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1、10申请公布号CN104202605A43申请公布日20141210CN104202605A21申请号201410405983722申请日20140818H04N19/503201401H04N19/40201401H04N19/147201401H04N19/17620140171申请人山东大学地址250100山东省济南市历城区山大南路27号72发明人张海霞孙彬刘治尚蕾金蕾74专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人吕利敏54发明名称一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法及其实现装置57摘要本发明涉及一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方。
2、法，具体步骤包括1输入一帧高清图像；2对步骤1所述的高清图像通过超分辨率方法进行分解，得到低分辨率图像；3确定步骤2所述的低分辨率图像编码单元CU的划分方式；4根据步骤3得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式，预测步骤1所述的高清图像编码单元CU的划分方式。本发明在确定高清图像编码单元CU划分方式时，通过降低高清图像的分辨率，计算低分辨率图像的分块情况，对预测高清图像编码单元CU划分方式，实现快速帧间预测的目的，减少了计算量，提高了编码速率。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图1页10申请公布号CN1042。
3、02605ACN104202605A1/2页21一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法，其特征在于，具体步骤包括1输入一帧高清图像；2对步骤1所述的高清图像通过超分辨率方法进行分解，得到低分辨率图像；3确定步骤2所述的低分辨率图像编码单元CU的划分方式；4根据步骤3得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式，预测步骤1所述的高清图像编码单元CU的划分方式。2根据权利要求1所述的一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法，其特征在于，所述的步骤2的具体步骤包括通过式实现对步骤1所述的高清图像通过超分辨率方法进行分解，进而得到低分辨率图像；式中，将高清图像按照TS。
4、分成像素块，每个像素块包括44个像素点，其中，K代表像素块的横坐标，K为整数，且0KT1；K1代表像素块的纵坐标，K1为整数，且0K1S1；I代表分解后低分辨率像素点的横坐标；J代表分解后低分辨率像素点的纵坐标；GI，J表示位于坐标I,J处的低分辨率像素点的像素值；N代表分解成的低分辨率图像序号；N为整数，且1N16。3根据权利要求2所述的一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法，其特征在于，步骤3所述的确定低分辨率图像编码单元CU的划分方式，选取G1G16的任一图像GN,确定GN编码单元CU的划分方式，具体步骤包括A、设定GN编码单元CU分块尺寸为1616；B、计算步骤A所。
5、述的GN编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的GN编码单元CU分块尺寸的4个88的编码块的率失真代价之和JCU_1；C、如果JCU_0大于JCU_1，则进行步骤D；如果JCU_0小于等于JCU_1，则确定GN编码单元CU的分块尺寸为1616；D、设定GN编码单元CU分块尺寸为88；E、计算步骤D所述的GN编码单元CU分块尺寸的率失真代价JCU_0，计算构成所述的GN编码单元CU分块尺寸的4个44的编码块的率失真代价之和JCU_1；F、如果JCU_0大于JCU_1，则进行步骤G；如果JCU_0小于等于JCU_1，则确定GN编码单元CU的分块尺寸为88；G、确定GN编码单元CU分块。
6、尺寸为44。4根据权利要求3所述的一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法，其特征在于，所述步骤4中预测步骤1所述的高清图像编码单元CU的划分方式，具体步骤包括H、当GN编码单元CU分块尺寸为1616时，则所述的高清图像编码单元CU的初始分权利要求书CN104202605A2/2页3裂深度为0，即所述的高清图像编码单元CU初始尺寸为6464；进入步骤I；当GN编码单元CU分块尺寸为88时，则所述的高清图像编码单元CU的初始分裂深度为1，即所述的高清图像编码单元CU初始尺寸为3232；进入步骤J；当GN编码单元CU分块尺寸为44时，则所述的高清图像编码单元CU的初始分裂深度为2。
7、，即所述的高清图像编码单元CU初始尺寸为1616；进入步骤K；I、计算所述的高清图像编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的高清图像编码单元CU分块尺寸的4个3232的编码块的率失真代价之和JCU_1；如果JCU_0大于JCU_1，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为3232，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为1；否则，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为6464，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为0；J、计算所述的高清图像编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的高清图像编码单元CU分块尺寸的4个1616的编码块的率失真代价之和JCU_1；如果JCU_0大于。
