[發(fā)明專利]一種基于決策樹的HEVC屏幕內(nèi)容幀內(nèi)快速編碼算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811020497.8
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109040764B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃勝;司朋濤;肖傲;李萌芳;袁建國
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04N19/96
• 分類號: H04N19/96;H04N19/593;H04N19/105;H04N19/176
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 王海軍

本發(fā)明提出一種基于決策樹的HEVC屏幕內(nèi)容幀內(nèi)快速編碼算法，屬于視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域。該算法包括：1)提取有效的特征值；2)生成原始數(shù)據(jù)集作為訓(xùn)練集，在此基礎(chǔ)上加以訓(xùn)練完成決策樹，包括CU決策樹和PU決策樹；3)將圖像分割為若干個CTU,在執(zhí)行幀內(nèi)編碼過程中，判斷當(dāng)前CU是否為邊界CTU，如果是則執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)算法完成編碼，否則進行步驟4)；4)執(zhí)行快速編碼，即在一定深度的決策樹中，通過對該層的特征值的計算完成當(dāng)前CU的劃分與PU模式的選擇。本發(fā)明通過決策樹做判決的算法通過減少CU深度和PU的模式遍歷而降低編碼復(fù)雜度。最終保證在碼率和峰值信噪比基本不變的情況下，有效減少編碼時間，達到快速幀內(nèi)編碼的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于決策樹的HEVC屏幕內(nèi)容幀內(nèi)快速編碼算法。

背景技術(shù)

近幾年，隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動端智能設(shè)備的快速發(fā)展，多媒體視頻應(yīng)用產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)約占人類通訊數(shù)據(jù)量的80％。思科Cisco預(yù)期至2019年，移動視頻數(shù)據(jù)將占設(shè)備數(shù)據(jù)通信總量的72％以上。盡管近年來網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲能力增加迅速，但是也遠不能滿足人們對于存儲和傳輸高分辨率視頻的要求。面對如此大量的數(shù)據(jù)和即時視頻通信的嚴格要求，高效快速的視頻編碼技術(shù)的改善顯得尤為重要。

視頻快速編碼算法是編碼視頻的重要技術(shù)手段，是視頻穩(wěn)定傳輸和高效存儲的重要保障。就目前來講，隨著云計算、遠程桌面和無線顯示技術(shù)的發(fā)展，如何在低碼率的情況下使屏幕圖像在電腦屏幕、手機屏幕、電視機屏幕和其它客戶端上高質(zhì)量地顯示，吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。視頻快速編碼算法的研究成為了現(xiàn)今視頻編碼的一個研究熱點，基于HEVC(High Efficiency Video Coding，一種新的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn))的屏幕內(nèi)容編碼(Screen Content Coding，SCC)快速算法的研究也得到了進一步的重視和發(fā)展。

另外，產(chǎn)業(yè)界數(shù)據(jù)量的爆炸式增長促進了機器學(xué)習(xí)的發(fā)展。通過機器學(xué)習(xí)對數(shù)據(jù)進行深入歸納、分析，從而獲取新的、規(guī)律性的信息和知識來輔助決策的方法越來越受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。現(xiàn)今，基于四叉樹結(jié)構(gòu)的視頻編碼算法在編碼過程中存在大量的計算冗余。在算法優(yōu)化過程中，減少這種計算冗余將可以有效節(jié)約編碼時間。同機器學(xué)習(xí)中的一些分類算法相比較，視頻編碼中的一些CU(編碼單元)塊劃分以及PU(預(yù)測單元)模式選擇的過程與機器學(xué)習(xí)中的分類思想十分相似。有效的利用機器學(xué)習(xí)算法進行視頻編解碼將有助于視頻編碼技術(shù)的發(fā)展。

為有效的降低HEVC SCC幀內(nèi)編碼復(fù)雜度，減少編碼時間，人們已經(jīng)進行了大量的研究工作。文獻《Hash based fast local search for Intra Block Copy(IntraBC)modein HEVC screen content coding》中提出了基于哈希塊匹配的快速搜索算法以降低編碼復(fù)雜度。文獻《Fast HEVC screen content coding by skipping unnecessary checkingof intra block copy mode based on CU activity and gradient》利用梯度的自適應(yīng)雙閾值設(shè)置的方法跳過不必要的PU模式檢測減少編碼時間。在文獻《Content based modeand depth skipping with Sharp and Directional Edges for intra prediction inScreen Content Coding》中，通過判斷是否具有水平垂直的邊緣檢測的方法來判定，減少PU候選模式檢測數(shù)。

這些傳統(tǒng)的快速算法雖然能夠有效的減少編碼時間，但大部分都具有局限性，不能針對所有的視頻類型都能做到很好的復(fù)雜度降低，且許多閾值的設(shè)定都利用經(jīng)驗性的實驗結(jié)果來確定。本次提出的快速算法使用機器學(xué)習(xí)的決策樹模型，方便簡單，且能有效挖掘視頻特征信息，無差別的分析視頻特性，有效的降低編碼復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容