[發(fā)明專利]基于圖像塊活動(dòng)性的屏幕內(nèi)容編碼幀間模式快速選擇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811051746.X
• 申請(qǐng)日: 2018-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN109151467B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李強(qiáng);宋劍霖;左靜;王海寧;明艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N19/103
• 分類號(hào): H04N19/103;H04N19/159;H04N19/176;H04N19/96
• 代理公司: 重慶市恒信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 陳棟梁

本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)一種基于圖像塊活動(dòng)性的屏幕內(nèi)容編碼幀間模式快速選擇方法，具體實(shí)施方法包括：利用編碼幀中當(dāng)前編碼單元每個(gè)像素點(diǎn)的亮度值，計(jì)算出當(dāng)前編碼單元的水平及豎直活動(dòng)性；通過比較水平及豎直活動(dòng)性大小，判斷出當(dāng)前編碼單元的水平及豎直紋理特征；利用得到的紋理特征，在當(dāng)前編碼單元中的不同部分對(duì)水平及豎直邊緣的位置進(jìn)行判斷，跳過幀間預(yù)測過程中不必要的預(yù)測單元?jiǎng)澐帜Ｊ剑瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)屏幕內(nèi)容編碼幀間預(yù)測模式的快速選擇。采用本發(fā)明能降低幀間編碼的計(jì)算復(fù)雜度，減小編碼時(shí)間，有利于屏幕內(nèi)容編碼在實(shí)時(shí)性要求較高場景下的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視頻編碼領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種屏幕內(nèi)容編碼幀間模式快速選擇方法。

背景技術(shù)

隨著高清以及超高清視頻應(yīng)用的不斷普及，大量的視頻數(shù)據(jù)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲(chǔ)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為了更好地對(duì)高清視頻進(jìn)行壓縮，ITU-T的VCEG和ISO/IEC聯(lián)合成立了視頻編碼聯(lián)合小組(Joint Collaborative Team on Video Coding，JCT-VC)，從2010年開始研究新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，并于2013年4月制定出了高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC(HighEfficiency Video Coding)。與上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC相比，HEVC加入了更先進(jìn)的編碼技術(shù)，如更靈活的編碼單元?jiǎng)澐郑嗟念A(yù)測方向等，使得其與H.264/AVC在獲得相同視頻圖像質(zhì)量條件下，碼率降低了50％，但大大增加了視頻編碼端的計(jì)算復(fù)雜度。

與H.264/AVC類似，HEVC仍然采用混合編碼的結(jié)構(gòu)，但對(duì)編碼單元(CU)、預(yù)測單元(PU)和變換單元(TU)采用靈活的四叉樹劃分以提高編碼效率。在HEVC中，一幀圖像首先會(huì)被分成一系列大小為64×64的編碼樹單元(CTU)。對(duì)CTU采用可遞歸的深度劃分，每次劃分為4個(gè)相同大小的正方形。編碼單元CU的最大尺寸為64×64，最小尺寸為8×8，如圖2所示。同時(shí)，每一個(gè)編碼單元CU可以被對(duì)稱以及非對(duì)稱地劃分為1個(gè)、2個(gè)或者4個(gè)預(yù)測單元PU。在幀間預(yù)測過程中有8種PU劃分方式可供選擇，劃分可以是對(duì)稱的，也可以是非對(duì)稱的，如圖3所示。

幀間預(yù)測編碼目的是去除視頻幀時(shí)域的冗余信息。當(dāng)前幀以前一幀為參考幀，在參考幀中搜索當(dāng)前幀每個(gè)編碼塊的最佳匹配塊，對(duì)編碼塊與匹配塊相減得到的殘差信息進(jìn)行變換、量化和熵編碼，以實(shí)現(xiàn)視頻的壓縮編碼。幀間預(yù)測編碼是編碼器耗時(shí)最多的一個(gè)模塊，要想實(shí)現(xiàn)視頻編碼加速，就必須大幅度減小幀間預(yù)測編碼的計(jì)算量。

對(duì)于由攝像頭捕捉的自然內(nèi)容(Natural Content)視頻圖像，HEVC具有顯著的壓縮性能。但對(duì)于由電子設(shè)備生成的圖像以及視頻，即屏幕內(nèi)容(Screen Content)，HEVC的壓縮效果就顯得有些差強(qiáng)人意。屏幕內(nèi)容是目前一種非常流行的視頻形式，被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)多媒體會(huì)議、無線演示、遠(yuǎn)程教育等場景中。為了更好地壓縮屏幕內(nèi)容，JCT-VC在2014年制定出了屏幕內(nèi)容編碼(Screen Content Coding,SCC)標(biāo)準(zhǔn)，SCC不僅繼承了HEVC的編碼技術(shù)，而且增加了多種新型編碼技術(shù)，如幀內(nèi)塊復(fù)制(IntraBlock Copy,IBC)模式，調(diào)色板(Palette Mode,PLT)模式等，對(duì)屏幕內(nèi)容進(jìn)行高效的壓縮。

SCC預(yù)測模式流程圖如圖4所示。在編碼過程中，每一個(gè)CTU會(huì)根據(jù)當(dāng)前編碼單元的內(nèi)容自適應(yīng)地選擇最合適的CU、PU和TU的組合方式，而這種自適應(yīng)主要是通過計(jì)算當(dāng)前編碼樹單元CTU內(nèi)所有組合方式的失真情況及其所耗費(fèi)的碼率的加權(quán)來實(shí)現(xiàn)的，即率失真優(yōu)化(RDO)。編碼器會(huì)按順序遍歷每一種模式，并將率失真值最小的預(yù)測模式作為最佳預(yù)測模式。一個(gè)64×64大小的CTU，如果一直劃分到8×8大小的最小CU，會(huì)形成1+4+4×4+4×4×4＝85個(gè)CU。而對(duì)每一個(gè)CU，編碼器都會(huì)執(zhí)行如圖4所示的編碼流程，直至選出最佳的CU、PU、TU的組合方式。由此可見，在計(jì)算復(fù)雜度本就相當(dāng)高的HEVC編碼基礎(chǔ)上，新增加的SCC預(yù)測工具又進(jìn)一步加大了計(jì)算復(fù)雜度，編碼時(shí)間也隨之增長。這不利于屏幕內(nèi)容編碼在實(shí)時(shí)性要求較高場合下的應(yīng)用與普及。

發(fā)明內(nèi)容