[发明专利]按视频内容提前终止编码块编码模式搜索的视频压缩方法

说明书

本发明涉及一种按视频内容提前终止编码块编码模式搜索的视频压缩方法，其中包括根据视频内容的特征和预设分类条件将视频内容划分为多个类别；预先设定多个编码模式和各个编码模式下的编码子模式集合；根据视频内容的类别匹配与各个视频内容的类别相对应的编码子模式集合；采用与视频内容的类别相对应的编码子模式集合对该类别的视频内容进行编码，并终止除相对应的编码子模式集合之外的其他编码子模式集合的搜索。本发明对不同类别的编码单元可以自适应跳过部分编码模式及其子模式的编码，无需进行所有编码模式及其子模式的搜索，在几乎不影响整体编码效率的前提下，大幅降低编码复杂度。

技术领域

本发明涉及视频压缩技术领域，具体是指一种按视频内容提前终止编码块编码模式搜索的视频压缩方法。

背景技术

近年来，随着人类社会进入人工智能、大数据、虚拟现实、增强现实、混合现实、云计算、移动计算、云-移动计算、4G/5G通讯的时代，超高清(4K)和特超高清(8K)图像分辨率的传统视频、监控视频、娱乐媒体、社交媒体、医学图像、消费者拍摄的图像/视频、各种新形态的数据等多媒体数据量与日剧增，已成为互联网大数据的主要数据形式。随着多媒体大数据的广泛应用，如何对多媒体数据进行超高压缩比和极高质量的数据压缩技术成为必不可少的技术。

多媒体大数据的广泛应用也产生了各种新类型的数据集。各种新类型的数据集中不同的图像区域具有不同的性质。一般而言，不同的图像区域主要分为两种类型：一种是由平滑的、具有丰富纹理的、连续色调的、相机拍摄的自然图像区域；另一种是由具有尖锐的像素边缘的、不连续色调的、文本，图形，图标、图表等计算机产生图像区域。这两种类型的图像区域表现出显著不同的特点，不仅包括其帧内特性，也包括其帧间特性。

帧内特性：一个编码块(Coding Unit，CU)中不同颜色的数目迥异；图像中存在具有各种各样的形状、大小和相对位置的匹配图样；一帧图像中匹配图样的数目很不相同等。

帧间特性：对于文本、图表等非自然图像或视频区域中，存在着大量的静止区域。这些区域的原始像素与前一帧相同位置的原始像素是完全一致的，而自然图像或视频区域中的静止区域由于自然界中光效的原因导致原始像素和前一帧相同位置的原始像素只是接近的；一般由计算机软件产生的运动是基于整像素的，而由摄像机记录下来对信号的时域采样产生的自然运动需要利用分像素插值来得到更精确的运动估计。

为了进一步提高具有不同的图像内容与性质的各种新类型数据的编码效率，最新国际视频压缩标准HEVC和我国第二代数字音视频编码技术标准AVS2中采用以下编码方法：

一方面，在沿用以前视频标准的“分块为编码单元”(对一帧图像进行编码时，把一帧图像划分成若干块MxM像素的子图像，对子图像一块一块进行编码)的方法上，采用更灵活的块分割技术。HEVC和AVS2中都定义了3种块分割单元，分别是CU(Coding Unit)，PU(Prediction Unit)，和TU(Transform Unit)。CU是最基本的二维对称结构编码单位，各种编码环节如帧内/帧间预测、变换、量化、以及熵编码都是以CU为单位进行的。最大的CU称为LCU(Largest Coding Unit)。一帧图像可以认为是由互相不重叠的LCU组合而成，由于CU是二维对称结构，对LCU的进一步分割是以递归四叉树方式进行的。PU是预测环节的基本编码单元，所有和预测相关的操作都是以PU为单位的，如帧内预测的方向、帧间预测的运动矢量差和参考帧索引、运动矢量预测、以及运动补偿都是基于PU进行处理的。TU作为变换和量化的基本单元。其中HEVC和AVS2中支持的PU划分子模式包括：不划分子模式(2N×2N)、水平划分子模式(2N×N)、垂直划分子模式((N×2N)、不规则划分子模式(2N×nU、2N×nD、nL×2N和nR×2N)和四等分划分子模式(N×N)、短距离划分子模式(0.5Nx2N和2Nx0.5N)。对一帧图像进行编码，就是依次对一个一个CU进行编码。编码单元也称编码块。