[發(fā)明專(zhuān)利]HEVC中基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和分類(lèi)訓(xùn)練的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310581162.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103596004A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏芳;黃慧明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04N19/109
• 分類(lèi)號(hào): H04N19/109;H04N19/105;H04N19/96;H04N19/126;H04N19/147
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 陸軍

1.一種高性能視頻編碼中基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和分類(lèi)訓(xùn)練的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1，輸入視頻序列數(shù)據(jù)，其中，所述視頻序列數(shù)據(jù)由視頻幀的各像素的亮度值組成，所述視頻幀被劃分為多個(gè)編碼單元塊，編碼單元塊被進(jìn)一步為劃分預(yù)測(cè)單元塊，其中，每個(gè)預(yù)測(cè)單元塊的在該視頻幀內(nèi)的多個(gè)相鄰像素作為該預(yù)測(cè)單元塊的參考像素；

步驟2，利用高性能視頻編碼的多種標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，分別對(duì)所述視頻幀的各個(gè)預(yù)測(cè)單元塊進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，并且，對(duì)于各個(gè)預(yù)測(cè)單元塊，分別確定所述多種預(yù)測(cè)模式中率失真代價(jià)最小的一個(gè)預(yù)測(cè)模式作為最佳預(yù)測(cè)模式；

步驟3，計(jì)算最佳預(yù)測(cè)模式為多種標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式中的第一預(yù)測(cè)模式的各個(gè)預(yù)測(cè)單元塊的參考像素的方差值，將計(jì)算出的各個(gè)預(yù)測(cè)單元塊的所述方差值與預(yù)定的方差閾值相比較，并且，根據(jù)比較結(jié)果，將所述最佳預(yù)測(cè)模式為第一預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)單元塊分成多組預(yù)測(cè)單元塊；

步驟4，對(duì)于所述多組預(yù)測(cè)單元塊中的每組預(yù)測(cè)單元塊，使用最小二乘法，對(duì)方程求解，求出該組預(yù)測(cè)單元塊中的每個(gè)預(yù)測(cè)單元塊中的每個(gè)像素位置的加權(quán)預(yù)測(cè)系數(shù)矩陣其大小為n×1，其中，為該組預(yù)測(cè)單元塊的所有參考像素的亮度值組成的m×n矩陣，其中n為每個(gè)預(yù)測(cè)單元塊的參考像素的數(shù)目，m為該組預(yù)測(cè)單元塊中的預(yù)測(cè)單元塊數(shù)目，為每個(gè)預(yù)測(cè)單元塊內(nèi)的各個(gè)像素的亮度值所組成的目標(biāo)像素點(diǎn)矩陣，其大小為m×1，i、j分別表示該像素在預(yù)測(cè)單元塊內(nèi)的垂直和水平方向上的坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，還包括以下步驟：

步驟5，繼續(xù)輸入視頻序列數(shù)據(jù)，并對(duì)新輸入的視頻序列數(shù)據(jù)進(jìn)行步驟2和3中的操作，得到多組預(yù)測(cè)單元塊；

步驟6，利用所述加權(quán)預(yù)測(cè)系數(shù)矩陣對(duì)多組預(yù)測(cè)單元塊中的每組預(yù)測(cè)單元塊中的每個(gè)預(yù)測(cè)單元塊的參考像素的亮度值進(jìn)行加權(quán)相加，加權(quán)相加的結(jié)果作為所述每個(gè)預(yù)測(cè)單元塊內(nèi)的相應(yīng)位置（i,j）的像素的預(yù)測(cè)亮度值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，其中，所述步驟3還包括：

