[發明專利]基于紋理和鄰域劃分信息的VVC幀內快速CU劃分方法

在審

• 申請號: 202110969666.8
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN115714867A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 何小海;楊若蘭;熊淑華;趙則明;卿粼波;陳洪剛;王正勇
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H04N19/96
• 分類號: H04N19/96;H04N19/136;H04N19/176;H04N19/119;H04N19/593
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• 代理人: 暫無信息

本發明從VVC幀內CU劃分方式和紋理信息和其相鄰CU劃分方式之間存在相關性入手，公開了一種基于紋理和鄰域劃分信息的VVC幀內快速CU劃分方法。首先提取當前CU的紋理信息和相鄰CU劃分方式，然后根據尺寸將CU劃分為三類，利用紋理和鄰域信息提前跳過某些不必要的劃分方式，從而降低幀內預測的編碼時間。本發明公開的VVC幀內快速CU劃分方法，相比于VVC編碼標準，在不明顯降低壓縮編碼效率的前提下，明顯降低了VVC幀內編碼的時間復雜度。

技術領域

本發明涉及視頻編碼領域中的幀內編碼復雜度降低技術問題，尤其是涉及一種基于紋理和鄰域劃分信息的VVC幀內快速CU劃分方法。

背景技術

隨著5G技術的發展與普及，以及各種視頻平臺的興起，人們對高清視頻的需求不斷增長。現有的視頻編碼技術H.264/AVC和H.265/HEVC的壓縮能力已經無法滿足市場的需求。為了研究更加高效的視頻壓縮編碼技術，以支持未來一代的高分辨率視頻編碼標準，由MPEG和ITU聯合成立的JVET(joint video explore team)提出了新一代視頻壓縮編碼標準H.266/VVC。VVC與HEVC的整體編碼框架區別不大，而是在每個編碼模塊中引入了新的技術。在不影響視頻視覺質量的前提下，VVC編碼效率較HEVC提升了超過50％。而同時帶來的還有編碼時間的巨大提高，不利于實時通信。在CU劃分模塊，與HEVC的四叉樹劃分不同，VVC引入了多類型樹分塊模式，在四叉樹劃分的基礎上增加了二叉樹和三叉樹劃分(QTMT)，這意味著VVC中的CU不再只是正方形，而可以是正方形和長方形。更加靈活的分塊方式使得VVC能更加準確的預測編碼塊，減小預測誤差，以達到降低碼率的目的，但帶來的時間復雜度也是巨大的。同時，VVC中的幀內預測模式也在HEVC的35種模式的基礎上增加到了67種，這意味著時間復雜度也會進一步增加。因此，找到一種在不明顯降低視頻壓縮效率的視頻快速壓縮編碼算法是有必要的。

VVC中幀內CU的劃分方式與紋理信息具有相關性，在紋理比較均勻的區域，通常采用大尺寸的CU進行劃分，而在紋理比較豐富區域，通常采用較小尺寸的CU進行劃分。在VVC中增加了二叉樹和三叉樹劃分，都包括了垂直和水平兩個方向的劃分方式。而水平和垂直方向的劃分與紋理方向具有相關性，在紋理偏水平的區域，通常采用水平劃分，而在紋理偏垂直的方向，通常采用垂直劃分。此外，由于視頻序列每一幀中的圖像畫面大部分都是連續的，VVC中幀內CU的劃分方式與其相鄰CU的劃分方式之間也存在相關性。當相鄰CU被劃分為大尺寸塊時，當前CU也通常采用大尺寸作為最佳尺寸；當相鄰CU采用四叉樹、水平或垂直劃分時，當前CU也通常采用相同的劃分方式。

因此，我們可以利用這些相關性來提前跳過某些不必要的CU劃分方式，在不明顯影響幀內編碼的碼率和質量的前提下，減少幀內預測的時間復雜度。

發明內容

在VVC幀內CU劃分過程中，是對所有劃分方式進行遍歷，選出代價最小的一種作為最佳劃分方式。而VVC在HEVC的四叉樹劃分方式的基礎上，還增加了多類型樹劃分方式，即二叉樹和三叉樹劃分。而多類型樹還包含了水平和垂直兩個方向的劃分。這意味著VVC中的CU劃分方式更加復雜，需要遍歷的劃分方式更多，時間復雜度也提升了很多。而在實際的劃分過程中，CU的最佳劃分方式與紋理信息和其相鄰CU劃分方式都是具有較強的相關性的，但VVC并未利用這些相關性，而是直接遍歷所有劃分方式，因此增加了很多不必要的計算時間。

針對VVC幀內CU劃分時，CU劃分模式與其紋理信息和鄰域劃分信息具有相關性的特點，本發明旨在提出一種在不明顯降低VVC壓縮編碼效率的前提下，有效降低幀內預測復雜度的方法。該方法是在VVC幀內CU劃分時，通過提取當前CU的紋理信息和相鄰CU的劃分信息，來提前跳過某些不必要的劃分方式，以此來降低幀內CU劃分的復雜度，從而達到在不明顯影響視頻碼率和質量的前提下，降低幀內預測編碼的時間的目的。