[发明专利]一种基于方差的自适应快速视频编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码领域，尤其是一种基于方差的自适应快速视频编码方法。

背景技术

HEVC(High Efficiency Video Coding，高性能视频编码)是由ITU-T的VCEG(Video Coding Experts Group)和ISO/IEC的MPEG(Moving Picture Experts Group)在2010年1月成立的视频编码联合组JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding)所制定的新一代视频编码标准。在2013年1月，HEVC正式成为最新的视频编码国际标准。

总体来说，相比于H.264/AVC视频编码标准，HEVC标准具有更加优秀的编码性能，可以在保持同等的主观视频质量的情况下，平均节省约50％的码率；但是，HEVC的编解复杂度也比H.264/AVC的编解码复杂度高出很多。因此，将HEVC标准应用于各种多媒体应用领域，可以降低成本，但是也存在着很大的挑战，特别是在实时应用以及移动视频方面。

HEVC作为H.264/AVC的下一代标准，仍然沿用了H.264/AVC基于块的混合编码框架，不同之处在于HEVC对于预测编码、变换编码、量化编码和熵编码进行了细致有效的改进，同时引入了新的视频编码技术，如图1所示。HEVC在编码过程中，输入图像会被划分为一系列的编码单元，对于每个编码单元，编码器会遍历所有可能的编码模式组合，期间会进行预测、变换量化和熵编码，以及相应的重建过程，直到选出率失真代价最小的编码模式组合，这个过程是通过对编码单元进行复杂的递归划分来完成的，也就是四分树(Quad-tree)的编码过程。另外，当每帧图像编码完成后，其重建图像会经过去块滤波和自适应样本偏置SAO(Sample Adaptive Offset)，从而进一步去除重建图像的失真。

然而使用新的编码技术，特别是四分树编码结构，极大地增加了HEVC的编码复杂度。与四分树的编码结构相匹配，HEVC引入了许多新的概念，包括编码树单元CTU(Coding Tree Unit)、编码单元CU(Coding Unit)、预测单元PU(Prediction Unit)和变换单元TU(Transform Unit)。其中，CTU四分树编码过程是HEVC编码器的主要编码过程，基本所有的HEVC编码模式都会在这个过程中确立。

在进行四分树编码时，HEVC编码器需要遍历编码单元四分树的所有可能结点，且对于每个结点，需要遍历所有可能的PU划分模式，如图2所示。而对于每种可能的PU划分模式，还需要遍历RQT(Residue Quadtree，方形残差四叉树结构)的所有结点，整个遍历过程按照深度优先的方式进行的，往往需要通过函数的递归调用来实现。按照通常的编码设置，编码单元四分树的结点个数多达85个，每个结点需要检测的PU划分模式多达8种，而RQT的结点个数可以多达21个，因此编码单元四分树、PU划分模式和RQT形成了众多的编码模式组合。故要在四分树编码过程中，根据RDO(Rate Distortion Optimization，率失真最优化块)选出最佳的编码模式组合，会消耗大量时间，使得将HEVC用于实时应用以及移动端时会遇到极大的挑战。

综上所述，业内亟需一种在基本保持视频压缩效率和编码质量的前提下降低编码复杂度和提高编码速度的视频编码方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种编码复杂度低和编码速度快的，基于方差的自适应快速视频编码方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于方差的自适应快速视频编码方法，包括：

A、计算当前帧CU的方差；

B、根据当前帧CU的方差采用基于方差的PU划分模式快速判决算法进行PU划分模式检测，得到率失真代价最小的PU划分模式以及CU不划分的最佳率失真代价；

C、根据当前帧CU的方差采用基于方差的CU划分模式快速判决算法进行CU划分判决，确定率失真代价最小的CU划分模式；

D、根据率失真代价最小的PU划分模式和CU划分模式进行编码。

进一步，所述步骤A，其具体为：

计算当前帧CU的方差，所述CU的方差的计算公式为：