步驟3-1，計(jì)算最佳預(yù)測(cè)模式為多種標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式中的第二預(yù)測(cè)模式的各個(gè)預(yù)測(cè)單元塊的參考像素的在水平方向和垂直方向上的梯度值，將計(jì)算出的各個(gè)預(yù)測(cè)單元塊的所述梯度值與預(yù)定的梯度閾值相比較，并且，根據(jù)比較結(jié)果，將所述最佳預(yù)測(cè)模式為第二預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)單元塊分成多組預(yù)測(cè)單元塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，其中，所述多種預(yù)測(cè)模式包括33種角度預(yù)測(cè)模式、DC預(yù)測(cè)模式、以及PLANAR預(yù)測(cè)模式。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，其中，所述第一預(yù)測(cè)模式是DC預(yù)測(cè)模式。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，其中，所述多種預(yù)測(cè)模式包括33種角度預(yù)測(cè)模式、DC預(yù)測(cè)模式、以及PLANAR預(yù)測(cè)模式。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，其中，所述第一預(yù)測(cè)模式是DC預(yù)測(cè)模式，所述第二預(yù)測(cè)模式是PLANAR預(yù)測(cè)模式。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，其中，所述步驟3中的“將所述最佳預(yù)測(cè)模式為第一預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)單元塊分成多組預(yù)測(cè)單元塊”包括：

將所述方差值為0～1的預(yù)測(cè)單元塊分成一組，將所述方差值為1～2.5的預(yù)測(cè)單元塊分成一組，將所述方差值為2.5～4的預(yù)測(cè)單元塊分成一組，將所述方差值為4～10的預(yù)測(cè)單元塊分成一組，將所述方差值為10～40的預(yù)測(cè)單元塊分成一組。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，其中，所述步驟3-1中的“將所述最佳預(yù)測(cè)模式為第二預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)單元塊分成多組預(yù)測(cè)單元塊”包括：

將垂直方向和水平方向上的梯度值均為正的預(yù)測(cè)單元塊分成一組，將垂直方向和水平方向上的梯度值均為負(fù)的預(yù)測(cè)單元塊分成一組，將垂直方向上的梯度值為正、水平方向上的梯度值為負(fù)的預(yù)測(cè)單元塊分成一組，將垂直方向上的梯度值為負(fù)、水平方向上的梯度值為正的預(yù)測(cè)單元塊分成一組，將其余預(yù)測(cè)單元塊分成一組。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，其中，所述步驟2至4是對(duì)于大小為4×4和8×8的預(yù)測(cè)單元塊分別進(jìn)行的，并得到用于大小為4×4和8×8的預(yù)測(cè)單元塊的各自的加權(quán)預(yù)測(cè)系數(shù)矩陣

11.一種用于進(jìn)行如權(quán)利要求2至10中的一個(gè)所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法的幀內(nèi)預(yù)測(cè)裝置，包括HEVC編碼單元模塊、HEVC預(yù)測(cè)單元模塊和樣本訓(xùn)練模塊，

其中，所述HEVC編碼單元模塊對(duì)視頻幀的最大編碼單元進(jìn)行四叉樹(shù)劃分，將最大編碼單元?jiǎng)澐殖啥鄠€(gè)編碼單元塊，

所述HEVC編碼單元模塊對(duì)編碼單元塊繼續(xù)進(jìn)行四叉樹(shù)劃分，將每個(gè)編碼單元塊在當(dāng)前劃分層中劃分成一個(gè)預(yù)測(cè)單元塊，在下一劃分層中劃分成多個(gè)預(yù)測(cè)單元塊，

所述HEVC預(yù)測(cè)單元模塊在預(yù)測(cè)單元塊內(nèi)通過(guò)幀內(nèi)預(yù)測(cè)、量化、變換、偽熵編碼操作，得到當(dāng)前預(yù)測(cè)單元塊的當(dāng)前預(yù)測(cè)模式下的碼率和率失真代價(jià)，比較當(dāng)前劃分層和下一劃分層的碼率和率失真代價(jià)，根據(jù)比較結(jié)果判斷采用當(dāng)前劃分層還是下一劃分層的預(yù)測(cè)單元塊劃分，

所述樣本訓(xùn)練模塊包括樣本獲取單元和樣本訓(xùn)練單元，

所述樣本獲取單元用于：當(dāng)在DC和PLANAR預(yù)測(cè)模式下進(jìn)行預(yù)測(cè)編碼時(shí)，從視頻序列數(shù)據(jù)中獲取各預(yù)測(cè)單元塊中的各像素的亮度值、各預(yù)測(cè)單元塊的參考像素的亮度值，并將其提供給樣本訓(xùn)練單元，

所述樣本訓(xùn)練單元用于進(jìn)行所述步驟3至6。