[發明專利]一種基于圖像主紋理強度的單元劃分和預測模型選擇的視頻編碼方法

在審

• 申請號: 202110359590.7
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113099224A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 曹俊
• 申請（專利權）人: 江蘇允博信息科技有限公司
• 主分類號: H04N19/11
• 分類號: H04N19/11;H04N19/119;H04N19/147;H04N19/593;H04N19/96
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本發明涉及多媒體視頻技術領域，且公開了一種基于圖像主紋理強度的單元劃分和預測模型選擇的視頻編碼方法，包括幀內CU編碼，幀內CU編碼包括幀內劃分和幀內預測，所述幀內劃分即首先確認當前CU劃分深度D，如果DDmin?1時，跳過率失真代價計算，繼續向下劃分D＝D+1，如果當前CU劃分深度D不是DDmin?1時，使用算法DDmin+1進行計算，當DDmin+1成立，中止劃分，當前深度D為最佳深度，當DDmin+1不成立本發明，通過以白天道路監控視頻，黑夜道路監控視頻，白天行車記錄儀視頻，黑夜行車記錄儀四類視頻做測試對比，視頻參數均為1080P@25FPS。經過測試后，新算法的提出能夠在保證視頻質量幾乎無損下(ΔP＝0.05dB)，計算復雜度即編碼時間得到明顯下降(ΔT＝36.4％)。

技術領域

本發明涉及多媒體視頻技術領域，具體為一種基于圖像主紋理強度的單元劃分和預測模型選擇的視頻編碼方法。

背景技術

隨著多媒體數字視頻應用的不斷發展和人們對視頻云計算需求的不斷提高，原始視頻信源的數據量以使現有傳輸網絡帶寬和存儲資源無法承受。因而，視頻信號的壓縮已成為目前國內外學術研究和工業應用的熱點之一。近十幾年高清視頻以及超高清的廣泛流行，高清視頻的巨大信息量給通信網絡帶來了急劇增長的數據傳輸壓力，也給高清視頻的繼續發展造成了不利影響。

VCEG和MPEG組織組成的JCT-VC在2010年1月正式收集下一代視頻編碼標準的提案(CFP)，在H.264的基礎上推出了新的視頻編碼標準，并稱之為高效視頻編碼標準HEVC/H.265。與現在標準H.264相比，HEVC/H.265能夠在相同的圖像質量的前提下實現編碼比特率降低50％，從而能夠更好地適應各種不同的網絡環境。

視頻編碼的流程主要分為預測、變換、量化、熵編碼四個步驟，其中預測主要分為幀內預測和幀間預測，如圖4。視頻編碼的幀內預測是指利用視頻空間域的相關性，使用當前圖像已編碼的像素塊預測當前像素塊，以達到去除視頻空域冗余的目的。

為了進一步改善幀內預測編碼效率，H.265/HEVC相比于H.264采用了更多的幀內預測模式和更大的編碼單元。H.265的編碼結構定義了3種塊：編碼塊CU、預測塊PU和變換塊TU。HEVC采用靈活的四叉樹劃分結構對當前CU按遞歸的方式進行劃分，CU的劃分深度為0～3共4個深度級，其劃分尺寸也對應從64×64到8×8進行變化，如圖2。

在CU遞歸劃分的過程中，一個大小的CU需要進行多次迭代劃分和率失真代價(RDCost)計算來獲得當前CU的最佳劃分深度，因此CU遞歸劃分過程將增加幀內預測編碼復雜度。通常來說圖像紋理平坦的區域采用大尺寸進行編碼以節省傳輸開銷；圖像紋理豐富的區域采用小尺寸進行編碼實現更加精確預測。

由于H.265靈活的塊劃分結構，幀內預測編碼的效率得到了進一步提高。除了塊劃分結構上的區別，比起只有9種幀內預測模式的H.264標準，H.265/HEVC提供了35種幀內預測模式，其中包含33種角度預測模式和2種特殊模式，即Planar模式和DC模式，這2種模式通常用于預測平滑的像素塊。對于當前的CU，為了得到其最優的預測模式，需要分別計算35種預測模式下的率失真代價，然后選擇率失真代價最小的模式作為當前CU的最優預測模式。如果當前塊尺寸大于8×8，還需要將其進一步劃分為4個子塊，然后對這4個子塊分別進行預測，最后將4個子塊的率失真代價之和與大塊的率失真代價比較，選擇較小的率失真代價所對應的劃分結構作為最優劃分。以此類推，完成整個劃分層次的遍歷，最后得出劃分結構與預測模式的最優組合。

整個視頻編碼過程幀內預測模式選擇的計算復雜度極高，顯然這種遍歷計算過程使得編碼端的計算復雜度非常高，進行視頻壓縮所消耗的編碼時間較長，無法滿足日益增長的實時性視頻壓縮需求。由此可見，HEVC的幀內預測過程引入了大量運算復雜度，如何有效降低編碼器的運算量成為目前亟待解決的問題。

發明內容

(一)解決的技術問題