一種hevc幀內(nèi)預(yù)測編碼方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼方法和系統(tǒng)，屬于視頻編碼【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括：將每一幀圖像分割成互不重疊的最大編碼單元LCU；計(jì)算當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度；計(jì)算當(dāng)前LCU與相鄰LCU之間的相似度；根據(jù)與相鄰的LCU的相似度進(jìn)行自適應(yīng)深度預(yù)測；根據(jù)當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度和與相鄰LCU的相似度確定當(dāng)前LCU的深度，根據(jù)當(dāng)前LCU的深度進(jìn)行編碼。采用本發(fā)明，通過早截止預(yù)判提早截止CU劃分或者跳過某層劃分；同時(shí)，在PU層減少RDO過程中的幀內(nèi)預(yù)測模式，從而將CU層與PU層的優(yōu)化整合到了一起，能降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，大幅縮短HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼時(shí)間。
【專利說明】—種HEVC巾貞內(nèi)預(yù)測編碼方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻編碼【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種HEVC(HighEfficiencyVideoCoding,高效視頻編碼)巾貞內(nèi)預(yù)測編碼方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]HEVC是由國際標(biāo)準(zhǔn)組織IS0/IEC和ITU-T制訂的新一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，它的核心目標(biāo)是在H.264/AVC的基礎(chǔ)上，壓縮效率提高I倍，即在保證相同視頻圖像質(zhì)量的前提下，視頻流的碼率減少50%。
[0003]HEVC繼承了自H.261以來經(jīng)典的基于塊的混合編碼模型。為了對高分辨率的視頻進(jìn)行更有效的壓縮，HEVC提出了三種更具有靈活性的視頻內(nèi)容表示單元，包括:編碼單元(codingunit, CU),預(yù)測單兀(predictionunit, PU)和變換單兀(transformunit, TU)。CU類似于H.264中宏塊(macroblock)的概念。在HEVC中，每一巾貞圖像都被分割成互不重疊的IXU (LargestCodingUnit),其尺寸為64x64,其深度(depth)定義為O。每一個(gè)IXU按四叉樹遞歸的方式劃分成4個(gè)子⑶，同時(shí)深度加1，直到子⑶的尺寸達(dá)到8x8，即depth為3時(shí)不再繼續(xù)劃分。在每個(gè)深度的⑶中，用相同尺寸的I3U (8x8的⑶有8x8和4x4這兩種PU)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測編碼，從35種預(yù)測模式(包括33種方向預(yù)測模式，DC預(yù)測模式和Planar預(yù)測模式)中選取最佳預(yù)測模式。在遍歷完所有不同深度的CU之后，根據(jù)率失真優(yōu)化(RDO)得到的率失真值來確定CU的最佳劃分方式和幀內(nèi)預(yù)測模式。這些改進(jìn)雖然提高了編碼的效率，但是卻增加了編碼的復(fù)雜度。
[0004]為了降低編碼器進(jìn)行RDO運(yùn)算時(shí)的計(jì)算量，HM10.0 (HEVCtestmodel 10.0)在RDO計(jì)算之前引進(jìn)了粗模式選擇決策(RMD)過程。通過RMD先從35種預(yù)測模式中初步篩選出候選模式集，之后只對候選集中的模式進(jìn)行RDO運(yùn)算。相比于對所有的模式進(jìn)行RDO運(yùn)算，這種方法顯然要快很多，但是依然十分耗時(shí)。
[0005]對于幀內(nèi)預(yù)測的優(yōu)化，一般是在⑶層以及層中優(yōu)化。HEVC幀內(nèi)預(yù)測比較熱門的快速算法有:利用平滑區(qū)域減少CU分割最大深度、基于紋理的減少預(yù)測方向、基于參考的減少CU遍歷次數(shù)、根據(jù)四叉樹分層結(jié)構(gòu)減少預(yù)測模式數(shù)量、將預(yù)測方向分組從而進(jìn)行快速模式選擇、以及根據(jù)當(dāng)前塊周圍像素的線性插值規(guī)律來預(yù)測當(dāng)前塊的預(yù)測模式。HEVC的HM10.0模型已經(jīng)集成了三星公司層角度模式預(yù)篩選算法，也減少了不少耗時(shí)。
[0006]以上算法分別在PU層和⑶層對HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼進(jìn)行優(yōu)化，層和⑶層的優(yōu)化是獨(dú)立的，沒有將CU層與PU層的優(yōu)化整合到一起，計(jì)算量還是很復(fù)雜，HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼也還是很耗時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼方法和系統(tǒng)，以解決在保證碼率和峰值信噪比基本保持不變的情況下，大幅縮短HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼時(shí)間的技術(shù)問題。[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供的一種HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼方法包括:
[0010]計(jì)算當(dāng)前IXU的區(qū)域平滑度；
[0011 ]計(jì)算當(dāng)前IXU與相鄰IXU之間的相似度；
[0012]根據(jù)與相鄰的LCU的相似度進(jìn)行自適應(yīng)深度預(yù)測；
[0013]根據(jù)當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度和與相鄰LCU的相似度確定當(dāng)前LCU的深度，根據(jù)當(dāng)前LCU的深度進(jìn)行編碼。
