[發(fā)明專利]基于多層次分類的HEVC快速幀間編碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910344082.4
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110049338B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 陸宇;黃旭東;黃曉峰;周洋;殷海兵
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04N19/503
• 分類號: H04N19/503;H04N19/119;H04N19/96;H04N19/147;H04N19/14;H04N19/30;H04N19/103
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發(fā)明公開了基于多層次分類的HEVC快速幀間編碼方法。本發(fā)明包括運用CU層次的分類樹、PU層次的分類樹和TU層次的分類樹實現(xiàn)HEVC快速幀間編碼，其內(nèi)容包括基于CU深度分類樹的快速CU劃分方法、基于幀間模式分類樹的快速PU選擇方法和基于TU深度分類樹的TU劃分方法。本發(fā)明利用了HEVC編碼過程中CU深度、PU模式和TU深度在時空上的相似性，減少了CU劃分的復雜度，簡化了幀間預測模式的選擇過程，同時利用TU的變換系數(shù)特征，降低了TU劃分的復雜度。

技術領域

本發(fā)明屬于視頻編碼技術領域，尤其涉及一種低復雜度的視頻快速幀間編碼方法。

背景技術

近年來，隨著高清甚至超高清視頻的大量出現(xiàn)，現(xiàn)有的存儲技術與網(wǎng)絡帶寬的發(fā)展遠遠不能滿足現(xiàn)階段對于超高清視頻的有效存儲與傳輸，因此對于視頻壓縮編碼的技術革新與發(fā)展始終沒有停止過。為了應對高清甚至超高清視頻的傳輸與存儲需求，國際電信聯(lián)盟通信標準化組織下的視頻編碼專家組以及國際電工委員會下的動態(tài)圖像專家組成立了視頻編碼聯(lián)合專家組研究制定出新一代的高效視頻編碼標準，在2013年完成了高效視頻編碼HEVC(High?Efficiency?Video?Coding)標準，也稱H.265。HEVC是繼H.264之后的新一代視頻編碼標準，它的主要目的是解決傳統(tǒng)H.264/MPEG-4AVC標準不能解決的高分辨率和并行處理問題，并在保持視頻主觀質(zhì)量的前提下節(jié)省30％～50％的碼率。為了編碼1080P、2K、4K甚至8K等高清及超高清視頻并降低他們傳輸?shù)谋忍芈剩琀EVC編碼器采用了靈活的四叉樹結(jié)構(gòu)、角度幀內(nèi)預測技術、非對稱幀間預測技術、先進的運動矢量預測、多幀運動補償預測等大量的新技術。

在編碼過程中，HEVC采用了靈活的塊劃分結(jié)構(gòu)，包括編碼單元(CU)、預測單元(PU)、變換單元(TU)。CU的尺寸有64×64，32×32、16×16、8×8，分別對應著劃分深度為0、1、2、3。其中64×64的CU被定義為編碼樹單元(CTU),采用四叉樹劃分結(jié)構(gòu)，每個CTU能夠遞歸的劃分成4個大小相等的CU，而每個CU又可以繼續(xù)劃分為4個大小相等的CU，直到最小的CU(8×8)。整個編碼過程中，HEVC會對所有CU，從深度0到深度3遍歷。對應于CU的劃分，TU也相應地可劃分為32×32、16×16、8×8、4×4四種深度，圖1表示了一個CTU中CU和TU的劃分情況。每個CU都有對應的PU和TU,PU是幀內(nèi)預測、幀間預測的基本單元。對于一個2N×2N的CU，幀間預測單元PU的劃分模式有八種：2N×2N(Merge/Skip)，2N×N，N×2N，N×N，2N×nU，2N×nD，nL×2N，nR×2N，其中2N×N，N×2N，N×N為對稱劃分(SMP),2N×nU，2N×nD，nL×2N，nR×2N為非對稱劃分(AMP)，如圖2所示。為了得到最佳的幀間預測模式，對于每個CU，都需要遍歷所有PU模式來獲得最佳幀間模式。HEVC的塊劃分和模式選擇方法在獲得較高壓縮性能的同時也引入了較高的編碼復雜度，不適用于實時編碼。因此如何在保證壓縮效率不被影響的同時優(yōu)化編碼模式，降低編碼復雜度，提高編碼速度，并保持原有的編碼質(zhì)量，是目前HEVC研究方向的熱點之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有HEVC視頻編碼復雜度高的缺點，提出一種基于多層次分類的HEVC快速幀間編碼方法，在保證編碼質(zhì)量的同時降低編碼復雜度。

本發(fā)明主要運用CU層次的分類樹、PU層次的分類樹和TU層次的分類樹實現(xiàn)HEVC快速幀間編碼，其內(nèi)容包括基于CU深度分類樹的快速CU劃分方法、基于幀間模式分類樹的快速PU選擇方法和基于TU深度分類樹的TU劃分方法。

基于CU深度分類樹的快速CU劃分方法是先計算當前幀CU與前一幀同位置的CU的相關特征，通過時域CU深度分類樹將CU劃分為幀間相似CU和非幀間相似CU兩類。分別運用時域CU深度分類樹和空域CU深度分類樹來實現(xiàn)CU的快速劃分。

基于幀間模式分類樹的快速PU選擇方法，利用當前CU與其空間相鄰CU的PU模式相關性，運用PU幀間模式分類樹實現(xiàn)PU的快速選擇。