[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于Merge技術(shù)運(yùn)動(dòng)矢量的幀間模式快速選擇方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710762301.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107396102B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張昊;符婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04N19/109
• 分類(lèi)號(hào): H04N19/109;H04N19/147;H04N19/503
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于Merge技術(shù)運(yùn)動(dòng)矢量的幀間模式快速選擇方法及裝置，該方法通過(guò)當(dāng)前編碼單元CU的運(yùn)動(dòng)矢量MV投影到參考幀，從而找到參考幀中對(duì)應(yīng)當(dāng)前CU的投影塊，利用兩者者在預(yù)測(cè)模式上的相關(guān)性，利用投影塊的特征決定是否跳過(guò)當(dāng)前CU是否跳過(guò)運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g模式；相較于現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)已知的投影塊的信息，來(lái)對(duì)當(dāng)前編碼單元進(jìn)行預(yù)測(cè)，降低了視頻編碼器的幀間預(yù)測(cè)計(jì)算復(fù)雜度，減少了編碼時(shí)間，提高了編碼效率；且本發(fā)明算法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，可方便地投入實(shí)際應(yīng)用。

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Merge技術(shù)運(yùn)動(dòng)矢量的幀間模式快速選擇方法及裝置。

背景技術(shù)

在編碼框架中，預(yù)測(cè)編碼是視頻編碼的核心技術(shù)之一，預(yù)測(cè)編碼又分為幀內(nèi)預(yù)測(cè)和幀間預(yù)測(cè)。幀內(nèi)預(yù)測(cè)是根據(jù)視頻圖像的空間相關(guān)性，利用圖像內(nèi)已編碼的鄰近像素預(yù)測(cè)當(dāng)前像素。幀間編碼是根據(jù)視頻圖像的時(shí)間相關(guān)性，利用已編碼圖像預(yù)測(cè)待編碼圖像。經(jīng)過(guò)幀內(nèi)和幀間預(yù)測(cè)，編碼器可以消除視頻的時(shí)空相關(guān)性，對(duì)預(yù)測(cè)后的殘差而不是原始像素值進(jìn)行變換、量化、熵編碼，由此大幅提高編碼效率。

目前主要的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)幀間預(yù)測(cè)部分都采用了基于塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。其主要原理是為當(dāng)前圖像的每個(gè)像素塊在之前已編碼圖像中尋找一個(gè)最佳匹配塊，該過(guò)程稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)估計(jì)。其中用于預(yù)測(cè)的圖像稱(chēng)為參考圖像，參考?jí)K到當(dāng)前像素塊的位移稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)矢量，當(dāng)前塊與參考?jí)K的差值稱(chēng)為預(yù)測(cè)殘差。由于視頻圖像序列的連續(xù)性，通常運(yùn)動(dòng)矢量在空間和時(shí)間上也存在一定的相關(guān)性，同理，利用空間或時(shí)間上相鄰的運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)當(dāng)前塊運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行預(yù)測(cè)，僅對(duì)預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行編碼，也能大幅節(jié)省運(yùn)動(dòng)矢量的編碼比特?cái)?shù)。這種預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的技術(shù)稱(chēng)為Merge。

2013年，ITU-T的VCEG(視頻編碼專(zhuān)家組)和ISO/IEC的MPEG(動(dòng)態(tài)圖像專(zhuān)家組)聯(lián)合推出了HEVC(高效視頻編碼)視頻壓縮方案。自2016年始，VCEG和MPEG開(kāi)始研究新一代視頻編碼器，并成立了一個(gè)專(zhuān)家小組——JVET(聯(lián)合視頻研究小組)，旨在進(jìn)一步提升HEVC的壓縮率。新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)是在HEVC的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，二者在幀間預(yù)測(cè)過(guò)程中都采用了Merge技術(shù)，不同的是，新一代視頻的Merge模式有三種：基于仿射變換的Affine Merge模式、基于模板匹配的FRUC Merge模式以及基于時(shí)空相關(guān)性的2Nx2N Merge模式。這些模式的應(yīng)用提高了編碼器的壓縮性能，也大大增加了編碼時(shí)間，影響了標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)速度和應(yīng)用價(jià)值。在關(guān)于新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的第三次會(huì)議上就有提案指出這種弊端，并請(qǐng)求對(duì)其復(fù)雜度采取行動(dòng)。

新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在做幀間預(yù)測(cè)時(shí)步驟如下：

步驟一：先做Affine Merge模式，即仿射運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)，保存其率失真代價(jià)以及預(yù)測(cè)信息，并將當(dāng)前最佳模式置為Affine Merge模式，；

步驟二：再做2Nx2N Merge模式，即普通運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)，若該模式的率失真代價(jià)小于Affine Merge模式的率失真代價(jià)，則將最佳模式置為2Nx2N Merge模式并保存其率失真代價(jià)以及預(yù)測(cè)信息；

步驟三：然后做FRUC Merge模式，即基于模板匹配的運(yùn)動(dòng)矢量生成，若該模式的率失真代價(jià)小于當(dāng)前最佳模式的率失真代價(jià)，則將最佳模式置為FRUC Merge模式并保存其率失真代價(jià)以及預(yù)測(cè)信息。以上三種模式均屬于Merge模式；

步驟四：接著做運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)模式，該模式通過(guò)運(yùn)動(dòng)搜索找出參考幀中的匹配塊得出運(yùn)動(dòng)矢量和預(yù)測(cè)殘差，因此耗時(shí)較多。

若該模式的率失真代價(jià)小于當(dāng)前最佳模式的率失真代價(jià)，則將最佳模式置為運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)模式并保存其率失真代價(jià)以及預(yù)測(cè)信息。

其中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g模式的編碼時(shí)間占總編碼時(shí)間的41％，因此，如果能在運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償之前就預(yù)測(cè)出最佳幀間模式是三種Merge模式中的一種從而跳過(guò)運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償則將減少大量編碼時(shí)間。