[发明专利]一种快速HEVC帧内预测模式选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频编解码技术，尤其是涉及一种快速HEVC帧内预测模式选择方法。

背景技术

随着计算机技术的快速发展和终端处理能力的不断增强，人们对数字视频信息的要求越来越高，以满足视频实时监控、数字流媒体、超高清视频等领域的应用。国际电信联盟(ITU-T)与移动图像专家组(MPEG)成立了视频编码联合专家组(Joint Collaborative Team on Video Coding，JCT-VC)致力于研究新一代高效视频编码标准(High Efficiency Video Coding，HEVC)，其核心目标是在H.264/AVC高级档次的基础上，将压缩效率提高一倍，即在保证相同视频压缩质量的前提下，编码码率降低为原来的50％。

帧内编码是HEVC编码技术的一个重要组成部分，它充分利用视频图像的空间相关性提高编码效率。HEVC帧内编码提出了基于四叉树结构的编码单元递归划分技术和多角度多数量帧内预测模式选择技术，HEVC帧内编码采用三个基本单元即编码单元(Coding Unit,CU)、预测单元(Prediction Unit,PU)和变换单元(Transform Unit,TU)，根据率失真代价值(Rate-distortion Cost,RD Cost)从多达35种帧内预测模式中进行最优帧内预测模式的选择。编码单元递归划分技术和多角度多数量帧内预测模式选择技术的使用，虽然能够更加灵活和精细的进行预测编码，使得压缩编码后的效果更能符合视频图像本身的特性，但是也带来了较大的编码复杂度，较长的编码时间，这极不利于HEVC走向实时视频应用。因此，在保证压缩编码质量的前提下，降低HEVC帧内编码复杂度具有一定的研究价值和现实意义。

从HEVC开始制定到现在，众多学者在H.264/AVC的基础上针对HEVC编码复杂度都提出了优化改进的方法。石飞宇等人提出的一种快速帧内预测模式选择算法，其通过将35种帧内预测模式进行分级计算，利用其中17种帧内预测模式即可以选择出当前预测单元的最优帧内预测模式，实验结果表明，与原始算法相比，该快速帧内预测模式选择算法减少的时间平均可以达到50％以上，但是引起的码率变化过大，码率上升严重。齐美彬等人提出的一种结合图像纹理方向和空间相关性的HEVC帧内模式快速选择算法，其减少了RMD(Rough Mode Decision)粗选过程中的候选模式数量，尽管实验效果较好，但是D类和C类视频测试序列的效果没有给出，其普遍适用性有待证实。Jiang等人提出的一种基于图像梯度模式直方图的帧内模式选择快速算法，其将每种帧内模式的梯度信息通过直方图的形式表现出来，然后根据PU单元的尺寸，选择出相应进入RMD粗选过程和率失真代价值计算的候选模式数量，但是对于每类PU单元都要用索贝尔算子计算梯度矢量信息，带来了额外的计算量，反而导致最后减少的编码时间有限。Motrac A Sd等人利用图像的纹理特性在连续视频帧图像上具有一致性的特点，提出使用相邻帧相同位置处已编码PU单元和同一帧相邻已编码PU单元的帧内预测模式来减少进行粗选过程的帧内预测模式，有一定的效果，但是该方法会引起比特率明显升高。

上述这些算法一般都可以进行帧内预测模式的快速选择，在一定程度上减少了帧内编码时间，但是很多算法引起的码率上升严重，且有的算法会引入额外的计算量或者算法的普遍适用性有待证实。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在保证视频编码质量的前提下，能够有效地减少帧内编码复杂度的快速HEVC帧内预测模式选择方法，其引起的码率上升基本可以忽略不计，且适应于各类视频测试序列。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种快速HEVC帧内预测模式选择方法，其特征在于包括以下步骤：

①将视频序列中当前待编码的视频帧定义为当前编码帧；

②将当前编码帧中当前待编码的最大编码单元定义为当前最大编码单元；

③将当前最大编码单元中当前待处理的编码单元对应的预测单元定义为当前预测单元；