[0014]優(yōu)選的，計(jì)算當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度包括采用以下公式進(jìn)行計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼方法，其特征在于，該方法包括: 計(jì)算當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度； 計(jì)算當(dāng)前LCU與相鄰LCU之間的相似度； 根據(jù)與相鄰的LCU的相似度進(jìn)行自適應(yīng)深度預(yù)測； 根據(jù)當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度和與相鄰LCU的相似度確定當(dāng)前LCU的深度，根據(jù)當(dāng)前LCU的深度進(jìn)行編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼方法，其特征在于，所述計(jì)算當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度包括采用以下公式進(jìn)行計(jì)算:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼方法，其特征在于，所述計(jì)算當(dāng)前LCU與相鄰LCU之間的相似度包括采用以下公式進(jìn)行計(jì)算:


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼方法，其特征在于，所述根據(jù)與相鄰的LCU的相似度進(jìn)行自適應(yīng)深度預(yù)測包括: 根據(jù)與相鄰LCU的相似度值確定各相鄰LCU的權(quán)重； 根據(jù)所述權(quán)重和相鄰LCU的深度確定當(dāng)前LCU的深度預(yù)測值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼方法，其特征在于，所述根據(jù)所述權(quán)重和相鄰LCU的深度確定當(dāng)前LCU的深度預(yù)測值包括采用以下公式進(jìn)行計(jì)算:


6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度和與相鄰LCU的相似度確定當(dāng)前LCU的深度包括:
當(dāng) Dec_Value ( TH_DecO 并且 RS_Value < TH_RSO 時(shí)，則跳過 2、3 層； 當(dāng) Dec_Value ( TH_DecO 并且 RS_Value < TH_RS1 時(shí)，則跳過第 3 層；
當(dāng) TH_DecO < Dec_Value ( TH_Decl 并且 RS_Value > TH_RS2 時(shí)，則跳過第 O 層；當(dāng) Dec_Value > TH_Decl 并且 RS_Value < TH_RS3 時(shí)，則跳過第 0、1 層； 當(dāng)不滿足以上所有閾值條件時(shí)，遍歷所有的CU分層； 其中，所述DecJalue表示當(dāng)前IXU深度預(yù)測值，TH_DecO表示第一預(yù)設(shè)的深度閾值，TH_Decl表示第二預(yù)設(shè)的深度閾值；RS_Value表示當(dāng)前IXU的平滑度值，TH_RSO表示第一預(yù)設(shè)的平滑度閾值，TH_RS1示第二預(yù)設(shè)的平滑度閾值，TH_RS2表示第三預(yù)設(shè)的平滑度閾值，TH_RS3表示第四預(yù)設(shè)的平滑度閾值。
7.—種HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 平滑度計(jì)算模塊，用于計(jì)算當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度； 相似度計(jì)算模塊，用于計(jì)算當(dāng)前LCU與相鄰LCU之間的相似度； 深度預(yù)測模塊，用于根據(jù)與相鄰的LCU的相似度進(jìn)行自適應(yīng)深度預(yù)測； 預(yù)測編碼模塊，用于根據(jù)當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度和與相鄰LCU的相似度確定當(dāng)前LCU的深度，根據(jù)所述當(dāng)前LCU的深度進(jìn)行編碼。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼系統(tǒng)，其特征在于，所述深度預(yù)測模塊包括權(quán)重確定單元和深度預(yù)測單元，其中: 權(quán)重確定單元，用于根據(jù)與相鄰IXU的相似度值確定各相鄰IXU的權(quán)重； 深度預(yù)測單元，用于根據(jù)所述權(quán)重和相鄰LCU的深度確定當(dāng)前LCU的深度預(yù)測值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼系統(tǒng)，其特征在于，預(yù)測編碼模塊包括深度確定單元和編碼單元，其中: 深度確定單元，用于根據(jù)當(dāng)前LCU的區(qū)域平滑度和與相鄰LCU的相似度確定當(dāng)前LCU的深度； 編碼單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前LCU的深度進(jìn)行編碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼系統(tǒng)，其特征在于，所述深度確定單元具體用于: 當(dāng) Dec_Value ( TH_DecO 并且 RS_Value < TH_RS0 時(shí)，則跳過 2、3 層； 當(dāng) Dec_Value ( TH_DecO 并且 RS_Value < TH_RS1 時(shí)，則跳過第 3 層； 當(dāng) TH_DecO < Dec_Value ( TH_Decl 并且 RS_Value > TH_RS2 時(shí)，則跳過第 O 層； 當(dāng) Dec_Value > TH_Decl 并且 RS_Value < TH_RS3 時(shí)，則跳過第 0、1 層； 當(dāng)不滿足以上所有閾值條件時(shí)，遍歷所有的CU分層； 其中，所述DecJalue表示當(dāng)前IXU深度預(yù)測值，TH_DecO表示第一預(yù)設(shè)的深度閾值，TH_Decl表示第二預(yù)設(shè)的深度閾值；RS_Value表示當(dāng)前IXU的平滑度值，TH_RS0表示第一預(yù)設(shè)的平滑度閾值，TH_RS1示第二預(yù)設(shè)的平滑度閾值，TH_RS2表示第三預(yù)設(shè)的平滑度閾值，TH_RS3表示第 四預(yù)設(shè)的平滑度閾值。
【文檔編號(hào)】H04N19/30GK103957414SQ201410153358
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】張紅廣, 沈芝宸, 王鵬, 王正聰, 寧德軍 申請人:安科智慧城市技術(shù)（中國）有限公司, 中國科學(xué)院上海高等研究院