[發明專利]VVC仿射運動估計快速計算方法

有效

• 申請號: 202210807687.4
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115190299B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 鐘煜城;牛偉宏;黃曉峰;吳欣怡;林旭南;陳丹;崔燕
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04N19/124
• 分類號: H04N19/124;H04N19/52;H04N19/61;H04N19/13;H04N19/192
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針對在VVC加入AME使得計算復雜度急劇提升的問題，本發明主要從三個角度對VVC中的AME進行加速。首先，考慮到AME的迭代次數過多，提出了一種自適應迭代次數公式，該公式可以很大程度地削減迭代次數；其次，對AME里的三種MV精度進行刪減優化，主要是對一些高精度MV的AME進行跳過；最后，在與其他模式進行比較時，率失真代價的計算過于繁瑣，采用較粗略的絕對變換誤差和代價來進行決策。

技術領域

本發明涉及視頻編碼領域，具體涉及降低編碼器的復雜度的VVC仿射運動估計快速計算方法。

背景技術

視頻編碼領域發展飛速，從20世紀90年代至今，視頻編碼標準已經基于初代的H.261衍生出了許多新標準。21世紀初，我國自主研發的高級視頻編碼標準(AdvancedVideo Coding Standard，AVS)投入使用。截至今天，我國自主研發的視頻編碼標準已經發展到了AVS3，對標國際上最新的通用視頻編碼(Versatile Video Coding，VVC)。這種最新的視頻編碼標準相比上一代的高效視頻編碼(High Efficiency Video Coding，HEVC)/AVS2，壓縮效率可以提升50％，這對于存儲4K、8K乃至更高分辨率的視頻提供了巨大便利。

如此高的壓縮率不是憑空就得到的，是用極高的計算復雜度的代價換來的。從幀內預測、幀間預測、變換、量化、熵編碼乃至環路濾波部分的計算復雜度都提升巨大。特別地，在幀間預測部分，需要通過當前幀和參考幀的重構來計算得到運動矢量(MotionVector，MV)，本質上就是在參考幀的某一范圍的搜索窗內與當前幀中的當前塊進行塊匹配搜索，不斷計算失真代價，最終選取最優的代價對應的參考塊，從而得到MV。可以發現，幀間預測的復雜度是極高的。如果是全搜索過程，那么參考幀中的每一個子塊都必須至少要被搜索計算一次。對此，本發明主要是減少幀間預測部分的復雜度。

由于現實世界中運動的物體并非都是剛體運動，往往很多運動都存在旋轉、縮放等非剛體運動，為了能夠更加清晰有效地描述這種非剛體運動，VVC引入了全新的仿射運動估計(Affine Motion Estimation，AME)，而且分像素精度最大甚至達到了1/16。顯而易見，AME的復雜度同樣是巨大的。基于這一初衷，本發明以加速AME過程的方式減少幀間預測部分的復雜度。

發明內容

針對在VVC加入AME使得計算復雜度急劇提升的問題，本發明主要從三個角度對VVC中的AME進行加速。首先，考慮到AME的迭代次數過多，提出了一種自適應迭代次數公式，該公式可以很大程度地削減迭代次數；其次，對AME里的三種MV精度進行刪減優化，主要是對一些高精度MV的AME進行跳過；最后，在與其他模式進行比較時，率失真(RateDistortion Optimization，RDO)代價的計算過于繁瑣，采用較粗略的絕對變換誤差和(Sumof Absolute Transformed Difference，SATD)代價來進行決策。

本發明提供一種方案，包括：

更改AME的迭代過程中具體的迭代次數為自適應公式計算得到的動態次數；

在整像素、1/4和1/16像素精度三種運動矢量精度中選擇1/4像素精度；

使用SATD代價決策來選擇最優的CPMV。

在AME的迭代過程中，每次迭代都會更新CPMV，然后基于CPMV進行運動補償，得到預測圖像，進而計算RDO代價。迭代完成后，具有最小代價的CPMV會被保留下來，然后再進行之后的預測、變換、量化和熵編碼等。為了在最大程度上減少迭代次數，使用自適應公式計算實際的迭代次數。

作為優選，所述的自適應公式根據迭代次數與量化參數、slice類型以及CU大小的關系得到；