[发明专利]高效视频编码帧内预测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于视频编码技术领域，尤其涉及一种高效视频编码帧内预测方法及装置。

背景技术

视频信号包含巨大的信息量，以分辨率为352x288的CIF格式视频信号为例，假如不经过任何压缩，以每秒30帧的速度进行传输的话，传送的码率达到70Mbps，同样的，上述视频信号如果不压缩，一张700Ｍ的普通光盘只能存储80秒的视频。因此，高效的视频压缩编码技术迫在眉睫。

视频信号虽然包含了巨大的信息量，但是这些信息往往是高度相关的，存在着大量的冗余信息，如：图像序列中两幅相邻的图像往往包含相同的背景和移动物体，只是物体的空间位置略有不同，所以后一帧的数据和前一帧的数据有许多相同的地方（时间冗余）；在任何一幅图像中，均有由许多灰度或颜色都相同或相近的邻近像素组成的区域，因此这些像素存在空间连贯性。但是基于离散像素采样来表示物体颜色的方式没有利用这种空间连贯性（空间冗余）；此外还存在着编码冗余、视觉冗余等。视频压缩编码的原理和出发点就在于最大限度地消除各种冗余。

针对不同的冗余，视频压缩编码标准采用不同的策略进行消除，目前存在的技术方案有：用帧间预测消除时间冗余；用帧内预测消除空间冗余；用变换、量化消除视觉冗余；用熵编码消除编码冗余。帧内预测作为视频压缩编码的主要手段之一，预测的精确性直接影响到视频压缩编码的效果。帧内预测的原理如图1所示，给出了帧内预测示意图，以4x4块的帧内预测为例，a到p为待预测的16个像素点，Ａ到Ｐ为上边和左边的参考像素，帧内预测通过参考像素，根据一定的预测模式，对像素点a～p进行预测，然后挑选出与实际值最接近的预测模式，传输时，只传送预测模式，及实际值与预测值的差（即残差）。解码端根据预测模式，计算出预测值，然后加上残差，即得到解码后的图像。如图2所示，Ｈ.264格式的视频图像有9个预测模式，包括模式0（即Planar模式）、模式1（即DC模式）以及模式2～模式8这7个方向预测模式；如图3所示，高效视频编码（英文：High Efficiency Video Coding，缩写：HEVC）格式视频图像有35个预测模式，包括模式0（即Planar模式）、模式1（即DC模式）以及模式2～模式34这33个方向预测模式。

目前主流的视频压缩编码标准为Ｈ.264，为了提高帧内预测的准确性，Ｈ EVC的草案中将帧内预测的模式由Ｈ.264的9种增加到35种，预测块由H.264的4x4、8x8和16x16三种增加到4x4、8x8、16x16、32x32和64x64五种。同时提高了对不存在的参考像素填充算法的复杂度，增加了对参考像素的滤波操作，增加了参考像素的计算过程。

为了从ＨEVC帧内预测的所有预测模式中挑选出最优的预测模式，需要对所有的预测模式进行遍历，即每种预测模式都计算一遍，然后对比预测结果，挑出最优的预测模式(与实际值最接近的预测)。由于ＨEVC帧内预测模式有35种，因此对逻辑实现而言，需要35种对应的硬件模块来实现预测，这将消耗大量的硬件资源。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种高效视频编码帧内预测方法及装置，旨在解决现有通过预判断挑出几种最可能的预测模式进行遍历，同样需要消耗大量的逻辑资源的技术问题。

第一方面，所述高效视频编码帧内预测方法包括下述步骤：

采集视频图像的码流，得到原始帧图像，所述原始帧图像包括至少两个的帧图像块；

根据高效视频编码HEVC帧内预测模式的角度相关性，对全部的所述帧内预测模式进行分类，得到至少两个预测模式类型；

根据每一个所述预测模式所属的所述预测模式类型调用与所述预测模式类型对应的硬件模块，得到在每一个所述预测模式下的所述帧图像块的预测值；

根据每一个所述帧图像块的预测值和所述帧图像块的实际值得到每一个所述预测模式对应的编码代价；

根据在全部所述预测模式中编码代价最小的预测模式对所述帧图像块进行编码。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述帧内预测模式类型包括非映射模式类、基本模式类和映射模式类，所述根据每一个所述预测模式所属的所述预测模式类型调用与所述预测模式类型对应的硬件模块，得到在每一个所述预测模式下的所述帧图像块的预测值具体包括：

若所述预测模式属于非映射模式类或基本模式类时，直接调用所述预测模式对应的硬件模块，得到在所述预测模式下的所述帧图像块的预测值；