帧内预测技术国内申请专利分析

赵会玲

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南　郑州450002）



帧内预测技术国内申请专利分析

赵会玲

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南郑州450002）

摘要：随着网络技术的应用以及网络终端处理能力的不断提高和发展，人们对高清、超高清等大尺寸视频的需求日益增加，帧内预测作为视频编码框架的关键部分，其性能直接影响到整个编码器的编码速度和编码效率。本文给出了帧内预测技术方面的专利申请量趋势、申请人类型，并着重对帧内预测技术的重要申请人申请情况进行介绍，分析了重要申请人的申请量以及重要申请人的专利申请所集中的方向。

关键词：帧内预测；速度；效率

1　帧内预测技术简介

视频编码是通过消除图像的空间和时间相关性来达到压缩的目的。帧内预测作为整个视频编码框架中的重要模块，其利用相邻块已解码重建的像素和当前块来进行预测，即形成预测块，预测块和当前块的残差经过变换编码和量化，来进一步消除子块内部的冗余［1］。由于在各个视频编码标准中都是对图像进行分块并针对不同的图像块提供不同数目的预测模式，因此，如何对图像帧进行预测单元快速分割并从这些预测模式中选择最佳预测模式以及如何提高预测块预测准确性从而降低码率决定了帧内预测的性能，并直接影响到整个编码器的编码速度和编码效率。因此，如何降低帧内预测的计算复杂度，以及提高帧内预测的编码效率成为近几年研究的热点。

2　帧内预测技术国内申请专利分析

2.1专利申请量趋势

专利申请量可以体现研究机构或技术人员对该技术领域的关注程度和创新能力，反映技术领域发展的导向［2］。对各个年份关于旨在提高帧内预测技术编码速度和编码效率的国内申请的申请量进行统计并绘图，得到图1帧内预测技术国内专利申请量趋势图。

从图1中可以看出：（1）在2008年之前，帧内预测技术方面申请量呈递增趋势，这与视频编码技术的大发展有直接关系；（2）2010年到2011年之间，申请量剧增，这与新的视频编码标准HEVC的制定相关，各个公司和高

图1　帧内预测技术国内专利申请量趋势图

2.2申请人类型

根据对申请人进行统计，将申请人类型分为大学（高校）、研究院、公司、联合申请（包括高校与公司、公司与公司、研究院与公司等）。针对提高帧内预测编码速度和编码效率的申请，对其申请人类型进行统计绘制图2申请人类型比例图。

图2　申请人类型比例图

图2的数据表明，对于帧内预测技术，公司拥有55%的专利申请量，超过总申请量的一半，大学（高校）申请占申请量的36%，研究院申请占申请量的3%，联合申请占5%，而个人申请占1%。由此可知，一方面，中国公司和高校在视频编码领域均有一定的创新能力，但是通过对申请文献的阅读发现，二者申请的侧重点不同，高校申请主要在于帧内预测技术纯算法的创新，而公司申请则主要侧重于帧内预测技术在现有编码器中的应用实现，因此，公司与高校或研究机构之间可就各自的需求在该技术上开展合作，实现产学研的结合，以便更快的将各自的研究成果融合从而相互转换成附加值更好更高的科技成果和产品，而由联合申请量以及所占比例我国在这方面似乎还有很大进步空间。另一方面，我国的个人申请量比较低，仅占总申请量的1%，因此，国家应该出台更多的专利申请优惠政策和奖励政策鼓励个人创新能力的提高，从而提高我国个人专利申请的申请量。

2.3重要申请人申请情况分析

通过专利检索以及对相关文献的阅读，统计旨在提高帧内预测技术编码速度与编码效率的国内申请申请人的申请量，得到在我国专利申请量为前10名的申请人申请数量图，即图3重要申请人申请数量图。

从图3中数据可知，在帧内预测技术领域，华为和三星为公司中申请量最多的两个公司，二者也分别为国内和国外视频编码领域技术比较发达的公司，同时也是对视频编码标准制定起着举足轻重作用的两个公司；对于高校，北大和清华为我国高校中视频编码领域申请量居前两位的学校，二者在我国高校视频编码等领域中一直处于遥遥领先的地位。此外通过对检索到的文献的阅读发现，高通股份有限公司、佳能株式会社、汤姆逊许可贸易公司等虽然在帧内预测方面申请量没有居前十位，但其在视频编码大领域申请量排名却是比较靠前。

接着，通过对非专利文献的阅读以及所了解的帧内预测领域发展方向，结合专利初步检索情况，将帧内预测技术提高编码速度和编码效率所采用的技术进行进一步细分，得到帧内预测技术分解表，并针对每个分支统计重要申请人的申请量，得到表1重要申请人各个分支申请量统计表。

图3　重要申请人申请数量图

如表1所示，帧内预测技术提高编码速度主要研究方向仍集中于提高预测模式选择和预测单元分割的速度，而且最近几年，技术人员试图通过利用并行处理来进一步提高编码速度，一方面通过分析帧内预测的数据相关性来设计各种并行粒度的帧内预测算法，另外一方面，基于CUDA的通用并行计算架构利用GPU强大的浮点计算能力和巨大的存储器带宽进行并行计算提高帧内预测速度。

提高编码效率的帧内预测技术的主要途径仍为提高预测块预测准确性以及改善分割单元划分，不过也出现了很多其他的提高编码效率的帧内预测技术并占据了很大比例，如，改善全零块编码的帧内预测技术、改善预测模式序号编码的帧内预测技术、基于恰可察失真模型（JND）模型的帧内预测技术等[3]。

表1　重要申请人各个分支申请量统计表

3　小结

根据以上分析，可以看出，视频编码领域的申请量与视频编码标准的制定紧密相关，各个公司和高校都紧跟视频编码领域的前沿，对视频编码技术进行研究。通过对数据分析发现，近年来，申请人突破传统的提高编码速度和效率的方法，试图通过利用GPU实现并行运算以及其他各种方式来提高编码速度和编码效率。此外，国外申请人，如三星、苹果，已经着手在基于人眼视觉特性的视频编码方面的专利布局，即将视频编码标准与人眼视频特性相结合，提出基于视觉感知的视频编码框架，这可能是未来视频编码标准的发展方向，国内申请人也应在此方面加大研究力度，这样才能在基于视觉感知领域专利申请方面获得一席之地。

参考文献：

［1］张真，黄登山，汤加跃.视频编码中帧内预测算法研究及性能比较［J］.计算机测量与控制.2007，15（2）：228-231.

［2］胡神松.我国新能源汽车产业专利分析与建议［J］.武汉理工大学学报.2013，35（5）：758-762.

［3］王晓.基于JND的H.264编码模式选择算法［J］.电子科技大学学报.2013，42（1）：121-124.

中图分类号：TN919.81

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）02-0077-03

收稿日期：2016-1-10

作者简介：赵会玲（1988—），女，硕士，审查员，研究方向：计算机领域的发明专利审查。校紧跟视频编码领域的前沿，对新的视频编码标准进行研究，并对新的视频编码标准的制定作出了贡献，同时也在新的视频编码标准方面的专利占有量展开了激烈的竞争；（3）2013年到2014年之间，帧内预测技术方面申请量大幅度减少，这是由于2013年新的视频编码标准正式发布，各个公司和高校在视频编码领域的格局已经基本形成，同时视频编码在进一步提高编码速度和编码效率方面也日趋饱和，进入瓶颈期。

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