[發明專利]高性能視頻編碼的幀間預測快速模式選擇方法

有效

• 申請號: 201310557582.9
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103596003A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 張金雷;李厚強
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H04N19/103
• 分類號: H04N19/103;H04N19/96;H04N19/557
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及視頻編碼技術領域，尤其涉及一種高性能視頻編碼的幀間預測快速模式選擇方法。?

背景技術

為了便于視頻編碼的應用，國際和國內有很多組織致力于制定視頻編碼標準，例如，國際上主要的視頻編碼標準包括由ITU-T（國際電信聯盟遠程通信標準化組織）制定的H.261和H.263。以及由ISO/IEC（國際標準化組織/國際電工委員會）制定的MPEG-1和MPEG-4。以及由兩大組織聯合制定的H.262和H.264。為了滿足日益增長的視頻應用需求，特別是高清視頻壓縮的需求，目前ITU-T和ISO/IEC正在聯合制定新一代視頻編碼標準—HEVC標準。?

視頻壓縮的目的是去除視頻序列中的各種冗余，以達到更高效的表達視頻的目的。一般來說，視頻中的冗余包括空間冗余、時間冗余和視覺冗余等。視頻編碼的目的是去除視頻信號中的各種冗余。常見的視頻編碼屬于有損編碼，即重建信號和原始信號并不完全一致。HEVC的視頻編碼結構延續了H.264的混合編碼框架，主要包括預測、變換、量化和熵編碼等步驟。隨著對高清視頻的需求不斷提高，HEVC與H.264相比，增加了很多新的工具以輔助其獲得更高的壓縮效率，然而，在提高壓縮性能的同時，其編碼復雜度也遠遠的高于H.264，這給實時編解碼需求的應用（比如：視頻會議、手機視頻通信等）帶來了很大的挑戰。因此，HEVC的快速模式選擇的研究有著重要的應用意義。?

由于HEVC與H.264相比，針對于分辨率更高的視頻壓縮問題而設計，因此，其采用了如圖1所示的四叉樹方法不斷的對編碼單元（CU）進行分割，其CU單元大小范圍為64x64到8x8，對于每個CU均可以有如圖2所示的十一種預測模式，分別為：SKIP（跳躍）模式；幀間預測模式：Inter2Nx2N、Inter2NxN、InterNx2N、InterNxN、InternLx2N、InternRx2N、Inter2NxnU及Inter2NxnD；幀內預測模式：Intra2Nx2N及IntraNxN；其中，InternLx2N、InternRx2N、Inter2NxnU與Inter2NxnD這四種模式屬于非對稱模式。?

現有技術中，對于當前的HEVC編碼方法而言，其模式選擇方法為：對于每個CU單元，逐一進行上述11種PU劃分模式的檢驗，然后再對當前CU單元進行進一步的四叉樹分割，得到下一層的四個子CU單元，并且對每個子CU再進行各種PU單元分割模式的檢驗，直到當前CU單元為允許的最小編碼單元SCU（大小為8x8）；另外，對于非SCU的編碼單元而言，均不需要檢驗InterNxN和IntraNxN，而SCU不需要進行非對稱模式的檢驗。然而，上述編碼方法的復雜度較高，無法適應于移動設備以及很多實時要求較高的視頻應用。?

基于上述基礎，現有技術對提出了兩種改進方案：1）對當前CU單元逐一進行上述11種PU劃分模式的校驗之后，判斷其最優模式是否為SKIP模式，如果是SKIP模式，則進行四叉樹分割，但不再進行的四叉樹分割后各個子CU單元的模式校驗；2）將當前CU單元的預測殘差的變換量化系數是否全部為0作為約束條件，當不滿足該條件時，則逐一進行上述11種PU劃分模式的校驗。這兩種方法雖然能夠節省一定的時間，但仍然無法滿足移動設備等實時性要求嚴格的應用。?

綜上所述，現有技術關于HEVC標準的模式選擇方法，其編碼端復雜度較高，無法適用于實時性要求比較強的應用。?

發明內容

本發明的目的是提供一種高性能視頻編碼的幀間預測快速模式選擇方法，有效的降低編碼端的編碼復雜度，以適應于移動設備以及很多實時要求較高的視頻應用。?

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：?

一種高性能視頻編碼的幀間預測快速模式選擇方法，該方法包括：?

對視頻幀中每個編碼單元CU進行跳躍SKIP模式與幀間預測Inter2Nx2N模式的校驗；?

若該CU單元的重建像素與原始像素值的誤差不超過閾值、重建像素與原始像素值的誤差的分布在預定的范圍內或預測殘差不超過預定的數值，則判斷所述SKIP模式是否為當前最優模式；?

若是，則將所述SKIP模式作為當前CU單元的最優模式；否則，判斷當前CU單元是否為最小編碼單元SCU，若不是，則將當前CU單元進行四叉樹分割，并為每個子單元逐個進行模式校驗。?