8、JCU_1，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为1616，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为2；否则，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为3232，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为1；K、计算所述的高清图像编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的高清图像编码单元CU分块尺寸的4个88的编码块的率失真代价之和JCU_1；如果JCU_0大于JCU_1，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为88，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为3；否则，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为1616，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为2。5一种实现权利要求4所述的一种通过降低分辨率预测。
9、高清图像编码单元CU的划分方式的方法的装置，其特征在于，包括高清图像输入模块、超分辨率分解模块、低分辨率图像CU划分模块、高分辨率CU划分模块和HEVC帧间预测模块，所述的高清图像输入模块连接所述的超分辨率分解模块、所述的HEVC帧间预测模块，所述的超分辨率分解模块连接所述的低分辨率图像CU划分模块，所述的低分辨率图像CU划分模块连接所述的高分辨率CU划分模块，所述的高分辨率CU划分模块连接所述的HEVC帧间预测模块。6根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的高清图像输入模块，用于将高清视频中的高清图像按帧读入，并将读入的高清图像输入进后续的编码模块；所述的超分辨率分解模块，用于将高清图像。
10、分解成低分辨率图像；所述的低分辨率图像CU划分模块，用于确定超分辨率分解模块得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式；所述的高分辨率图像CU划分模块，利用低分辨率图像CU划分模块得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式的信息，预测高清图像编码单元CU的划分方式；所述的HEVC帧间预测模块，利用高分辨率CU划分模块得到的高清图像编码单元CU的划分方式的信息，对HEVC帧间预测进行优化。权利要求书CN104202605A1/6页4一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法及其实现装置技术领域0001本发明涉及一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法及其实现装置，属。
11、于视频转码领域。背景技术0002近年来，由于技术的发展和人们对于生活品质需求的提高，原本的视频分辨率已经无法满足人们感官上的需要，高清的视频乃至超高清的视频应运而生，并不断的发展和壮大。随着高清视频的发展和广泛应用，随之带来的是巨大的数据量和巨大的存储和传输压力。而旧的视频编码标准H264已经无法很好地解决高清视频的发展所带来的一系列问题，旧标准的编码效率以及压缩性能已经开始制约高清视频的发展。因此，为了满足新的视频应用对编解码标准的要求，视频编码联合协同小组JCTVC目前制定出了新的视频编码标准HEVC，以提高压缩性能和编码效率。0003相对于旧的H264编解码标准，HEVC引入了许多新的更。
12、为有效的方法。在帧间预测方面，相对于H264编码标准中的宏块MB，HEVC的不同点是引入了自适应四叉树结构的编码树单元CTU作为预测、变换、量化、熵编码的基本单元。一个编码树单元包括一个亮度编码树块CTB和两个色度编码树块，编码树单元CTU的四叉树句法制定了它所属的亮度编码块和色度编码块CB的尺寸和位置，通常一个亮度编码块和两个色度编码块及其相关的句法组成一个编码单元CU。编码单元CU的最大尺寸为其所属的亮度编码树块CTB的尺寸。编码单元CU的尺寸或包含的像素数可以设置为6464、3232、1616和88。一般来说，编码单元CU尺寸越大，压缩性能越好。每一个编码单元CU包含着与之相关联的预测单。
13、元PU和变换单元TU。对于预测单元PU，可以分为2N2N、2NN、N2N的对称分割模式以及2NNU、2NND、NL2N、NR2N的非对称分割模式。与H264中固定宏块MB大小的编码单元相比，HEVC对编码图像的划分更为灵活。然而，在提高视频编码性能的同时，也增加了编码过程的复杂性。并且由于高清视频的分辨率较高，像素点较多。在计算的时候复杂性就增加，导致耗时与耗能的增加。0004为了获得更灵活和高质量的编码性能，HEVC标准中引入了编码单元CU、预测单元PU和变换单元TU。首先针对视频中的一帧对其进行编码单元CU的划分，将一帧图像划分为若干个不同尺寸的编码单元CU，针对于一个编码单元CU，根据一。
