[发明专利]针对高效率视频编码标准的快速帧内模式判决方法

说明书

一种针对高效率视频编码标准的快速帧内模式判决方法，其步骤如下：(1)选取大小为N×N的预测单元PU；(2)利用Sobel算子计算预测单元PU内像素点的平均梯度值；(3)确定判定帧内预测模式的阈值；(4)根据预测单元PU内像素点的平均梯度值、判定帧内预测模式的阈值初步判定帧内预测模式；(5)根据Sobel算子计算的预测单元PU内各个像素点的梯度值，计算预测单元PU像素点的梯度方向；(6)根据预测单元PU像素点的梯度方向，查表确定帧内预测模式。本发明采用了Sobel边缘检测算子，在方向模式的判决准确度保持不变的情况，帧内判决速度得到了提升，其复杂度较低，计算量较小，只增加少量的码率，节省了大量的编码时间。

技术领域

本发明涉及视频编码的技术领域，具体涉及一种视频编码的帧内模式判决方法，特别是一种面向高效率视频编码标准的快速帧内模式判决方法。

背景技术

近几年来，随着高清视频以及各种网络视频的普及，视频压缩技术迎来了不小的挑战。ISO/IEC的运动图像专家组(Motion Picture Experts Group，MPEG)和ITU-T的视频编码专家组(Video Coding Expert Group，VCEG)组成视频编码联合组(JointCollaborative Team on Video Coding，JCT-VC)，并联合制定了高效率视频编码标准H.265/HEVC(High Efficiency Video Coding)。新一代视频编码标准H.265/HEVC中增加了许多新的编码工具，所以与上一代视频编码标准H.264/AVC相比，H.265/HEVC的编码性能有了大幅度的提升。高清视频的纹理复杂度很高，而新标准中包含了33个方向预测模式，以及Planar预测模式和DC预测模式，利用这些新增加的模式，便可以更加准确地反应出视频内容的纹理特征，并且减少更多的编码冗余，但同时提高了编码复杂度，增加了编码时间，阻碍了H.265/HEVC的实时应用。

目前，针对高清视频的帧内编码已经有许多成熟的技术，如：L.Shen等人提出了针对HEVC帧内编码的快速CU尺寸判决算法，该算法是通过减少候选模式数量，来达到加速处理的目的。G.Chen提出了像素梯度统计和模式精简方法，可以提高预测效率。C.Miao等人提出了极值检测(Extreme Value Detection，EVD)的快速算法，可以快速预测最佳的方向模式。但是，这些技术在减少候选帧内模式的同时，又会引入新的计算复杂度，所以其编码时间无法降到最低。因此，如何在高效率视频编码中高效地减少候选模式是目前视频编码技术面临的难题之一。

高效率视频编码的帧内预测，就其实质来说是利用图像中存在的空间相关性，通过已编码的像素块对其相邻的未编码的像素块进行预测。由于图像中像素之间存在着较强的空间相关性，所以当前像素与其周围相邻像素非常相似，因而可以通过已编码的像素块对其相邻的未编码的像素块进行预测，后将已编码块的编码值与相邻预测块的预测值之间的差值，即预测残差值进行编码，如此便可降低视频空间冗余，从而提高视频压缩效率。JCT-VC提供的高效率视频编码参考模型HM(HEVC Model)在判决帧内预测模式时是进行全率失真优化的，也就是说遍历所有帧内预测模式后得到使用每种模式的残差值，再对残差值进行Hadamard变换计算其SATD值并选取最小值所对应帧内模式为最优帧内模式，显然该方法计算量巨大，计算时间较长，不利于进行实时编码，这就必须要消耗大量的编码时间，所以该方法计算复杂度偏高，难以进行实时应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种针对新一代高效率视频编码标准H.265/HEVC的快速帧内预测模式判决方法，其不仅能精确地判决出最高帧内预测模式，还能有效地降低编码时间。

为达到上述目的，本发明的构思是：首先利用图像边缘检测技术中的Sobel算子对预测单元(Prediction Unit，PU)进行边缘检测，然后初步判决该预测单元PU的预测模式，最后根据计算得到的梯度值判决出预测单元PU的具体方向模式。