[發(fā)明專利]一種基于運(yùn)動(dòng)區(qū)域劃分的HEVC運(yùn)動(dòng)估計(jì)提前終止方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310446835.5
• 申請(qǐng)日: 2013-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN103475883A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊銳;張永飛;李波;王海波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N7/26
• 分類號(hào): H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多媒體編碼領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)HEVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)提前終止方法，是一種通過判斷圖像塊所屬運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)提前終止的方法。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和終端處理能力不斷提高，人們對(duì)現(xiàn)有視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC，提出了新的要求，希望能夠提供：1)高清、超高清分辨率視頻壓縮，2)3D視頻壓縮，3)移動(dòng)無線視頻壓縮，以滿足新的家庭影院、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)字廣播、移動(dòng)流媒體、便攜攝像和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。為此，JCT-VC（Joint?Collaborative?Team?on?Video?Coding）于2013年1月正式發(fā)布新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC(High?Efficiency?Video?Coding)。

HEVC的目標(biāo)是在H.264/AVC?high?profile的基礎(chǔ)上，通過采用多種先進(jìn)的編碼技術(shù)，使其壓縮效率提高一倍，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%。但是編碼性能的提升是以增加計(jì)算復(fù)雜度為代價(jià)的，HEVC目前難以在實(shí)時(shí)性場(chǎng)合應(yīng)用，因此如何在保證HEVC的編碼性能的前提下，降低其編碼計(jì)算復(fù)雜度并能實(shí)用化應(yīng)用，成為目前一個(gè)重要的研究方向。

HEVC引入了靈活的層次型編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括編碼單元（Coding?Unit，CU）、預(yù)測(cè)單元（Prediction?Unit，PU）和變換單元（Transform?Unit，TU）。編碼樹單元（Coding?Tree?Unit，CTU）與H.264/AVC宏塊類似，編碼樹單元以四叉樹遞歸的方式劃分成子節(jié)點(diǎn)，四叉樹中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)編碼單元。編碼單元大小從64×64到8×8，一個(gè)編碼單元在幀間編碼中支持7種分割模式，將編碼單元分成若干預(yù)測(cè)單元。每個(gè)預(yù)測(cè)單元需進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程，對(duì)于一個(gè)64×64的編碼樹單元共進(jìn)行1105次運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程。同時(shí)，HEVC在運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程引入了兩項(xiàng)新技術(shù)：1）先進(jìn)運(yùn)動(dòng)向量預(yù)測(cè)技術(shù)(Advanced?Motion?Vector?Prediction，AMVP),相對(duì)于現(xiàn)有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC的運(yùn)動(dòng)向量預(yù)測(cè)技術(shù)增加了時(shí)域預(yù)測(cè)和空域候選運(yùn)動(dòng)向量的個(gè)數(shù)，使得預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度更高，但是同時(shí)運(yùn)動(dòng)向量預(yù)測(cè)的時(shí)間復(fù)雜度也相應(yīng)提高；2）新的分?jǐn)?shù)像素插值濾波器，亮度分量的分?jǐn)?shù)像素插值濾波器由H.264/AVC的6抽頭濾波器改進(jìn)為8抽頭濾波器，色度分量的分?jǐn)?shù)像素插值濾波器由H.264/AVC的2抽頭濾波器改進(jìn)為4抽頭濾波器，新的插值濾波器有效提高了編碼性能，但同時(shí)計(jì)算復(fù)雜度也相應(yīng)增加。HEVC的運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程計(jì)算復(fù)雜度大幅度增加，因此對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程進(jìn)行優(yōu)化很有必要。目前利用閾值判斷提前終止運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程的方法，對(duì)所有預(yù)測(cè)單元一視同仁，其代價(jià)分布沒有明顯規(guī)律，因此難以取到準(zhǔn)確的閾值，導(dǎo)致算法性能較差。為此，本發(fā)明對(duì)當(dāng)前預(yù)測(cè)單元進(jìn)行分類，使得代價(jià)分布呈現(xiàn)不同的規(guī)律，并采取不同的閾值提前終止運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程。

本發(fā)明首先判斷當(dāng)前預(yù)測(cè)單元的所屬運(yùn)動(dòng)區(qū)域，然后對(duì)不同的區(qū)域采用自適應(yīng)的閾值，提前終止運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程，在保證編碼性能的前提下，有效減少了運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程的時(shí)間復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出一種基于運(yùn)動(dòng)區(qū)域劃分的HEVC運(yùn)動(dòng)估計(jì)提前終止方法，該方法首先利用空域相鄰預(yù)測(cè)單元的運(yùn)動(dòng)信息，判斷當(dāng)前預(yù)測(cè)單元的所屬運(yùn)動(dòng)區(qū)域（運(yùn)動(dòng)一致性區(qū)域或運(yùn)動(dòng)非一致性區(qū)域），然后對(duì)不同類型的運(yùn)動(dòng)區(qū)域采用不同的提前終止策略，自適應(yīng)的提前終止全部或部分運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程。實(shí)驗(yàn)證明本方法能夠在保證編碼性能的前提下，有效地減少編碼時(shí)間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于運(yùn)動(dòng)區(qū)域劃分的HEVC運(yùn)動(dòng)估計(jì)提前終止方法，該方法的步驟如下：

步驟（1）、對(duì)當(dāng)前預(yù)測(cè)單元，獲得其空域相鄰預(yù)測(cè)單元的運(yùn)動(dòng)信息，并判斷當(dāng)前預(yù)測(cè)單元屬于運(yùn)動(dòng)一致性區(qū)域還是運(yùn)動(dòng)非一致性區(qū)域；

步驟（2）、若當(dāng)前預(yù)測(cè)單元屬于運(yùn)動(dòng)一致性區(qū)域，則計(jì)算閾值T1，并據(jù)此閾值判斷是否提前終止當(dāng)前預(yù)測(cè)單元的運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程；

步驟（3）、若當(dāng)前預(yù)測(cè)單元屬于運(yùn)動(dòng)非一致性區(qū)域，則計(jì)算閾值T2，并據(jù)此閾值判斷是否提前終止當(dāng)前預(yù)測(cè)單元的運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程；

步驟（4）、獲取HEVC中先進(jìn)運(yùn)動(dòng)向量預(yù)測(cè)技術(shù)(Advanced?Motion?Vector?Pre-diction，AMVP)預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)向量MVP和運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程得到的運(yùn)動(dòng)向量MV，若當(dāng)前預(yù)測(cè)單元滿足MV=MVP,則更新相關(guān)參數(shù)值。

所述步驟（1）具體包括如下步驟：