14、定的准则，将编码单元CU划分为两个预测单元PU。针对不同的情况，划分得到的预测单元PU的尺寸是不同的。0005通常情况下，对编码单元CU划分方式的确定，即在HEVC中编码单元CU的划分方式是根据率失真优化模型来判决，首先设定CU初始分块为6464，分别计算此分块尺寸下的率失真代价JCU_0，以及构成此分块的4个3232尺寸的编码块的率失真代价之和JCU_1，将JCU_0与JCU_1进行比较，若后者的值小于前者，则此6464编码块分裂为4个3232编码块，之后将3232尺寸的编码块作为当前块，继续重复上述过程，直到当前分块的率失真代价的值JCU_0小于其分裂后的四个分块的率失真代价之和JCU_1。
15、，或者当前分块尺寸已经说明书CN104202605A2/6页5达到88，此时得到的分块方式就是编码单元CU的最终划分方式。0006因此，HEVC中的编码单元CU划分方法需要进行大量的运算，通过迭代进行循环寻找最佳的划分方式，由于高清视频的分辨率较大，每帧图像所包含的像素点的数量也较大，因此，HEVC中复杂的迭代计算方法会带来巨大的计算量，消耗较长的时间。发明内容0007针对现有技术的不足，本发明公开了一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法；0008本发明还公开了一种实现上述方法的装置；0009本发明在确定高清图像编码单元CU划分方式时，通过降低高清图像的分辨率，计算低分辨率。
16、图像的分块情况，对预测高清图像编码单元CU划分方式，实现快速帧间预测的目的，减少了计算量，提高了编码速率。0010本发明的技术方案为0011一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法，具体步骤包括00121输入一帧高清图像；00132对步骤1所述的高清图像通过超分辨率方法进行分解，得到低分辨率图像；00143确定步骤2所述的低分辨率图像编码单元CU的划分方式；00154根据步骤3得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式，预测步骤1所述的高清图像编码单元CU的划分方式。0016根据本发明优选的，所述的步骤2的具体步骤包括0017通过式实现对步骤1所述的高清图像通过超分辨率方法进行。
17、分解，进而得到低分辨率图像；00180019式中，将高清图像按照TS分成像素块，每个像素块包括44个像素点，其中，K代表像素块的横坐标，K为整数，且0KT1；K1代表像素块的纵坐标，K1为整数，且0K1S1；I代表分解后低分辨率像素点的横坐标；J代表分解后低分辨率像素点的纵坐标；GI，J表示位于坐标I,J处的低分辨率像素点的像素值；N代表分解成的低分辨率图像序号；N为整数，且1N16。0020对高清图像G以16倍分辨率进行分解，分解成16幅低分辨率图像，即G1G16，所述的16幅低分辨率图像的分辨率为所述的高清图像G的并且能基本保证目标的形状特征；对于HEVC编码中编码单元CU的尺寸分为646。
18、4，3232，1616，88，采用16倍分辨率分解后的低分辨率图像和高清图像对应。0021根据本发明优选的，步骤3所述的确定低分辨率图像编码单元CU的划分方式，说明书CN104202605A3/6页6选取G1G16的任一图像GN,确定GN编码单元CU的划分方式，具体步骤包括0022A、设定GN编码单元CU分块尺寸为1616；0023B、计算步骤A所述的GN编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的GN编码单元CU分块尺寸的4个88的编码块的率失真代价之和JCU_1；0024C、如果JCU_0大于JCU_1，则进行步骤D；如果JCU_0小于等于JCU_1，则确定GN编码单元CU的分块。
19、尺寸为1616；0025D、设定GN编码单元CU分块尺寸为88；0026E、计算步骤D所述的GN编码单元CU分块尺寸的率失真代价JCU_0，计算构成所述的GN编码单元CU分块尺寸的4个44的编码块的率失真代价之和JCU_1；0027F、如果JCU_0大于JCU_1，则进行步骤G；如果JCU_0小于等于JCU_1，则确定GN编码单元CU的分块尺寸为88；0028G、确定GN编码单元CU分块尺寸为44。0029由于16幅低分辨率图像之间的差别并不是很大，因此，选择G1G16的任一图像GN确定其编码单元CU单元的划分方式。0030根据本发明优选的，所述步骤4中预测步骤1所述的高清图像编码单元CU的划。
20、分方式，具体步骤包括0031H、当GN编码单元CU分块尺寸为1616时，则所述的高清图像编码单元CU的初始分裂深度为0，即所述的高清图像编码单元CU初始尺寸为6464；进入步骤I；0032当GN编码单元CU分块尺寸为88时，则所述的高清图像编码单元CU的初始分裂深度为1，即所述的高清图像编码单元CU初始尺寸为3232；进入步骤J；0033当GN编码单元CU分块尺寸为44时，则所述的高清图像编码单元CU的初始分裂深度为2，即所述的高清图像编码单元CU初始尺寸为1616；进入步骤K；0034I、计算所述的高清图像编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的高清图像编码单元CU分块尺寸的4。
