一種hevc幀間編碼快速模式選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)字視頻編碼領(lǐng)域，具體設(shè)及一種肥VC帖間編碼快速模式選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控和數(shù)字電視等視頻多媒體應(yīng)用逐漸走進(jìn)人們的生活，高 清視頻（720P和1080巧和超高清視頻（4K和8K)相繼出現(xiàn)，人們對(duì)更高分辨率和更高帖率 的視頻不斷提出新的要求。目前廣泛應(yīng)用的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H. 264已很難滿足高清和超高清 視頻存儲(chǔ)及傳輸?shù)陌l(fā)展需求。為進(jìn)一步獲得更高效的視頻編碼效率，國(guó)際組織ITU-T的視 頻編碼專家組（VideoCodingExpertsGroup,VCEG)和IS0/IEC的運(yùn)動(dòng)圖像專家組（Moving Pic1:ureExpertsGroup,MPEG)成立視頻編碼聯(lián)合專家組（JointColl油orativeTeamon VideoCoding,JCT-VC)，于 2013 年制定新一代高效率視頻編碼（Hi曲EfficiencyVideo Coding,肥VC)標(biāo)準(zhǔn)。與比264相比，肥VC在相同視頻質(zhì)量的條件下可W節(jié)約50%左右的 視頻碼流（見(jiàn)G.J.Sullivan,J.R.Ohm,W.J.Han,andT.Wiegand,Overviewofthehi曲 efficien巧videocoding(肥VC)standard,即"高效率視頻編碼（肥VC)標(biāo)準(zhǔn)概述"，IE邸 TransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology,vol. 22,no. 12,pp. 1649 -1668,Dec. 2012)，但其編碼計(jì)算復(fù)雜度也成倍增加，運(yùn)嚴(yán)重阻礙了它在工業(yè)領(lǐng)域和民用領(lǐng) 域的快速應(yīng)用。肥VC采用許多編碼技術(shù)，包括編碼樹(shù)單元（Coding化ee化it,CTU)四叉樹(shù) 劃分（見(jiàn)I.-K.Kim,J.Min,T.Lee,W.J.H曰n,曰ndJ.P曰rk,Blockpartitionstructurein the肥VCstandard,即"肥VC標(biāo)準(zhǔn)中的塊劃分結(jié)構(gòu)"，IE邸TransactionsonCir州its andSystemsforVideoTechnology,vol.22,no. 12,pp. 1697-1706,Dec. 2012)、非對(duì)稱帖 間預(yù)測(cè)單元（Prediction化it,PU)模式和多方向帖內(nèi)PU模式等。在肥VC編碼過(guò)程中， 一帖圖像先被劃分成多個(gè)CTU，每個(gè)CTU可采用四叉樹(shù)劃分技術(shù)再被逐層劃分為一個(gè)或多 個(gè)抓，其中每個(gè)CU可W被劃分為4個(gè)子CU或者不進(jìn)行劃分，如果當(dāng)前CU被劃分為4個(gè)子 CU,則當(dāng)前CU是其子CU的父CU。與H. 264中的尺寸固定為16X16的編碼宏塊相比，CTU 的四叉樹(shù)劃分技術(shù)使CU的劃分尺寸種類增加，運(yùn)使得帖間和帖內(nèi)編碼更具適應(yīng)性和多樣 性，顯著地提升了視頻壓縮效率。肥VC參考模型歷中，CTU的默認(rèn)尺寸為64X64,最大深 度值默認(rèn)為3,深度范圍為[0, 3] ,CU的尺寸可W為64X64、32X32、16X16和8X8,對(duì)應(yīng)深 度值分別為0、1、2和3。肥VCWPU為單位依次進(jìn)行帖間和帖內(nèi)PU模式估計(jì)，組成每個(gè)CU 的PU個(gè)數(shù)可W是1、2或4個(gè)。CU的候選PU模式分兩大類：帖間PU模式和帖內(nèi)PU模式， 其中帖間PU模式包括Skip、Merge、Inter2NX2N、InterNXN、InterNX2N、Inter2NXN、 Inter2NXnU、Inter2NXnD、InternLX2N和InternRX2N，帖內(nèi)PU模式包括Intra2NX2N 和IntraNXN。Skip模式是一種特殊的帖間PU模式，它采用肥VC標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)的預(yù)測(cè)矢量 進(jìn)行帖間預(yù)測(cè)，其量化預(yù)測(cè)殘差全為零，因此無(wú)需將預(yù)測(cè)矢量和量化預(yù)測(cè)殘差編入碼流； Merge模式是另一種特殊的帖間PU模式，它同樣采用肥VC標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)的預(yù)測(cè)矢量進(jìn)行帖間 預(yù)測(cè)，但存在非零量化預(yù)測(cè)殘差，因此只需將量化預(yù)測(cè)殘差編入碼流；其它帖間PU模式則 都需要將預(yù)測(cè)矢量和量化預(yù)測(cè)殘差編入碼流。為了提高編碼壓縮效率，每個(gè)CU需要先對(duì)各 種模式進(jìn)行估計(jì)，再?gòu)闹羞x取率失真代價(jià)最小的模式作為最佳編碼模式（見(jiàn)T.Wiegand，H.Schwarz,A.Joch,F.Kossentini,andG.J.Sullivan,Rate-constrainedcodercontrol andcomparisonofvideocodingstandards,即"視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的率失真編碼器控制與 tk車交''，IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnolo邑y,vol. 13,n 0. 