[发明专利]一种适用于HEVC的快速帧间模式选择方法

说明书

本发明一种适用于HEVC的快速帧间模式选择方法，在帧间编码时，对每个编码树单元，也就是最大编码单元，按模式对应的编码单元尺寸从大到小顺序逐级计算对应的模式的率失真代价，当后一模式的率失真代价大于前一模式的率失真代价时，则结束该编码单元的模式选择，取前一模式为该编码单元的最佳模式；本发明所提出的方法简单易行，能大大降低HEVC帧间编码的计算复杂度。

技术领域

本发明涉及视频编解码领域，具体涉及当前最新国际视频编码标准HEVC(HighEfficiency Video Coding)编码单元的快速帧间模式选择方法，可用于提高HEVC编码器的帧间预测编码速度。

背景技术

随着高清、超高清、3D视频和移动无线通信等新要求的提出，H.264已经不能满足视频应用发展的要求。为此，视频编码专家组(Video Coding Experts Group，VCEG)和运动图像编码专家组(Moving Picture Experts Group，MPEG)组成联合视频编码小组(JointCollaborative Team on Video Coding，JCT-VC)，致力于新的国际视频编码标准的制定，并于2013年1月公布了新的国际视频编码标准HEVC。

HEVC采用了与H.264类似的块混合编码框架，并在此基础上进行了大量的创新。例如，把宏块的概念推广到编码单元(Coding Unit,CU)、预测单元(Prediction Unit,PU)和变换单元(Transform Unit,TU)，其中编码单元的块尺寸变化范围从8×8至64×64，并提出基于四叉树的块尺寸递归分割结构和先进的运动矢量预测等技术，大大提高了编码效率。然而，HEVC编码效率的提高是以高计算复杂度为代价的。其中，帧间预测不仅占用大量的内存空间，还耗费大量编码时间。在HEVC中，每帧图像首先被分为一组编码树单元(CodingTree Unit,CTU)，如图1所示。图1中，各编码树单元通过四叉树编码结构被递归分割成四个相等的块大小的编码单元，变化范围从64×64到8×8，对应划分深度为0到3，每个编码单元可以进一步划分为块大小可变的预测单元。对于帧间预测，如图2所示，HEVC提供各种对称和非对称的划分(模式)，包括2N×2N，2N×N，N×2N，N×N，2N×nU，2N×nD，nL×2N和nR×2N，用于和视频对象的边界精确匹配。

HEVC帧间模式选择需要遍历SKIP模式和所有的帧间划分模式，分别计算各个模式的率失真代价RDO，最后选择率失真代价RDO最小的模式作为其最终模式，其计算复杂度相当大。实验结果表明，HEVC的帧间预测占用了约70％以上的编码时间，因此研究一种高效的快速模式选择方法对于降低HEVC的编码复杂度，提高HEVC的实际应用价值就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于HEVC的快速帧间模式选择方法，不但能大大降低HEVC的编码复杂度，而且基本不影响HEVC的编码效率。

本发明一种适用于HEVC的快速帧间模式选择方法，在帧间编码时，对每个编码树单元，也就是最大编码单元，按模式对应的编码单元尺寸从大到小顺序逐级计算对应的模式的率失真代价，当后一模式的率失真代价大于前一模式的率失真代价时，则结束该编码单元的模式选择，取前一模式为该编码单元的最佳模式。

本发明所提出的方法简单易行，能大大降低HEVC帧间编码的计算复杂度。本发明的主要优点是：

1、揭示了“HEVC的率失真代价函数与最佳模式的尺寸之间的关系服从单极点模型分布(只有一个局部最小值)”的原理，并将其用于HEVC的快速模式选择。

2、利用自然视频序列中选择低序号(大尺寸)块作为最佳模式概率较大的特点，按块序号从小到大(块尺寸从大到小)的顺序进行率失真代价计算，一旦出现小块模式率失真代价大于大块模式，则及时判定最佳模式，终止模式的选择过程，这样的设计能较快地定位到最佳模式，避免了不必要的率失真代价计算，大大降低了HEVC计算复杂度。