[發明專利]一種HEVC幀內預測編碼單元快速選擇方法

在審

• 申請號: 201611027060.8
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106657999A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 陳潔;周圓;張業達;毛愛玲;侯春萍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04N19/105
• 分類號: H04N19/105;H04N19/176;H04N19/50;H04N19/567
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 李林娟

技術領域

本發明涉及視頻編解碼領域，尤其涉及一種HEVC幀內預測編碼單元(Coding Unit,CU)快速選擇方法，該方法用于降低視頻編碼的復雜度。

背景技術

近年來，人們對于視頻的質量要求越來越高，因此如何有效地壓縮視頻成為當前研究的重點。高效率視頻編碼(HEVC)是一種新的編碼壓縮標準，作為H.264/AVC(高級視頻編碼)編碼技術的繼任者，HEVC提供了更好地性能、以及支持更高地分辨率。

然而，HEVC編碼的復雜度也在急劇增加。編碼復雜度增加的其中一個主要原因為不同于H.264/AVC的固定尺寸的編碼單元，HEVC的編碼單元是多尺寸的，因此如何快速地進行幀內預測單元的選擇成為視頻壓縮編碼領域一項重要的研究方向。

發明內容

本發明提供了一種HEVC幀內預測編碼單元快速選擇方法，本發明針對于幀內預測模式中編碼單元的快速選擇，提出了一種基于圖像紋理復雜度的CU模式選擇算法，有效地降低了幀內編碼所需的時間，詳見下文描述：

一種HEVC幀內預測編碼單元快速選擇方法，所述方法包括以下步驟：

首先從圖像紋理復雜度的特點出發，獲取圖像紋理復雜度與CU塊尺寸之間的關系；

將圖像紋理復雜度作為K-means聚類算法的輸入向量；

將HEVC原有的幀內算法與k-means聚類方法相結合，最終實現CU塊的劃分。

其中，所述獲取圖像紋理復雜度與CU塊尺寸之間的關系的步驟具體為：

利用CU塊的方差值代表像素間的差異，表示視頻圖像的紋理復雜度。

其中，所述將HEVC原有的幀內算法與k-means聚類方法相結合，最終實現CU塊的劃分的步驟具體為：

通過K-means聚類算法、獲得不同尺寸CU塊的聚類中心；

計算當前CTU塊的圖像紋理復雜度；根據CTU塊的方差和歐氏距離對當前CU塊進行劃分；

利用當前CTU的方差得到其所處的尺寸的范圍，在此范圍內進行率失真代價計算，從而降低塊劃分的復雜度；完成CTU的塊劃分。

其中，所述通過K-means聚類算法、獲得不同尺寸CU塊的聚類中心的步驟具體為：

從過濾后的數據中隨機選取4個方差值作為K-means聚類算法的最初聚類中心點；

遍歷除4個最初聚類中心點以外的其他所有可用的方差值，根據最小距離的原則，尋找出每個方差所滿足的聚類中心點，并將該方差值加入到此聚類中心所處的聚類中；

計算每個聚類中方差的平均值，將該值選作為聚類的新的中心點，直到連續兩次所獲得的距離中心相同為止。

本發明提供的技術方案的有益效果是：本方法在現有的K-means聚類算法的基礎上，結合幀內預測算法，提出更好的幀內編碼單元劃分的方法，在視頻質量幾乎不降低的情況下，實現視頻編碼復雜度的降低，滿足了實際應用中的需要。

附圖說明

圖1為一種HEVC幀內預測編碼單元快速選擇方法的流程圖；

圖2為測試序列CU塊劃分結果(QP＝27)的示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例1

本發明實施例提供了一種HEVC幀內預測編碼單元快速選擇方法，參見圖1，該選擇方法包括以下步驟：

101：首先從圖像紋理復雜度的特點出發，獲取圖像紋理復雜度與CU塊尺寸之間的關系；

102：將圖像紋理復雜度作為K-means聚類算法的輸入向量；

103：將HEVC原有的幀內算法與k-means聚類方法相結合，最終實現CU塊的劃分。

綜上所述，本方法在現有的K-means聚類算法的基礎上，結合幀內預測算法，提出更好的幀內編碼單元劃分的方法，在視頻質量幾乎不降低的情況下，實現視頻編碼復雜度的降低，滿足了實際應用中的需要。

實施例2

下面結合具體的計算公式、例子對實施例1中的方案進行詳細介紹，詳見下文描述：

201：對每一個視頻測試序列進行塊劃分，獲取CU塊的劃分結果；

其中，為了驗證圖像的紋理復雜度與CU塊的尺寸之間的關系，對一個視頻測試序列進行塊劃分，得到CU塊的劃分結果，如圖2所示。

從圖2中可以看出墻壁等區域基本采用64×64和32×32尺寸的CU塊，這些區域的紋理比較平坦且像素間的差距較小；而羽毛和眼睛等區域的紋理較為復雜，基本采用了16×16和8×8尺寸的CU塊。