[发明专利]基于空域相关性的HEVC预测模式快速选择方法

说明书

技术领域

本发明属于视频处理领域，特别涉及一种预测模式快速选择方法，可用于高效率视频编码HEVC标准中对帧间编码单元的预测模式选择过程。

背景技术

伴随着高清视频技术的发展和成熟，人们的日常生活中涌现了大量的高清视频。然而，高分辨率带来的较大的数据量使得高清视频对视频编解码算法的压缩性能要求更高。之前的视频编解码标准不再能很好地满足高清视频对压缩性能的要求，下一代视频压缩编码标准应运而生。2010年4月在德国德累斯顿召开了联合视频编码小组JCT-VC第一次会议上，确定了新一代视频编码标准的名称为高效率视频编码HEVC，并于2013年4月13日，第一版高效率视频编码HEVC视频压缩标准被接受成为国际电信联盟的正式标准。高效率视频编码HEVC的目标是，相对于H.264/AVC的高档次，保证相同视频质量的前提下，降低50％的比特率，极大降低传输视频信号的带宽。

高效率视频编码HEVC依然延续了H.26x的帧内和帧间预测，残差，量化与变换，熵编码等混合编码框架。不同的是，为了提高压缩效率，HEVC采用了更灵活的编码单元，其编码块从64×64开始按照四叉树的形式逐层递归，不同编码深度的四叉树块，又分为编码单元，预测单元和变换单元。

高效率视频编码HEVC标准中帧间编码单元预测模式的选取要对SKIP,Inter_2N×2N,Inter_2N×N,Inter_N×2N,Inter_2N×nU,Inter_2N×nD,Inter_nL×2N,Inter_nR×2N,Intra_2N×2N,Intra_N×N这10种候选预测模式进行率失真代价函数的计算，找出率失真代价函数值最小的模式作为当前编码单元的预测模式，这使得HEVC编码复杂度急剧上升，给HEVC的实时实现带来极大困难。因此需要在保证率失真性能基本不变的前提下，降低HEVC编码时间和计算复杂度。

目前为止，已提出的预测模式快速选择算法主要有以下几种：

JCTVC-F045提案是由Ryeong Hee Gweon,Yung-Lyul Lee,和Jeongyeon Lim于2011年7月在托里诺举行的联合视频编码小组JCT-VC会议上提出的。该提案给出一个基于编码单元提前终止的快速算法，通过编码块标识CBF的取值对编码单元的预测模式简化判决，如果CBF值为0，跳过余下的预测模式遍历过程。这称为编码块标识快速模式判决CFM方法。

JCTVC-G543提案是由Jungyoup Yang,Jaehwan Kim,Kwanghyun Won等人于2011年11月在日内瓦会议上提出的。该提案提出一个早期SKIP模式检测算法，在计算Inter_2N×2N模式的率失真代价函数之后，检测运动矢量差值DMV和编码块标识CBF，若Inter_2N×2N模式的DMV等于(0,0)，并且CBF等于0，则当前编码单元的最佳预测模式就被提前设定为SKIP模式，不再对其余的预测模式进行遍历，因此就略过了其余预测模式的率失真代价函数计算，从而在较小的编码效率损失下大大降低了编码复杂度。这称为早期SKIP模式检测ESD方法。

Novel Fast PU Decision Algorithm for The HEVC Video Standard，由Jong-Hyeok Lee和C.-S.Park等人在2013年图像处理国际会议ICIP上提出的一种在随机接入配置下基于时空域相关性、深度相关性和块运动复杂度BMC的预测模式快速选择算法。该算法详细介绍了块运动复杂度，并根据块运动复杂度把编码单元划分为不同的运动区域，以此来设计部分模式搜索过程。具有复杂运动特征的编码单元，运动复杂度较大。用阈值Th1和Th2来区分运动复杂程度，其中Th1为1，Th2为3。如下式所示：

若编码单元属于缓慢运动的编码单元，则只进行SKIP和Inter_2N×2N模式搜索，略过其余所有模式；若编码单元属于适中运动的编码单元，模式搜索过程除了进行SKIP和Inter_2N×2N，还要加上Inter_2N×N和Inter_N×2N模式搜索；若编码单元属于快运动的编码单元，则按照HEVC原始算法遍历所有的预测模式。