[发明专利]一种基于支持向量机SVM的P帧中Intra预测模式快速判定方法

说明书

本发明公布了一种基于支持向量机SVM的P帧中Intra预测模式快速判定方法，该方法利用支持向量机分类器决策P帧中是否选择Intra预测模式，在所述决策过程中，利用了帧间预测过程中产生的辅助特征，降低了P帧中Intra预测模式判定的误判率。本发明所提出的基于支持向量机的P帧中Intra预测模式快速判定方法能够在保证编码质量的前提下，显著提高编码速度。

技术领域

本发明属于多媒体编码领域，涉及一种针对HEVC视频编码标准的P帧预测中Intra预测模式快速判定方法。

背景技术

视觉是人们感知和认知外部世界的主要途径。实验心理学家赤瑞特拉通过大量实验证实人类获得信息的80％以上都来自视觉。正因为如此，在这个信息化的时代，多媒体相关应用已深入到人们生活的方方面面。HDTV、IPTV、网络媒体流、网络电视、视频会议等多媒体应用不断改变着人们的生活方式。与此同时，这些多媒体应用也给现有的存储资源与通信系统带来了巨大的挑战。根据cisco发布预测报告，2014年至2019年的全球移动互联网流量将会增长10倍，每月达到24.3EB(1EB＝10亿GB)。其中约有72％的移动流量来自视频。因此，利用视频压缩技术来降低视频信号的存储容量和传输带宽，已经成为目前一项紧迫且现实的研究课题。

随着高清视频(分辨率4K×2K、8K×4K)、3D视频、无线视频等应用逐步走进人们的视野，对于现有视频编码标准H.264/AVC提出了新要求。为了更好的满足在移动无线视频、远程监控、数字广播、移动流媒体、便携摄像和医学成像等领域的应用。在2010年4月，VCEG与MPEG组建了视频编码联合组(Joint Collaborative Team on Video Coding，JCT-VC)，负责组织新一代视频编码标准H.265/HEVC的研发和制定。并于2013年，由ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication standardizationsector，国际电信联盟-电信标准化组)和ISO/IEC(International Organization forStandardization/International Electrotechnical Commission，国际标准化组织/国际电工委员会)正式发布。作为新一代视频编码标准，HEVC的目标是在H.264/AVC highprofile的基础上，通过采用多种先进的编码技术，使其压缩效率提高一倍，即在保证相同视频质量的前提下，压缩后的视频码流所占存储空间(带宽)为原来的50％。

然而，HEVC压缩效率的提升是以牺牲编码端的时间复杂度为代价的，这对于视频实时应用是一个巨大的挑战。HEVC标准测试代码HM16.0的编码器距离实时应用大约差5000倍速度。因此，在保证编码质量的前提下，进一步提升HEVC标准的编码速度，对于加快HEVC标准在产业界的广泛应用，提高视频编码技术在各个领域的应用水平，具有重要的应用价值和社会意义。

发明内容

通过深入的研究，本发明人认识到，在HEVC/H.265标准的实际应用中，P帧预测起着至关重要的作用，由于I帧编码复杂度较高，所以在编码器的实时应用中，主要使用P帧与B帧编码，只是间隔插入I帧，在P帧编码过程中，首先执行帧间预测，而后使用HEVC标准的判定条件(三个CBF是否同时为零)，决策是否执行帧内预测，三个CBF同时为零，则跳过帧内预测过程，否则将执行帧内预测，在帧间与帧内预测中，选择率失真代价较小的模式作为当前预测单元的最优预测模式。通过对P帧中预测单元进行统计分析，只有5％左右预测单元的最优模式会由帧内预测选出，这说明在P帧编码中，绝大部分编码单元最终选择帧间预测作为最优的预测模式，前HEVC参考软件中的P帧intra快速算法会导致P帧中一部分帧内预测是冗余的，而帧内预测的自身时间复杂度较高，从而降低了编码效率。从上诉分析中可以得出，仅靠量化残差系数判定是否执行帧内预测是不够准确的，所以本发明人在充分研究帧间编码特征的基础上，加入能够在一定程度上区分帧间预测与帧内预测的特征，并结合机器学习的思想，对编码单元进行预测，提高P帧的编码效率。