[發(fā)明專利]基于局部亮度補償LIC的快速幀間編碼模式選擇方法及裝置

有效

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• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107147911B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張昊;牟凡
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H04N19/147
• 分類號: H04N19/147;H04N19/109;H04N19/186
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發(fā)明公開了一種基于局部亮度補償LIC的快速幀間編碼模式選擇方法及裝置，該方案通過視頻的當(dāng)前編碼單元CU與參考幀匹配CU的直方圖獲得視頻序列的亮度變化特征和時空相關(guān)性提前預(yù)判出無需進行LIC的編碼塊，跳過不必要且耗時的LIC選擇過程，降低編碼的計算復(fù)雜度，減少編碼時間；本發(fā)明簡單易行，有利于新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視頻編碼領(lǐng)域，特別涉及一種基于局部亮度補償LIC的快速幀間編碼模式選擇方法及裝置。

背景技術(shù)

LIC(Local Illumination Compensation)是一種用于圖像亮度變化的線性模型，使用縮放因子a和偏移b對原像素進行亮度補償，并且針對每個幀間編碼單元(CU)自適應(yīng)地啟用或禁用。最近，新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定引入了大量的新型編碼工具，LIC技術(shù)則是其中之一。

近年來，隨著高清、超高清視頻(分辨率達4K×2K、8K×4K)應(yīng)用逐步走進人們的視野，視頻壓縮技術(shù)受到了巨大的挑戰(zhàn)，視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)體系也得到了迅猛發(fā)展，此外，各式各樣的視頻應(yīng)用也隨著網(wǎng)絡(luò)和存儲技術(shù)的發(fā)展不斷涌現(xiàn)，如今，數(shù)字視頻廣播、移動無線視頻、遠程檢測、醫(yī)學(xué)成像和便攜攝影等，都已走進人們的生活，大眾對于視頻質(zhì)量的要求也越來越高，因此，視頻應(yīng)用的多樣化和高清化趨勢對于比H.265/HEVC編碼效率更高的下一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)提出了更強烈的要求。正是在這樣的背景下，ITU-T VCEG的VCEG(視頻編碼專家組)和ISO/IEC的MPEG(動態(tài)圖像專家組)于2016年成立了視頻編碼探究聯(lián)合小組JVET(Joint Video Exploration Team)，旨在探討新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)和制定。

新一代的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)依舊采用混合編碼框架，包括變換、量化、熵編碼、幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測以及環(huán)路濾波等模塊，但是，為了提高視頻壓縮率，該標(biāo)準(zhǔn)采用QTBT(Quadtreeplus binary tree)的劃分結(jié)構(gòu)，取代了HEVC的四叉樹劃分。在QTBT結(jié)構(gòu)下，去掉了多種劃分類型如CU、PU和TU分離觀念，支持更彈性的CU劃分類型來更好的匹配視頻數(shù)據(jù)的局部特征，同時在各個模塊引入了一系列相當(dāng)耗時的新型編碼工具，例如基于Affine的merge技術(shù)，基于FRUC的merge技術(shù)，局部亮度補償技術(shù)，簡稱LIC(Local IlluminationCompensation)等，這些提高壓縮率的改進大幅度提高了編碼器的計算復(fù)雜度，不利于新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化推廣。因此，在保證視頻主觀質(zhì)量下降可忽略不計的情況下優(yōu)化編碼器并減少編碼時間是視頻編解碼領(lǐng)域亟待研究和解決的問題之一。

新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)引入的LIC技術(shù)主要通過圖像亮度變化特征和率失真函數(shù)判斷當(dāng)前編碼塊是否進行布局亮度補償。主要分為兩個步驟，第一步，若當(dāng)前幀與其參考幀之間沒有明顯的亮度變化時，則整個幀均不進行LIC。為了識別這種情況，編碼器在圖像進行編碼之前計算出當(dāng)前幀與參考幀之間的直方圖差，若所有像素值的差之和小于給定的閾值，則無需對當(dāng)前幀進行LIC；否則，對當(dāng)前幀進行LIC；

在幀間預(yù)測過程中，編碼器會對2Nx2N、FRUC merge、IMV 2Nx2N這三種模式進行無LIC和有LIC兩次操作，通過比較率失真函數(shù)RD Cost選擇當(dāng)前編碼塊的LIC模式(是或否)，若是，則通過使用當(dāng)前CU塊及其參考塊的相鄰樣本，采用最小二乘法計算出參數(shù)a和b。更具體地說，如圖1所示，使用參考塊和當(dāng)前塊的相鄰像素的1/2下采樣點進行計算，獲取LIC參數(shù)并對當(dāng)前塊所有像素點進行補償再進行幀間預(yù)測。否則，無需補償而直接進行幀間預(yù)測即可。

通過對新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的參考軟件JEM的測試分析發(fā)現(xiàn)，在Lowdelay配置下，LIC技術(shù)的編碼時間占總編碼時間的30％～35％，因此，如果能通過相關(guān)信息提前預(yù)測出是否進行LIC模式，從而避免不必要的判斷選擇過程將大大提高新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的編碼效率。

發(fā)明內(nèi)容