[发明专利]一种HEVC帧内预测模式快速选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字视频编码领域，具体涉及一种HEVC帧内预测模式快速选择方法。

背景技术

随着多媒体技术的快速发展，各种分辨率的视频数据(包括标清、高清和超高清视频)相继出现，视频数据的传输和存储面临着巨大挑战。为满足视频数据压缩和传输的发展需求，由ISO/IEC和ITU-T组织的视频编码联合专家组(JointCollaborativeTeamonVideoCoding,JCT-VC)制定了新一代的高效率视频编码标准(HighEfficiencyVideoCoding,HEVC/H.265)。在相同的视频质量下，HEVC与前一代的视频编码标准H.264相比减少了一半左右的码流(见G.J.Sullivan,J.-R.Ohm,W.-J.Han,andT.Wiegand,Overviewofthehighefficiencyvideocoding(HEVC)standard,即“高效率视频编码标准概述”,IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology,vol.22,no.12,pp.1649-1668,Dec.2012)，即编码效率提高了一倍，但是其计算复杂度增加数倍。HEVC虽然同传统视频编码标准一样采用混合编码技术，在许多方面引入新编码技术，例如编码树单元(CodingTreeUnit,CTU)四叉树划分、多角度帧内预测模式和多种划分方式的帧间预测模式等。为了更加灵活地编码图像，HEVC提出了三种划分模式，分别为编码单元(CodingUnit,CU)、预测单元(PredictionUnit,PU)和变换单元(TransformUnit)。HEVC的PU预测过程包括帧间预测和帧内预测，其中I帧或IDR帧的PU都仅采用帧内预测，其它类型帧可以同时采用帧内预测和帧间预测。为了提高帧内预测的压缩效率，HEVC采用PU周围存在的空间相邻的重建像素进行帧内预测，最多可以采用35种帧内预测模式(见J.Lainema,F.Bossen,W.-JHan,J.Min,andK.Ugur,IntracodingoftheHEVCstandard,即“HEVC标准的帧内编码”,IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology,vol.22,no.12,pp.1792-1801,Dec.2012)。在HEVC的所有帧内预测模式中，编号0的Planar模式和编号1的DC模式适用于平坦区域，编号2～34对应33种角度预测模式，其中，编号10的角度预测模式沿水平向右方向进行预测，编号26的角度预测模式沿竖直向下方向进行预测，编号18的角度预测模式沿对角线往右下方向进行预测，编号2的角度预测模式沿对角线往右上方向进行预测，编号34的角度预测模式沿对角线往左下方向进行预测。在HEVC的测试模型HM中，帧内预测过程要先进行粗级模式决策(RoughModeDecision,RMD)，通过计算PU的残差信号哈达玛变换后的绝对误差和(SumofAbsoluteTransformedDifference,SATD)来初步筛选预测模式，对于尺寸为4×4和8×8的PU，选取8种预测模式作为候选模式，对于尺寸为16×16、32×32和64×64的PU，选取3种预测模式作为候选模式(见L.Zhao,L.Zhang,X.Zhao,S.Ma,D.Zhao,W.Gao,Furtherencoderimprovementforintramodedecision(JCTVC-D283),即“编码过程中帧内模式决策的进一步优化”,ProceedingsoftheJCT-VC4thmeeting,pp.1-4,Jan.2011)。接着采用率失真优化(RateDistortionOptimization,RDO)技术(见WiegandT,SchwarzH,JochA,KossentiniF,SullivanGJ,Rate-constrainedcodercontrolandcomparisonofvideocodingstandards,即“视频编码标准的码率受限制的编码器控制和比较”,IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology,2003,13(7):688-703)，从若干候选模式中选取率失真代价最小的模式作为PU的帧内最佳预测模式。HEVC帧内预测模式比H.264更加丰富多样，更能适合编码高分辨率视频，但是这也增加了HEVC帧内编码的计算复杂度。