7,pp. 688-703,化Iy2003)。由于CTU采用四叉樹(shù)劃分技術(shù)，歷采用全捜索的模式選擇 方法，在每個(gè)CTU的編碼過(guò)程中采用四叉樹(shù)先序遍歷的方式處理所有深度和CU,并且每次 遍歷都需計(jì)算出對(duì)應(yīng)深度CU的各個(gè)候選PU模式的率失真代價(jià)，W獲得最佳CTU劃分和最 佳PU模式。運(yùn)種模式選擇方法可W獲得很好的編碼率失真性能，但消耗了肥VC編碼大部 分的處理時(shí)間。
[0003] 目前已經(jīng)有一些研究人員對(duì)肥VC快速模式選擇方法展開(kāi)研究。申請(qǐng)?zhí)枮?201410041255. 2的專利利用前一帖中兩個(gè)相鄰CU的深度關(guān)系，縮小當(dāng)前CU的深度捜索范 圍。申請(qǐng)?zhí)枮?01310470508. 3的專利不僅分析相鄰CTU的深度特點(diǎn)來(lái)獲取當(dāng)前CTU深度遍 歷區(qū)間類型，而且采用貝葉斯決策原理對(duì)CU進(jìn)行早期裁剪。除了W上方法通過(guò)預(yù)測(cè)當(dāng)前CU 深度來(lái)減少肥VC編碼復(fù)雜度，還可W根據(jù)時(shí)域相鄰CU的最佳PU模式來(lái)減少當(dāng)前CU的模 式估計(jì)，W降低編碼計(jì)算復(fù)雜度。申請(qǐng)?zhí)枮?01410662687. 5的專利首先將視頻的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度 分為S種狀態(tài)，其次統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)動(dòng)緩慢、運(yùn)動(dòng)適中狀態(tài)的CU的最佳PU模式與其時(shí)域相鄰CU 的最佳PU模式的關(guān)系，然后構(gòu)建候選PU模式列表，最后根據(jù)該模式列表，對(duì)當(dāng)前CU模式估 計(jì)，得到最佳PU模式。肥VC編碼模式選擇需要的處理時(shí)間與視頻本身特征有關(guān)，紋理越簡(jiǎn) 單且運(yùn)動(dòng)量越小，選擇Skip模式為最佳PU模式的可能性就大，整體編碼時(shí)間就可W降低。 因此基于視頻的紋理或運(yùn)動(dòng)信息，利用Skip模式特征能有效地降低編碼計(jì)算復(fù)雜度（見(jiàn) S.Ahn,B.Lee,andM.Kim,AnovelfastCUencodingschemebasedonspatiotemporal encodingparametersfor肥VCintercoding,即"一種新的基于時(shí)空編碼參數(shù)肥VC的 CU帖間編碼快速方案"，IE邸TransactionsonCir州itsandSystemsforVideoTech nology,vol. 25,no. 3,pp. 422-435,Mar. 2015 ;W及見(jiàn)L.Shen,Z.Liu,X.Zhang,W.Zhao,and Z.Zhang,AneffectiveCUsizedecisionmethodfor肥VCencoders,即"一種高效的 肥VC編碼器CU尺寸決策方法"，IE邸TransactionsonMultimedia,vol. 15,no. 2,pp. 465 -470,化b. 2013)。
[0004] W上運(yùn)些方法中雖然已使用視頻的時(shí)間和空間相關(guān)性來(lái)提高處理性能，但CTU編 碼信息的時(shí)空相關(guān)性還未充分挖掘。為了進(jìn)一步降低HEVC的編碼時(shí)間，我們可W利用相鄰 CTU的最小深度值和最大深度值，來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前CTU的深度范圍，W減少CTU的整體劃分次數(shù)； 利用當(dāng)前CU已估計(jì)PU模式的率失真代價(jià)和父CU的最佳PU模式，跳過(guò)當(dāng)前CU的部分冗余 帖間PU模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了在保持編碼率失真性能的條件下顯著地降低肥VC編碼計(jì)算復(fù)雜度，本發(fā)明 提供了一種肥VC帖間編碼快速模式選擇方法。 陽(yáng)006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為：
[0007] 一種肥VC帖間編碼快速模式選擇方法，所述方法包括W下步驟：
[0008] (1)輸入一帖視頻數(shù)據(jù)；
[0009] 似選取一個(gè)待估計(jì)CTU:
[0010] 按從上到下、從左到右的順序，從當(dāng)前帖中選取一個(gè)待估計(jì)CTU。所述的CTU的尺 寸為64X64或32X32;根據(jù)肥VC編碼標(biāo)準(zhǔn)要求，一帖視頻數(shù)據(jù)中所有CTU的尺寸都相同， 其中CTU尺寸為64X64具有更好的壓縮效率，CTU尺寸為32X32具有更少的計(jì)算復(fù)雜度。
[0011] (3)計(jì)算當(dāng)前CTU的深度預(yù)測(cè)范圍：
[0012] 當(dāng)前CTU與時(shí)空相鄰CTU具有編碼信息相關(guān)性，所述的時(shí)空相鄰CTU包括當(dāng)前CTU 空間相鄰