[发明专利]一种HEVC快速码率转码方法

权利要求书

1.一种HEVC快速码率转码方法，其特征在于，采用像素域转码器作为码率转码的基本框架，首先将原始的高码率视频流通过解码器解码得到重建视频序列，然后再将重建视频序列作为编码器的输入，并通过编码器将其编码成目标码率视频流输出，在此过程中利用从解码器中提取的编码信息通过快速CU深度预测算法和快速PU模式选择算法来加速转码器的转码速度；

所述快速CU深度预测算法利用从解码端获取的CU深度信息及当前编码单元时域/空域相邻块的编码信息来实现，包括以下三个步骤：利用解码信息初始化当前编码单元的深度范围、利用基于概率统计的算法进一步精确及优化CU深度范围和利用前面帧的同位编码单元及其周围相邻编码单元的深度信息跳过不必要的深度；

利用解码信息初始化当前编码单元的深度范围具体为：当前编码单元CU_o的深度D_o和从解码端获取的同位编码单元CU_i的深度D_i的关系应满足公式(2)：

0≤D_o≤D_i公式(2)

利用基于概率统计的算法进一步精确及优化CU深度范围，具体为：设P(d|D_i)为当CU_i的深度为D_i时，当前编码单元CU_o的最佳深度为d的概率，d的取值范围为0～3，则P(d|D_i)的计算公式为：

其中，N(d|D_i)为当前所有已编码的采用帧间预测的图像中，当CU_i的深度为D_i时，CU_o选择的最佳深度为d_o的数量，N则为当前所有已编码的采用帧间图像中的CU_i的深度为D_i的总数量，因此N的计算公式如下：

因此，P(d|D_i)应满足：

设S_d为深度0～d的概率和，则

在遍历深度0～D_i时，当满足条件时，CU的深度D_o的初始化范围为[0,D_i+1]，否则CU的深度D_o的初始化范围为[0,D_i]；

利用前面帧的同位编码单元及其周围相邻编码单元的深度信息跳过不必要的深度，具体为：利用D_om、D_{o0_A}、D_{o0_L}以及D_{o0_AL}和解码信息以及ΔQP联合起来预测当前CU的深度，m＝1,2,3，还计算前三帧同位编码单元CU_om的加权平均深度WD_om，并将其与解码信息联合起来进行CU深度的预测，其计算公式如公式(7)：

其中，a、b、c、d为常系数，a、b、c、d的值分别设为：0.4、0.25、0.25、0.1；

根据上述所有相关编码单元的深度取值情况将深度分布分为五种情况，具体如下所示：

情况1：所有的D_om均等于D_i，且D_{o0_A}和D_{o0_L}也等于D_i；

情况2：所有的D_om均等于D_i，且D_{o0_A}和D_{o0_L}只有一个和D_i相等或者都不和D_i相等；

情况3：所有的D_om均等于D_i，且所有的WD_om也和D_i相等；

情况4：所有的D_om均等于D_i，且所有的WD_om不都和D_i相等；

情况5：并非所有的D_om均相等；

设a为当前编码单元CU_o正在计算的深度，当所有编码单元的深度分布满足以下任意一种情况时，执行快速CU深度预测算法：

(1)当同位编码单元CU_om及其周围相邻编码单元的深度分布符合情况1时，则认为当前编码单元CU_o的深度为D_i的概率非常大，此时跳过其他深度；否则执行步骤(2)；

(2)当同位编码单元CU_om及其周围相邻编码单元的深度分布符合情况2时，若D_i的值为3，且ΔQP＜β成立，则说明CU_o选择尺寸较小即深度较大的编码单元的概率非常大，因此，此时选择跳过深度0和1，β的值设为10；否则执行步骤(3)；

(3)同位编码单元CU_om及其周围相邻编码单元的深度分布符合情况3时，则认为当前编码单元CU_o的深度为D_i的概率非常大，选择跳过其他深度值；否则执行步骤(4)；

(4)计算出所有WD_om的最小值WD_min，如果最小值WD_min也大于D_i，且a＜D_i，则CU_om选择深度a作为最佳深度的概率非常小，此时跳过深度a，直接计算下一层深度a+1；否则执行步骤(5)；

(5)当同位编码单元CU_om及其周围相邻编码单元的深度分布符合情况5时，根据D_o1以及D_o2的取值情况设计CU跳过算法；当D_i≥2时，若D_o1≥2以及D_o2≥2也成立，则表示当前编码块CU_o在时域和空域上的相邻编码块均具有丰富的纹理信息，因此，根据视频图像在空域以及时域上的相关性，判断当前编码单元CU_o具有丰富纹理信息而采用较小的编码单元的概率比较大，因此，此时跳过深度0和1；当D_o1＝2或D_o2＝2时，此时当前编码单元CU_o仍有一定几率选择深度1作为最佳深度，因此为了保证视频的质量，设定当D_o1＞2且D_o2＞2时，跳过深度0和1；当D_o1＝2或D_o2＝2时，只跳过深度0，否则执行快速PU模式跳过算法。