[发明专利]一种快速高效率视频编码帧内模式判决方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像通信领域中的视频编码帧内预测技术问题，涉及一种快速高效率视频编码帧内模式判决方法。 

背景技术

目前的国际视频编码标准为高级视频编码（H.264/AVC），该视频编码标准相比之前的视频编码标准，在视频编码性能方面有较大的提高。随着高清视频技术的广泛应用，H.264/AVC的最大16×16尺寸块已经不太适合高清视频的编码了。为此，国际标准化组织-国际电工委员会/活动图像专家组（ISO-IEC/ MPEG） 和国际电信联盟远程通信标准化组织/视频编码专家组（ITU-T/VCEG）两大国际标准化组织已经成立了视频编码联合开发小组（JCT- VC），并正在制定新一代国际视频标准，即高性能视频编码（HEVC）标准。HEVC标准的目标是在保持H.264/AVC标准视频质量的基础上，使比特率降低一半，即压缩率提高一倍。在国内外众多学者的努力下，HEVC视频编码标准的编码性能较H.264/AVC有了较高的提升。 

在HEVC中定义了三种不同的数据单元，即CU、PU和TU。CU是HEVC编码中的基本单元，它类似于H.264/AVC的宏块，与H.264/AVC不同的是，宏块只有16×16一种尺寸，CU的尺寸为2N×2N（N的取值范围为4、8、16和32）。因此，CU的尺寸范围为8×8到64×64。PU是进行帧内预测和帧间预测时的基本单元，它类似于H.264/AVC中的子宏块。TU是对残差数据进行变换和量化的基本单元。 

在HEVC测试模型的默认配置中，每一帧图像被分为若干个LCU（尺寸为64×64）。然后对每个LCU要进行预测编码过程从而决定该LCU的最佳预测模式，而后对该LCU进行四叉树划分，对划分的4个32×32尺寸的CU重复上述过程，直至划分的CU尺寸为8×8时停止四叉树划分。最后计算四叉树上每个CU使用其预测模式的率失真代价值（RDCost），并从四叉树的叶子结点依次往上，通过比较4个孩子节点CU的RDCost之和与其上一层的父母结点CU的RDCost大小，来决定此父母结点CU是否需要进行四叉树划分，进而决定LCU的划分方式。CU的四叉树划分深度最大为3。为了保证HEVC编码效率的同时降低帧内预测计算复杂度，学者们提出了一些方法，如Seunghyun Cho等人的文章“Fast CU Splitting and Pruning for Suboptimal CU Partitioning in HEVC Intra Coding”以贝叶斯判决准则为基础，定义了多种统计参数，并通过参数的统计情况来精简HEVC帧内预测时CU的四叉树划分。Li-Li Wang等人的文章“Novel Adaptive Algorithm for Intra Prediction with Compromised Modes Skipping and Signaling Processes in HEVC” 中通过当前CU周边像素的分布情况来消减帧内预测模式，进而节省帧内编码时间。Zhao Liang等人的文章“Fast Mode Decision Algorithm for Intra Prediction in HEVC” 提出了MPM模式的概念并改变了RMD（rough mode decision）筛选后模式的数量，将RMD筛选后模式与MPM的模式进行组合选出最终筛选出的模式，然后对筛选后的模式再进行RDCost的比较选择，实验结果显示该方法在保证编码性能的情况下可以减少20%~28%的帧内预测时间，且该方法已经被HEVC标准采用。Chen Wei-Jing 等人的文章“Reversed Intra Prediction Based On Chroma Extraction In HEVC” 提出了转换帧内亮度和帧内色度预测顺序的方式，在进行亮度帧内预测时利用色度帧内预测的信息，从而降低亮度帧内预测的计算复杂度以达到减低预测时间的目的。Kim Jaenwan等人的文章“Fast Intra Mode Decision of HEVC based on Hierarchical Structure” 提出了利用CU的层间相关性以及CU与TU之间的关系来精简CU的四叉树划分。以上这些方法均在一定程度上降低了HEVC视频帧内编码的计算复杂度，但是目前的HEVC视频编码的帧内模式选择还存在较大的冗余度。 

发明内容

本发明的旨在提供一种快速高效率视频编码帧内模式判决方法，保证HEVC编码效率的同时降低帧内预测计算复杂度。