幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)國內(nèi)申請專利分析

趙會玲

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南　鄭州450002）

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幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)國內(nèi)申請專利分析

趙會玲

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南鄭州450002）

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)終端處理能力的不斷提高和發(fā)展，人們對高清、超高清等大尺寸視頻的需求日益增加，幀內(nèi)預(yù)測作為視頻編碼框架的關(guān)鍵部分，其性能直接影響到整個編碼器的編碼速度和編碼效率。本文給出了幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)方面的專利申請量趨勢、申請人類型，并著重對幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)的重要申請人申請情況進(jìn)行介紹，分析了重要申請人的申請量以及重要申請人的專利申請所集中的方向。

關(guān)鍵詞：幀內(nèi)預(yù)測；速度；效率

1　幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)簡介

視頻編碼是通過消除圖像的空間和時間相關(guān)性來達(dá)到壓縮的目的。幀內(nèi)預(yù)測作為整個視頻編碼框架中的重要模塊，其利用相鄰塊已解碼重建的像素和當(dāng)前塊來進(jìn)行預(yù)測，即形成預(yù)測塊，預(yù)測塊和當(dāng)前塊的殘差經(jīng)過變換編碼和量化，來進(jìn)一步消除子塊內(nèi)部的冗余［1］。由于在各個視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中都是對圖像進(jìn)行分塊并針對不同的圖像塊提供不同數(shù)目的預(yù)測模式，因此，如何對圖像幀進(jìn)行預(yù)測單元快速分割并從這些預(yù)測模式中選擇最佳預(yù)測模式以及如何提高預(yù)測塊預(yù)測準(zhǔn)確性從而降低碼率決定了幀內(nèi)預(yù)測的性能，并直接影響到整個編碼器的編碼速度和編碼效率。因此，如何降低幀內(nèi)預(yù)測的計算復(fù)雜度，以及提高幀內(nèi)預(yù)測的編碼效率成為近幾年研究的熱點(diǎn)。

2　幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)國內(nèi)申請專利分析

2.1專利申請量趨勢

專利申請量可以體現(xiàn)研究機(jī)構(gòu)或技術(shù)人員對該技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)注程度和創(chuàng)新能力，反映技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的導(dǎo)向［2］。對各個年份關(guān)于旨在提高幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)編碼速度和編碼效率的國內(nèi)申請的申請量進(jìn)行統(tǒng)計并繪圖，得到圖1幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)國內(nèi)專利申請量趨勢圖。

從圖1中可以看出：（1）在2008年之前，幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)方面申請量呈遞增趨勢，這與視頻編碼技術(shù)的大發(fā)展有直接關(guān)系；（2）2010年到2011年之間，申請量劇增，這與新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的制定相關(guān)，各個公司和高

圖1　幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)國內(nèi)專利申請量趨勢圖

2.2申請人類型

根據(jù)對申請人進(jìn)行統(tǒng)計，將申請人類型分為大學(xué)（高校）、研究院、公司、聯(lián)合申請（包括高校與公司、公司與公司、研究院與公司等）。針對提高幀內(nèi)預(yù)測編碼速度和編碼效率的申請，對其申請人類型進(jìn)行統(tǒng)計繪制圖2申請人類型比例圖。

圖2　申請人類型比例圖

圖2的數(shù)據(jù)表明，對于幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)，公司擁有55%的專利申請量，超過總申請量的一半，大學(xué)（高校）申請占申請量的36%，研究院申請占申請量的3%，聯(lián)合申請占5%，而個人申請占1%。由此可知，一方面，中國公司和高校在視頻編碼領(lǐng)域均有一定的創(chuàng)新能力，但是通過對申請文獻(xiàn)的閱讀發(fā)現(xiàn)，二者申請的側(cè)重點(diǎn)不同，高校申請主要在于幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)純算法的創(chuàng)新，而公司申請則主要側(cè)重于幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)在現(xiàn)有編碼器中的應(yīng)用實現(xiàn)，因此，公司與高?；蜓芯繖C(jī)構(gòu)之間可就各自的需求在該技術(shù)上開展合作，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合，以便更快的將各自的研究成果融合從而相互轉(zhuǎn)換成附加值更好更高的科技成果和產(chǎn)品，而由聯(lián)合申請量以及所占比例我國在這方面似乎還有很大進(jìn)步空間。另一方面，我國的個人申請量比較低，僅占總申請量的1%，因此，國家應(yīng)該出臺更多的專利申請優(yōu)惠政策和獎勵政策鼓勵個人創(chuàng)新能力的提高，從而提高我國個人專利申請的申請量。

2.3重要申請人申請情況分析

通過專利檢索以及對相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀，統(tǒng)計旨在提高幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)編碼速度與編碼效率的國內(nèi)申請申請人的申請量，得到在我國專利申請量為前10名的申請人申請數(shù)量圖，即圖3重要申請人申請數(shù)量圖。

