[發(fā)明專利]一種針對(duì)屏幕視頻幀間殘差的基礎(chǔ)色索引映射算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410188957.3
• 申請(qǐng)日: 2014-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103957412B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬思偉;陳蕾;王詩(shī)淇;王苫社
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N19/13
• 分類號(hào): H04N19/13;H04N19/186;H04N19/124
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所11255
• 代理人: 毛燕生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及幀間殘差的基礎(chǔ)色索引映射(base?color?and?index?map,BCIM)算法。?

背景技術(shù)

屏幕視頻是指包含文字、圖形、圖像與自然視頻的混合視頻，它由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生并記錄得到，可應(yīng)用在云計(jì)算、遠(yuǎn)程連接等諸多方面。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，工業(yè)界對(duì)屏幕視頻的壓縮要求越來(lái)越高。然而，屏幕視頻的采集與傳統(tǒng)視頻不同。傳統(tǒng)視頻利用攝像機(jī)采集，因而，視頻中不可避免的會(huì)引入噪聲。但屏幕視頻由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生并記錄得到，因而，可以認(rèn)為是無(wú)噪的。除了采集方式不同外，屏幕視頻的內(nèi)容與傳統(tǒng)視頻也并不相同。傳統(tǒng)視頻一般指自然視頻，它包含的內(nèi)容均是自然界中真實(shí)發(fā)生的場(chǎng)景。但屏幕視頻是一種混合視頻，不僅包含由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的內(nèi)容(諸如word文檔、pdf文檔、網(wǎng)頁(yè)等)還可能包含傳統(tǒng)視頻。因而，傳統(tǒng)視頻與屏幕視頻具有不同的特性，傳統(tǒng)的視頻編碼方法并不完全適用于屏幕視頻的編碼。?

傳統(tǒng)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)如MPEG-2^[1]、H.264/AVC^[2]、HEVC^[3]等均是根據(jù)自然視頻的特性設(shè)計(jì)形成的，因而，并不能直接應(yīng)用到屏幕視頻的編碼中。為了充分的利用屏幕視頻的特性，以對(duì)其進(jìn)行高效地壓縮編碼，JCT-VC組織開(kāi)展了針對(duì)屏幕視頻編碼的HEVC?range?extension標(biāo)準(zhǔn)制定工作。目前，有許多技術(shù)提案被提出，這些技術(shù)提案大體可以分成三類：幀內(nèi)塊拷貝(intra?block?copy)技術(shù)^[4-5]、變換跳過(guò)(transform?skip)技術(shù)^[6-8]及基礎(chǔ)色索引映射(BCIM)技術(shù)?^[8-10]。本發(fā)明提出一種基礎(chǔ)色索引映射算法。?

下面，我們簡(jiǎn)要介紹基礎(chǔ)色索引映射算法的基本思想，以及它是如何節(jié)省碼率的。由于屏幕視頻中包含的文字及圖形等內(nèi)容，往往只包含少數(shù)幾種像素值(例如，word文檔中的文字，大部分都是黑色)，因而，我們可以通過(guò)聚類的方式將這幾種像素值聚類出作為基礎(chǔ)色，并形成基礎(chǔ)色集合。對(duì)于視頻幀中的每個(gè)像素點(diǎn)，我們不再用其自身的像素值表示，而使用集合中對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)色的?索引來(lái)表示，從而，形成了一個(gè)索引映射。在編碼時(shí)，將基礎(chǔ)色及對(duì)應(yīng)的索引映射傳至碼流中。這就是基礎(chǔ)色索引映射技術(shù)的基本思想。為有效說(shuō)明基礎(chǔ)色索引映射技術(shù)如何有效節(jié)省碼率，我們以一個(gè)8x8編碼塊為例進(jìn)行說(shuō)明。假設(shè)每個(gè)像素點(diǎn)均用8bit來(lái)表示，那么傳輸這個(gè)8x8塊需要8x8x8＝512bit。假設(shè)將這個(gè)8x8塊聚類成4個(gè)基礎(chǔ)色，那么每個(gè)索引只需要2bit進(jìn)行表示。在傳輸過(guò)程中，4個(gè)基礎(chǔ)色先被傳輸，需要4x8＝32bit。接著，8x8大小的索引映射被傳輸，需要8x8x2＝128bit。因而，采用基礎(chǔ)色索引映射技術(shù)，總共需要128+32＝160bit。相比于傳統(tǒng)的技術(shù)，碼率被節(jié)省。?

由于基礎(chǔ)色索引映射技術(shù)有效，因而，在HEVC?range?extension的制定過(guò)程中，有許多關(guān)于它的技術(shù)提案，但這些提案多應(yīng)用于幀內(nèi)塊。在本發(fā)明中，一種針對(duì)幀間殘差的基礎(chǔ)色索引映射算法被提出。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種將基礎(chǔ)色索引映射技術(shù)應(yīng)用于幀間的殘差塊的新方法。?

在該技術(shù)中，基礎(chǔ)色信息、索引映射信息及一些其它信息均需要寫入到碼流中。因而，我們做了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，以查看三部分信息所占用的碼率情況。從表1可以看到，索引映射所占用碼率最高，因而，在基礎(chǔ)色索引映射技術(shù)中，高效的索引映射的熵編碼十分重要。為達(dá)到該目的，在本發(fā)明中，我們提出兩個(gè)子算法：YUV聯(lián)合顏色量化算法及與上下文相關(guān)的分級(jí)熵編碼算法。對(duì)于幀間的殘差塊，首先利用YUV聯(lián)合顏色量化算法得到對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)色和索引映射。然后，利用上下文相關(guān)的分級(jí)熵編碼算法對(duì)索引映射進(jìn)行熵編碼。基礎(chǔ)色的熵編碼則采用一般的CABAC算法。?