[发明专利]一种基于纹理方向的HEVC帧内编码方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及视频编解码技术领域，尤其涉及一种基于纹理方向的HEVC(High Efficiency Video Coding，高效视频编码)帧内编码方法、装置和系统。

背景技术

HEVC是由国际标准组织ISO/IEC和ITU-T制订的新一代视频压缩标准，它的核心目标是在H.264/AVC的基础上，压缩效率提高1倍，即在保证相同视频图像质量的前提下，视频流的码率减少50%。

HEVC继承了自H.261以来经典的基于块的混合编码模型。为了对高分辨率的视频进行更有效的压缩，HEVC提出了三种更具有灵活性的视频内容表示单元，包括：CU（coding unit，编码单元）、PU（prediction unit，预测单元）和TU（transform unit，变换单元）。CU类似于H.264中宏块的概念。在HEVC中，每一帧图像都被分割成互不重叠的LCU（Largest Coding Unit，最大编码单元），其尺寸为64x64，其depth(深度）定义为0。每一个LCU按四叉树递归的方式划分成4个子CU，同时深度加1，直到子CU的尺寸达到8x8，即depth为3时不再继续划分。在每个深度的CU中，用相同尺寸的PU（8x8的CU有8x8和4x4这两种PU）进行帧内预测编码，从35种预测模式（包括33种方向预测模式，DC预测模式和Planar预测模式）中选取最佳预测模式。在遍历完所有不同深度的CU之后，根据RDO（Rate Distortion Optimization，率失真优化）得到的率失真值来确定CU的最佳划分方式和帧内预测模式。这些改进虽然提高了编码的效率，但是却增加了编码的复杂度。

为了降低编码器进行RDO运算时的计算量，HM10.0（HEVC test model10.0）在RDO计算之前引进了RMD（Regulated Metal Deposition，粗模式决策）过程。通过RMD先从35种预测模式中初步筛选出候选模式集，之后只对候选集中的模式进行RDO运算。相比于对所有的模式进行RDO运算，这种方法显然要快很多，但是依然十分耗时。

目前，针对HEVC帧内预测编码的优化主要集中于两个方面：PU层角度预测模式的优化和CU层块分割的优化。PU层的优化主要通过确定编码块的主要边缘方向信息，进一步减少需要进行RMD操作的预测模式。比如利用梯度直方图和边缘滤波器来确定编码块的边缘方向，通过边缘方向来确定需要进入RMD和RDO的预测模式集合。CU层的优化主要通过CU分割早截止来实现，这些方法充分利用了待编码CU自身的特性和待编码CU与已编码空域或者时域相邻CU的关系。但这些方法分别在PU层和CU层对HEVC帧内预测编码进行优化，PU层和CU层的优化是独立的，并没有整合到一起，还是很复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种基于纹理方向的HEVC帧内编码方法、装置和系统，以在保证性能不变的情况下，降低编码的复杂度，缩短HEVC帧内编码时间。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种基于纹理方向的HEVC帧内编码方法，该方法包括：

对每一帧图像分割最大编码单元,其深度值设置为0；

获取当前编码单元的深度值，当深度值小于深度阈值时，计算当前编码单元的纹理方向标志，判断当前编码单元的纹理类型是否是平坦的或者方向性的，如果不是，则对当前编码单元进行分割，其深度值加1，并重复执行本步骤；当深度值达到深度阈值时，计算预测单元的纹理方向标志；

根据编码单元和/或预测单元的纹理方向标志选择预测模式的候选模式集，从候选模式集确定最佳预测模式；以及

根据最佳预测模式进行编码。

优选地，计算编码单元的纹理方向标志、以及计算预测单元的纹理方向标志包括：

计算编码单元/预测单元在垂直的、水平的、45度角和135度角的方向测度值集合；

确定方向测度值集合中的最小值为编码单元/预测单元的主导方向；以及

如果主导方向与其他方向的方向测度值得差值小于平坦阈值，则设置编码单元/预测单元的纹理方向标志为平坦的，否则设置编码单元/预测单元的纹理方向标志与主导方向一致。

优选地，计算编码单元的纹理方向标志中还包括计算编码单元的纹理类型，具体为：

如果编码单元的纹理方向标志为平坦的，则判定编码单元的纹理类型是平坦的；