

70、-从先前解码的块的重建的像素获得当前块的预测，

71、-根据获得的预测和解码的预测残差重建所述当前块；

72、-当当前块的编码模式对应于第二编码模式时，以以下方式解码当前块：

73、-使用第二组语法元素解码与当前块相关联的预测残差，所述第二组是所述第一组语法元素的语法元素的子组，

74、-重建所述当前块，包括：

75、-对于当前块的每个像素：

76、-从另一先前解码的像素获得所述像素的预测，所述另一先前解码的像素属于所述当前块或属于图像的先前解码的块，

77、-根据获得的所述像素的预测和使用第二组语法元素的解码的预测残差来重建所述像素。

78、根据本发明的特定实施例，这种解码设备包含在终端中。

79、本发明也涉及一种用于解码表示至少一个图像的编码的数据流的设备，所述图像被划分成块，所述解码设备包括处理器，所述处理器被配置为，对于被称为当前块的、图像的至少一个块：

80、-解码指示当前块的编码模式的信息项，

81、-确定当前块的编码模式对应于第一编码模式或第二编码模式；

82、-当当前块的编码模式对应于第一编码模式时，以以下方式解码当前块：

83、-使用第一组语法元素解码与当前块相关联的预测残差，所述预测残差在频域中，

84、-从先前解码的块的重建的像素获得当前块的预测，

85、-根据获得的预测和解码的预测残差重建所述当前块；

86、-当当前块的编码模式对应于第二编码模式时，以以下方式解码当前块：

87、-使用第二组语法元素解码与当前块相关联的预测残差，所述第二组是所述第一组语法元素的语法元素的子组，所述第二组包括所述第一组的至少一个语法元素但不是所述第一组的所有语法元素，所述预测残差在空间域中并且包括与当前块的像素相关联的量化的预测残差，并且

88、-重建所述当前块，包括：

89、-对于当前块的每个像素：

90、-从至少一个另一先前重建的像素获得所述像素的预测，所述至少一个另一先前重建的像素属于所述当前块或属于图像的先前重建的块，

91、-去量化与所述像素相关联、并且被包括在与当前块相关联并使用第二组语法元素解码的预测残差中的量化的预测残差，并且

92、-根据获得的所述像素的预测以及根据与所述像素相关联的去量化的预测残差来重建所述像素。

93、本发明还涉及一种编码设备，该编码设备被配置为实现根据上述特定实施例中的任何一个的编码方法。当然，该编码设备可以包括与根据本发明的编码方法相关的不同特征。因此，该编码设备的特征和优点与编码方法的特征和优点相同，并且不再进一步详述。

94、该编码设备特别包括处理器，该处理器被配置为，对于被称为当前块的、图像的至少一个块：

95、-编码指示当前块的编码模式的信息项，

96、-当当前块的编码模式对应于第一编码模式时，以以下方式编码当前块：

97、-从先前解码的块的重建的像素获得当前块的预测，

98、-获得从获得的预测中获得的与当前块相关联的预测残差，

99、-使用第一组语法元素对与当前块相关联的所述预测残差进行编码，

100、-当当前块的编码模式对应于第二编码模式时，以以下方式编码当前块：

101、-对于当前块的每个像素：

102、-从另一先前解码的像素获得所述像素的预测，所述另一先前解码的像素属于所述当前块或属于图像的先前解码的块，

103、-从为所述像素获得的预测中获得预测残差，

104、-使用第二组语法元素对与当前块相关联的预测残差进行编码，该与当前块相关联的预测残差包括与所述当前块的像素相关联的预测残差，

105、所述第二组是所述第一组语法元素的语法元素的子组。

106、根据本发明的特定实施例，这种编码设备包含在终端或服务器中。

107、根据本发明的解码方法、编码方法分别可以以各种方式实现，特别是以有线形式或软件形式。根据本发明的特定实施例，解码方法、编码方法分别由计算机程序实现。本发明还涉及一种包括指令的计算机程序，当所述程序由处理器执行时，所述指令用于实现根据前述任一特定实施例的解码方法或编码方法。这样的程序可以使用任何编程语言。它可以从通信网络下载和/或记录在计算机可读介质上。

108、该程序可以使用任何编程语言，并且可以是源代码、目标代码或者源代码和目标代码之间的中间代码的形式，例如部分编译的形式，或者任何其他期望的形式。

109、本发明还涉及包括如上所述的计算机程序指令的计算机可读存储介质或数据介质。上述记录介质可以是能够存储节目的任何实体或设备。例如，该介质可以包括存储装置，例如存储器。另一方面，记录介质可以对应于可传输介质，例如电信号或光信号，其可以通过电缆或光缆、无线电或其他方式来携带。根据本发明的程序尤其可以在互联网类型的网络上下载。

110、或者，记录介质可以对应于其中嵌入程序的集成电路，该电路适于执行或用于执行所讨论的方法。