[發明專利]基于DCT的HEVC快速幀內模式決策算法

在審

• 申請號: 201710632169.2
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107396130A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 劉昱;方誠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04N19/61
• 分類號: H04N19/61;H04N19/625;H04N19/176;H04N19/147;H04N19/11
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本發明涉及視頻編碼技術領域，特別是涉及一種HEVC快速幀內決策算法。

背景技術

視頻是指連續的圖像和伴隨的聲音信號的集合。在日常生活中，人們使用電腦在因特網上觀看電影視頻，通過電視觀看各個頻道的電視節目，通過攝像機，數碼相機，移動設備等拍攝視頻短片，通過攝像頭監控和采集某個場景的信息等。可見視頻已經滲入到人們生活的方方面面。人們可以通過欣賞視頻愉悅身心；可以通過視頻采集設備記錄有紀念意義的場景，方便永久保存；甚至可以調取監控拍攝的視頻文件，破獲刑事案件。視頻在人們的生活中發揮著重要的作用。

但是，對于一段原始的視頻文件，其數據量是十分龐大的。例如現在經常見到的720P的視頻，若它的幀率為25，位深度為24比特，在未經壓縮的情況下存儲1秒時間就需要約527MB的空間。這樣大的數據量給硬盤存儲空間和高效傳輸視頻文件提出了挑戰，技術上需要經過視頻壓縮技術來減少其數據量。隨著高清甚至超高清視頻的普及，已經流行了十幾年的視頻編碼標準在壓縮性能上有些力不從心。

為解決高清及超高清視頻信號數據量過大而引起的傳輸、存儲方面的問題，ISO/IEC和ITU-T成立了一個聯合協作團隊JCT-VC(JointCollaborativeTeamonVideoCoding視頻編碼聯合協作團隊)共同開發了HEVC標準，并于2013年1月26號正式成為國際標準。由于針對的是高分辨率視頻，HEVC的宏塊尺寸從其前代標準的16x16增大至64x64，并采用靈活的塊結構RQT(ResidualQuad-treeTransform)及采樣點自適應偏移方式提升性能，在計算難度增加不大的前提下，大大提升了壓縮性能，減少了數據量。新的HEVC標準與上一代的H.264相比，相同圖像質量下能節省50％的碼率同時壓縮率高一倍。HEVC最高可以支持7680×4320的分辨率。HEVC是當今新時代的最前沿的視頻編碼標準。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種基于DCT的HEVC快速幀內模式決策算法，對待預測塊的紋理方向利用DCT變換進行估計，并能快速地將其紋理方向與相應幀內預測模式匹配，直至得到待預測塊的最優幀內預測模式。

1.本發明的一種基于DCT的HEVC快速幀內模式決策算法，其特征在于，該算法包括以下步驟：

步驟一、輸入原始待預測塊，對原始待預測塊做DCT變換，提取出紋理特征信息，DCT變換公式如下：

其中，AC_u,v表示位于第i行第j列的DCT系數，u表示二維波的水平方向頻率，v為二維波的垂直方向頻率，C_u和C_v表示與u，v相關的參數，N表示方陣的大小，π表示圓周率；

步驟二、計算待預測塊紋理方向與水平方向的方向角θ，公式如下：

E_v、E_h分別表示原始待預測塊具有垂直或水平紋理特征的可能性，計算公式如下：

其中，F(u,v)為DCT系數；

并且，把此方向角區間離散化以對應匹配33種角度預測模式，各角度預測模式下對應各預測方向角度，表達公式如下：

步驟三、為彌補紋理計算方法所得紋理方向的誤差，構建起一個候選模式集CandiModeListForRMD；該模式集不僅包括紋理方向預測模式，還包括以該模式為中心的相鄰的M-1個角度預測模式；另外將DC模式和Planar模式被放入候選模式集中；

步驟四、使得候選模式集CandiModeListForRMD中的模式，即紋理方向預測模式和以該模式為中心的相鄰的M-1個角度預測模式共M個模式，進入粗略模式決策階段；粗略模式決策階段中程序會遍歷該候選模式集中的所有模式，得出各模式對應的代價值，選出前N個對應代價值最小的模式，放入候選模式集CandiModeListForRDO；

步驟五、將三個MPMs模式也放入候選模式集CandiModeListForRDO中，保證相鄰待預測塊的連續性和一致性；