[发明专利]一种基于运动矢量分析的由H.264到HEVC的快速帧间转码方法及转码装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于运动矢量分析的由H.264到HEVC的快速帧间转码方法及转码装置，属于视频转码领域。

背景技术

目前应用最广泛的视频编解码标准是H.264/AVC，其广泛应用在有线电视和卫星电视、无线和移动网络、多媒体流式服务等领域。然而，随着高清视频的普及以及超高清格式的兴起，原有的H.264/AVC标准并不能很好地满足视频编解码在效果和速率上的需求。因此，国际标准化组织ITU-T和ISO/IEC提出了一种高性能视频编码HEVC作为新一代视频编码标准。HEVC在视频编解码性能方面较H.264/AVC提升了30％到50％，但是同时HEVC在编码端付出了较高的计算代价和更为复杂的存储结构。并且，现如今H.264已经更广泛应用于摄像机、手机、相距等主流的视频采集设备中。HEVC在短期内无法取代H.264的地位，也就是说在相当长一段时间内，两种视频标准将会共存。因此，对H.26/AVC4向HEVC转码的研究将有助于两种视频标准之间的融合与过渡，具有重要的现实意义。

H.264/AVC向HEVC转码的过程是对视频格式的一种转换，最直接的方法是将H.264的解码器与HEVC的编码器进行级联，H.264解码后的视频直接输入HEVC编码器中进行编码。然而，由于HEVC编码器中引入了大计算量和高复杂度的一些算法，因此，利用H.264码流中所携带的部分信息对这部分计算量和高复杂度的算法进行优化，就成为了研究的一个课题。

相对于H.264编码标准中的宏块MB，HEVC的不同点是引入了自适应四叉树结构的编码树单元CTU作为预测、变换、量化、熵编码的基本单元。一个编码树单元CTU包括一个亮度编码树块CTB和两个色度编码树块。编码树单元CTU的四叉树句法制定了它所属的亮度和色度编码块CB的尺寸和位置，通常一个亮度编码树块CTB和两个色度编码树块及它们相关的句法组成一个编码单元CU。编码单元CU的最大尺寸为其所属的亮度编码树块CTB的尺寸。编码单元CU的尺寸或包含的像素数可以设置为64×64、32×32、16×16和8×8。一般来说，编码单元CU尺寸越大，压缩性能越好。每一个编码单元CU包含着与之相关联的预测单元PU和变换单元TU。对于预测单元PU，可以分为2N×2N、2N×N、N×2N的对称分割模式以及2N×nU、2N×nD、nL×2N、nR×2N的非对称分割模式。与H.264中固定宏块大小的编码单元相比，HEVC对编码图像的划分更为灵活。然而，在提高视频编码性能的同时，也增加了编码过程的复杂性。

传统的H.264向HEVC转码的方法是将H.264解码器与HEVC的编码器级联，直接对H.24标准解码得到的图像进行HEVC标准编码。这种方法遍历了编码中的所有过程，复杂度较高，没有对H.264码流中所包含的信息进行充分利用。

目前针对以往的各种视频编码标准之间的转码研究较为全面，针对H.264向HEVC转码的研究也正在进行。Tamer Shanabieh和Eduardo Peixoto等人提出了一种通过线性判别函数，在H.264码流中的特征信息与HEVC编码标准中的分块方式之间建立一个映射。利用模式分类的思想，提取H.264码流中的特征信息，直接确定出HEVC编码器中图像的编码单元的划分方式。这种方法减小了编码端确定分块方式的计算量，从而提升了编码速率。

此外，Dong Zhang和Bin Li等人提出了基于率失真优化模型的功率谱计算方法来预测帧内图像的CU和PU的分块模式。在编码效果减少不大的情况下，较大的降低了编码端的计算复杂度。

由于H.264和HEVC编码的码流中，参考帧号、运动矢量、最小运动估计的预测方式等是相同的。因此，可以在H.264码流中提取参考帧号、宏块位置坐标、宏块类型、运动矢量等信息。并应用在HEVC编码端，对帧间和帧内预测等环节进行优化，从而大幅降低整个转码过程的复杂性。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明公布了一种基于运动矢量分析的由H.264到HEVC的快速帧间转码方法；

本发明还公布了一种实现上述转码方法的转码装置。

本发明的技术方案为：

一种基于运动矢量分析的由H.264到HEVC的快速帧间转码方法，具体步骤包括：

(1)在H.264解码器终端对H.264码流进行解码，在解码器终端提取出所述的H.264码流中参考帧信息、宏块尺寸、宏块位置、宏块的运动矢量MV、宏块的预测方式；