21、个3232的编码块的率失真代价之和JCU_1；如果JCU_0大于JCU_1，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为3232，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为1；否则，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为6464，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为0；0035J、计算所述的高清图像编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的高清图像编码单元CU分块尺寸的4个1616的编码块的率失真代价之和JCU_1；如果JCU_0大于JCU_1，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为1616，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为2；否则，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为3232，即所述的高。
22、清图像编码单元CU分裂深度为1；0036K、计算所述的高清图像编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的高清图像编码单元CU分块尺寸的4个88的编码块的率失真代价之和JCU_1；如果JCU_0大于JCU_1，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为88，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为3；否则，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为1616，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为2。0037通过确定低分辨率图像编码单元CU的划分方式，对高清图像编码单元CU划分方式的确定进行优化，减少了计算量；超分辨率分解所得到的低分辨率图像反映了高清图像说明书CN104202605A4/6页7的一。
23、些特征，用此方法进行预测，在编码效果上的差别不大，但是本发明却大大减少计算量和复杂度，有很好的应用意义。0038一种实现上述方法的装置，包括高清图像输入模块、超分辨率分解模块、低分辨率图像CU划分模块、高分辨率CU划分模块和HEVC帧间预测模块，所述的高清图像输入模块连接所述的超分辨率分解模块、所述的HEVC帧间预测模块，所述的超分辨率分解模块连接所述的低分辨率图像CU划分模块，所述的低分辨率图像CU划分模块连接所述的高分辨率CU划分模块，所述的高分辨率CU划分模块连接所述的HEVC帧间预测模块。0039根据本发明优选的，所述的高清图像输入模块，用于将高清视频中的高清图像按帧读入，并将读入的高。
24、清图像输入进后续的编码模块；所述的超分辨率分解模块，用于将高清图像分解成低分辨率图像；所述的低分辨率图像CU划分模块，用于确定超分辨率分解模块得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式；所述的高分辨率图像CU划分模块，利用低分辨率图像CU划分模块得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式的信息，预测高清图像编码单元CU的划分方式；所述的HEVC帧间预测模块，利用高分辨率CU划分模块得到的高清图像编码单元CU的划分方式的信息，对HEVC帧间预测进行优化。0040本发明的有益效果为0041本发明在确定高清图像编码单元CU划分方式时，通过降低高清图像的分辨率，计算低分辨率图像的分块情况，对预测高清图像编。
25、码单元CU划分方式，实现快速帧间预测的目的，减少了计算量，提高了编码速率。附图说明0042图1为本发明实现通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的装置示意图。具体实施方式0043下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。0044实施例10045一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法，具体步骤包括00461输入一帧高清图像；00472对步骤1所述的高清图像通过超分辨率方法进行分解，得到低分辨率图像；00483确定步骤2所述的低分辨率图像编码单元CU的划分方式；00494根据步骤3得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式，预测步骤1所述的高清图像编码。
26、单元CU的划分方式。0050实施例20051一种通过降低分辨率预测高清图像编码单元CU的划分方式的方法，具体步骤包括00521输入一帧高清图像；00532对步骤1所述的高清图像通过超分辨率方法进行分解，得到低分辨率图像；00543确定步骤2所述的低分辨率图像编码单元CU的划分方式；说明书CN104202605A5/6页800554根据步骤3得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式，预测步骤1所述的高清图像编码单元CU的划分方式。0056所述的步骤2的具体步骤包括0057通过式实现对步骤1所述的高清图像通过超分辨率方法进行分解，进而得到低分辨率图像；00580059式中，将高清图像按照TS分成像。
27、素块，每个像素块包括44个像素点，其中，K代表像素块的横坐标，K为整数，且0KT1；K1代表像素块的纵坐标，K1为整数，且0K1S1；I代表分解后低分辨率像素点的横坐标；J代表分解后低分辨率像素点的纵坐标；GI，J表示位于坐标I,J处的低分辨率像素点的像素值；N代表分解成的低分辨率图像序号；N为整数，且1N16。0060对高清图像G以16倍分辨率进行分解，分解成16幅低分辨率图像，即G1G16，所述的16幅低分辨率图像的分辨率为所述的高清图像G的并且能基本保证目标的形状特征；对于HEVC编码中编码单元CU的尺寸分为6464，3232，1616，88，采用16倍分辨率分解后的低分辨率图像和高清图。