從圖3中數(shù)據(jù)可知，在幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，華為和三星為公司中申請量最多的兩個公司，二者也分別為國內(nèi)和國外視頻編碼領(lǐng)域技術(shù)比較發(fā)達(dá)的公司，同時也是對視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)制定起著舉足輕重作用的兩個公司；對于高校，北大和清華為我國高校中視頻編碼領(lǐng)域申請量居前兩位的學(xué)校，二者在我國高校視頻編碼等領(lǐng)域中一直處于遙遙領(lǐng)先的地位。此外通過對檢索到的文獻(xiàn)的閱讀發(fā)現(xiàn)，高通股份有限公司、佳能株式會社、湯姆遜許可貿(mào)易公司等雖然在幀內(nèi)預(yù)測方面申請量沒有居前十位，但其在視頻編碼大領(lǐng)域申請量排名卻是比較靠前。

接著，通過對非專利文獻(xiàn)的閱讀以及所了解的幀內(nèi)預(yù)測領(lǐng)域發(fā)展方向，結(jié)合專利初步檢索情況，將幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)提高編碼速度和編碼效率所采用的技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分，得到幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)分解表，并針對每個分支統(tǒng)計重要申請人的申請量，得到表1重要申請人各個分支申請量統(tǒng)計表。

圖3　重要申請人申請數(shù)量圖

如表1所示，幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)提高編碼速度主要研究方向仍集中于提高預(yù)測模式選擇和預(yù)測單元分割的速度，而且最近幾年，技術(shù)人員試圖通過利用并行處理來進(jìn)一步提高編碼速度，一方面通過分析幀內(nèi)預(yù)測的數(shù)據(jù)相關(guān)性來設(shè)計各種并行粒度的幀內(nèi)預(yù)測算法，另外一方面，基于CUDA的通用并行計算架構(gòu)利用GPU強(qiáng)大的浮點(diǎn)計算能力和巨大的存儲器帶寬進(jìn)行并行計算提高幀內(nèi)預(yù)測速度。

提高編碼效率的幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)的主要途徑仍為提高預(yù)測塊預(yù)測準(zhǔn)確性以及改善分割單元劃分，不過也出現(xiàn)了很多其他的提高編碼效率的幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)并占據(jù)了很大比例，如，改善全零塊編碼的幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)、改善預(yù)測模式序號編碼的幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)、基于恰可察失真模型（JND）模型的幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)等[3]。

表1　重要申請人各個分支申請量統(tǒng)計表

3　小結(jié)

根據(jù)以上分析，可以看出，視頻編碼領(lǐng)域的申請量與視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定緊密相關(guān)，各個公司和高校都緊跟視頻編碼領(lǐng)域的前沿，對視頻編碼技術(shù)進(jìn)行研究。通過對數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，近年來，申請人突破傳統(tǒng)的提高編碼速度和效率的方法，試圖通過利用GPU實現(xiàn)并行運(yùn)算以及其他各種方式來提高編碼速度和編碼效率。此外，國外申請人，如三星、蘋果，已經(jīng)著手在基于人眼視覺特性的視頻編碼方面的專利布局，即將視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)與人眼視頻特性相結(jié)合，提出基于視覺感知的視頻編碼框架，這可能是未來視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向，國內(nèi)申請人也應(yīng)在此方面加大研究力度，這樣才能在基于視覺感知領(lǐng)域?qū)＠暾埛矫娅@得一席之地。

參考文獻(xiàn)：

［1］張真，黃登山，湯加躍.視頻編碼中幀內(nèi)預(yù)測算法研究及性能比較［J］.計算機(jī)測量與控制.2007，15（2）：228-231.

［2］胡神松.我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)專利分析與建議［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報.2013，35（5）：758-762.

［3］王曉.基于JND的H.264編碼模式選擇算法［J］.電子科技大學(xué)學(xué)報.2013，42（1）：121-124.

中圖分類號：TN919.81

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）02-0077-03

收稿日期：2016-1-10

作者簡介：趙會玲（1988—），女，碩士，審查員，研究方向：計算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)明專利審查。校緊跟視頻編碼領(lǐng)域的前沿，對新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，并對新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定作出了貢獻(xiàn)，同時也在新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)方面的專利占有量展開了激烈的競爭；（3）2013年到2014年之間，幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)方面申請量大幅度減少，這是由于2013年新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，各個公司和高校在視頻編碼領(lǐng)域的格局已經(jīng)基本形成，同時視頻編碼在進(jìn)一步提高編碼速度和編碼效率方面也日趨飽和，進(jìn)入瓶頸期。

Domestic Patent Analysis for Intra-Frame Prediction Technology

Zhao Huiling
（Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office，SIPO，Zhengzhou Henan 450002）

Abstract：With the application of network technology and the constant improvement of the network terminal handing capacity，the demand of people for large size video，such as high-definition video，has been increasing.As a key part of the video coding framework，the performance of the Intra-frame prediction affects the encoding speed and efficien?cy of the entire encoder.In view of Intra-frame prediction，the trend of patent application and the type of applicants are given，and the application situation of the important applicants is introduced，and the application number and the intensive direction of important applicants are analyzed.

Keywords：intra-frame prediction；speed；efficiency