[發明專利]基于運動矢量敏感度的深度預測方法

有效

• 申請號: 201910313621.8
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110035285B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 張昊;李誠;周搏;王劍光;牟凡;馬學睿;杜忠澤;江滔
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04N19/103
• 分類號: H04N19/103;H04N19/124;H04N19/159;H04N19/51;H04N19/70;H04N19/96
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發明提供了基于運動矢量敏感度的深度預測方法。本發明的方法與原始x265比較，編碼時間相比x265的算法可以減少編碼器編碼時長17.56％，而BDBR僅增加了約1.75％，BDPSNR減少了0.05dB，本發明的方法在視頻質量不降低的前提下，優化了預測單元模式選擇的過程，有效提高了編碼速度。在減少了編碼算法復雜度的同時，以較小的質量損失實現了大幅提升視頻編碼速度，在視頻編碼領域具有良好的實用性。

技術領域

本發明屬于視頻編碼解碼技術領域，具體涉及基于運動矢量敏感度的深度預測方法。

背景技術

連續的視頻圖像之間存在相關性，即存在信息冗余，如果能夠將冗余信息消除，就能大幅降低視頻信號的數據量，進而實現視頻數據的壓縮。同一幅圖像的物體和背景等區域存在相關性，即空間冗余。相同的場景下，相鄰視頻圖像紋理和內容變動較小，這種圖像之間的相似稱為時間冗余。信息論中，根據像素的信息熵分配具體的比特數，從而表示該像素攜帶的信息量，然而在實際的圖像中，很難直觀的獲取每個像素點的信息熵，一般都是用相等的比特數來表示所有的像素點，如8bits圖像即每個像素點用8個比特位表示，對于像素值比較小的位置，這種表示方法就會存在信息熵冗余。

視頻編碼，就是指通過一些壓縮的手段，將視頻信號的文件轉換成另一種文件格式，從而使得在信號傳輸過程中，減少帶寬的使用，使其高效的傳播。由于未經處理的原始視頻信號所攜帶的信息量很大，對實際的傳輸和存儲系統要求比較高，因此原始的視頻信號必須經過壓縮和處理才能出現在人們的實際生活中。

高效率視頻編碼(High Efficiency Video Coding，簡稱HEVC)是一種新的視頻壓縮標準。HEVC在性能上相較于H.264更加優秀，在同等視頻質量下其壓縮率可達到H.264的2倍。電影、動畫片等視頻經HEVC視頻壓縮后，手機用戶觀看在線視頻不僅流量耗費大大減少，且下載速度會更快，畫質基本不會受到影響，即使在線觀看也會更流暢，不易卡機。HEVC編碼標準中，為了提高壓縮比，一幅輸入圖像首先被劃分為預定義大小的圖像塊，簡稱編碼樹單元(Coding Tree Unit，簡稱CTU)。每個CTU可以由幾個編碼單元(Coding Unit，簡稱CU)組成，CU存在8×8、16×16、32×32、64×64的亮度樣本和對應色度樣本，顏色是由亮度和色度共同表示的。CU還可以分解為更小的預測單元(Prediction Unit，簡稱PU)和變換單元(Trasform Unit，簡稱TU)，使編碼、預測和變換得到更好的處理。HEVC模式選擇的耗時占整個編碼時間的60～70％。HEVC的幀內模式選擇方向由H.264/AVC的9種模式擴展為35種。同時HEVC還引入了高級運動向量預測(Advance Motion Vector Prediction，簡稱AMVP)、Merge模式及基于Merge模式的Skip模式、樣點自適應補償(Sample Adaptive Offset，簡稱SAO)等技術。HEVC編碼標準中，一個編碼樹單元可以由幾層編碼單元組成，每層編碼單元又可以分成多個編碼子單元。因此，在進行模式選擇時，需要遍歷多達85個編碼單元。每個編碼單元都有多個幀間和幀內預測模式，并要對每種模式進行變換和量化操作，計算每步操作的率失true代價，這個過程的計算量非常大。視頻編碼的根本是為了減少單位耗材內的比特數，把多余的信息摘除掉。目前，視頻編碼研究人員主要使用三種高性能模型：網絡失true方式、基于全局的運動估計法和高階塊匹配法。

網絡失true方法所采取的措施是匹配網絡，它將預測幀分成小格柵組，然后通過移動網格檢查點使圖像失true。以這種方式，可以實現更加先進的匹配精度，并且還不會產生阻塞效應。而且，這種網絡和傳輸一一對應的方式所需要的運動矢量相對來說也非常小。然而網絡控制點不僅在網絡上運行，一旦它成為檢查點，發生變化時，相關網絡將受到影響。也就是說，相鄰網絡之間的移動向量是連續的，因此有必要同時匹配多個相關網絡來評估移動。確定最佳控制點將成為必要條件，這很復雜。