28、像对应。0061步骤3所述的确定低分辨率图像编码单元CU的划分方式，选取G1,确定G1编码单元CU的划分方式，具体步骤包括0062A、设定G1编码单元CU分块尺寸为1616；0063B、计算步骤A所述的G1编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的G1编码单元CU分块尺寸的4个88的编码块的率失真代价之和JCU_1；0064C、如果JCU_0大于JCU_1，则进行步骤D；如果JCU_0小于等于JCU_1，则确定G1编码单元CU的分块尺寸为1616；0065D、设定G1编码单元CU分块尺寸为88；0066E、计算步骤D所述的G1编码单元CU分块尺寸的率失真代价JCU_0，计算构成所述。
29、的G1编码单元CU分块尺寸的4个44的编码块的率失真代价之和JCU_1；0067F、如果JCU_0大于JCU_1，则进行步骤G；如果JCU_0小于等于JCU_1，则确定G1编码单元CU的分块尺寸为88；0068G、确定G1编码单元CU分块尺寸为44。0069由于16幅低分辨率图像之间的差别并不是很大，因此，选择G1确定其编码单元CU单元的划分方式。0070所述步骤4中预测步骤1所述的高清图像编码单元CU的划分方式，具体步骤包括0071H、当G1编码单元CU分块尺寸为1616时，则所述的高清图像编码单元CU的初始分裂深度为0，即所述的高清图像编码单元CU初始尺寸为6464；进入步骤I；说明书CN。
30、104202605A6/6页90072当G1编码单元CU分块尺寸为88时，则所述的高清图像编码单元CU的初始分裂深度为1，即所述的高清图像编码单元CU初始尺寸为3232；进入步骤J；0073当G1编码单元CU分块尺寸为44时，则所述的高清图像编码单元CU的初始分裂深度为2，即所述的高清图像编码单元CU初始尺寸为1616；进入步骤K；0074I、计算所述的高清图像编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的高清图像编码单元CU分块尺寸的4个3232的编码块的率失真代价之和JCU_1；如果JCU_0大于JCU_1，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为3232，即所述的高清图像编码单元CU。
31、分裂深度为1；否则，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为6464，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为0；0075J、计算所述的高清图像编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的高清图像编码单元CU分块尺寸的4个1616的编码块的率失真代价之和JCU_1；如果JCU_0大于JCU_1，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为1616，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为2；否则，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为3232，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为1；0076K、计算所述的高清图像编码单元CU分块的率失真代价JCU_0，计算构成所述的高清图像编码单元CU分块尺寸的4个。
32、88的编码块的率失真代价之和JCU_1；如果JCU_0大于JCU_1，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为88，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为3；否则，所述的高清图像编码单元CU分块尺寸为1616，即所述的高清图像编码单元CU分裂深度为2。0077通过确定低分辨率图像编码单元CU的划分方式，对高清图像编码单元CU划分方式的确定进行优化，减少了计算量；超分辨率分解所得到的低分辨率图像反映了高清图像的一些特征，用此方法进行预测，在编码效果上的差别不大，但是本发明却大大减少计算量和复杂度，有很好的应用意义。0078实施例30079一种实现上述方法的装置，包括高清图像输入模块、超分辨率分解模块。
33、、低分辨率图像CU划分模块、高分辨率CU划分模块和HEVC帧间预测模块，所述的高清图像输入模块连接所述的超分辨率分解模块、所述的HEVC帧间预测模块，所述的超分辨率分解模块连接所述的低分辨率图像CU划分模块，所述的低分辨率图像CU划分模块连接所述的高分辨率CU划分模块，所述的高分辨率CU划分模块连接所述的HEVC帧间预测模块。0080所述的高清图像输入模块，用于将高清视频中的高清图像按帧读入，并将读入的高清图像输入进后续的编码模块；所述的超分辨率分解模块，用于将高清图像分解成低分辨率图像；所述的低分辨率图像CU划分模块，用于确定超分辨率分解模块得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式；所述的高分辨率图像CU划分模块，利用低分辨率图像CU划分模块得到的低分辨率图像编码单元CU的划分方式的信息，预测高清图像编码单元CU的划分方式；所述的HEVC帧间预测模块，利用高分辨率CU划分模块得到的高清图像编码单元CU的划分方式的信息，对HEVC帧间预测进行优化。说明书CN104202605A1/1页10图1说明书附图CN104202605A10。