[发明专利]一种HEVC快速编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种HEVC(High Efficiency Video Coding)快速编码方法。

背景技术

HEVC作为新一代视频标准，于2010年4月在德国德累斯顿召开的JCT-VC会议中被提出，同时提出了测试模型HM2.0。它的核心目标是在H.264/AVC High Profile的基础上，压缩效率提高一倍，即保证在相同的视频图像质量的前提下，视频流的码率减少50％。HEVC遵循H.264/AVC的核心机制，并采用了多种编码技术，显著提高了编码性能。其中包括帧内预测技术，采用更加灵活的四叉树编码单元结构。HEVC帧内预测采用CU(Code Unit)，PU(Prediction Unit)以及TU(Transform Unit)进行编码，预测和变换等操作。CU的尺寸按四叉树递归的方式，根据深度的不同可以分为64×64，32×32，16×16，8×8四种尺寸。在所有不同深度的CU遍历完成后，根据计算得到的率失真代价值确定CU的最佳划分尺寸。每个尺寸为64×64的最大编码单元共需要计算1+4+4²+4³+4⁴＝341次率失真代价值。因此，HEVC在获得高性能的同时也带来很大的计算复杂度。

在HEVC中采用四叉树结构的编码单元(CU)，CU块始终是正方形，其大小从8×8到64×64。CU块的划分从LCU开始递归，逐层遍历所有从64×64到8×8的块，并且根据率失真代价选择最佳块，从而实现CU的划分。在标准HEVC中，LCU的划分的原算法如下：

1)从最大编码单元64×64(LCU)开始，对其进行预测编码，得到其率失真代价。

2)进一步划分为4个32×32的子块，对这4个子块进行预测编码，得到四个子块的率失真代价和。

3)如此类推，一直算到4×4块。

4)递归返回，根据率失真代价值选择最佳块。从8×8的块开始，如果4个4×4的CU的率失真代价和大于8×8块的率失真代价,则不划分，选择8×8的CU块类型，否则选择4×4的CU块类型。以此算法对16×16的块进行判断是否划分，一直到LCU。

5)编码下一个LCU。

基于这种递归结构，编码器需要对各个尺寸的CU进行全遍历算法，这是很耗时的过程。

为了降低计算复杂度，提高HEVC编码效率，一些研究者对CU块的划分过程进行了改进。清华大学的Caixia Bai和ChunYuan在2013年4月11至13号召开的IEEE-China会议上发表了一篇HEVC帧内编码的编码单元决策论文。该论文提出了以Sobel算子和MAD(平均绝对误差)为阈值的提前终止CU划分算法。韩国学者Jongho Kim1,Yoonsik Choe1和Yong-Goo Kim在2013年1月11号至14号召开的ICCE会议上提出了以率失真代价和为阈值的提前终止CU划分算法。上海大学的liquan shen在2013年的Consumer Electronics,IEEE Transactions第1期提出基于相邻CU深度来预测当前CU深度的提前终止算法。然而，这些算法提前终止帧内CU划分所需的参数(Sobel算子和MAD、率失真代价和等)的计算均较为复杂，对编码效率的提升有限；此外，均无法实现对编码质量和编码效率的灵活控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种HEVC快速编码方法，利用图像像素值标准差作为CU划分过程是否提前终止的依据，可实现快速的帧内预测，且可根据需要对编码质量进行灵活控制。

本发明具体采用以下技术方案：

一种HEVC快速编码方法，针对64×64、32×32、16×16这三种编码单元CU，预先分别设定一个相应的阈值：第一～第三阈值；在进行帧内预测CU划分时，具体采用以下方法：

步骤1、判断最大编码单元LCU的图像像素值标准差SD是否小于所述第一阈值，如是，则终止CU的划分；如否，则进行预测编码并根据率失真代价判断是否需要继续划分，当根据率失真代价确定需要继续划分时，将LCU划分为4个32×32的子CU后，转步骤2；

步骤2、对32×32的子CU，判断当前子CU的SD是否小于所述第二阈值，如是，则终止CU的划分；如否，则进行预测编码并根据率失真代价判断是否需要继续划分，当根据率失真代价确定需要继续划分时，将当前子CU划分为4个16×16的子CU后，转步骤3；