[发明专利]基于预编码和编码SATD值加权的帧间预测模式选择方法

说明书

本发明提供了基于预编码和编码SATD值加权的帧间预测模式选择方法，属于视频编码解码技术领域。该方法针对视频压缩编码过程中，帧间预测编码的模式选择所带来的失真和高额计算复杂度的问题，提出了一种帧间预测中模式的快速选择方法，将预编码的SATD值和编码的SATD值进行加权，将其加权值运用到帧间预测中的各个模式选择中去，在保证视频主观质量的情况下，降低了编码器的计算复杂度，减少了编码时间，提高了编码效率，方法简单易行，有利于新一代视频编码标准的产业化推广。

技术领域

本发明属于视频编码解码技术领域，具体涉及基于预编码和编码SATD值加权的帧间预测模式选择方法。

背景技术

视频编码，就是指通过一些压缩的手段，将视频信号的文件转换成另一种文件格式，从而使得在信号传输过程中，减少带宽的使用，使其高效的传播。高效率视频编码(HighEfficiency Video Coding，简称HEVC)是一种新的视频压缩标准，它由MPEG和VCEG组织于2012年成立的视频联合协作小组(JCT-VC)所研发。HEVC在性能上相较于H.264更加优秀，在同等视频质量下其压缩率可达到H.264的2倍。电影、动画片等视频经HEVC视频压缩后，手机用户观看在线视频不仅流量耗费大大减少，且下载速度会更快，画质基本不会受到影响，即使在线观看也会更流畅，不易卡机。

HEVC采用了树形编码单元(Coding Tree Unit，简称CTU)，一个CTU由一个亮度CTB和2个色度CTB以及附加的语法元素组成。CTU按照类似四叉树的结构划分成四个更小尺寸的编码单元(Coding Units，简称CU)，最多能往下递归分4层。即由64*64一直划分到8*8。CU也由一个亮度编码块CB和两个色度编码块CB和附加的语法元素组成。CU还可以继续往下分解为预测单元(Prediction Uints，简称PU)和转换单元(Transform Uints，简称TU)，他们是进行预测运算的基本单元，通过这样的处理，使得编码更加方便和简洁明了。而HEVC的帧内预测模块是以划分的块为基本单位的，运用多角度的预测方式，目的是减小由于图像内的空间相关性所带来的影响。HEVC的帧内模式选择方向由H.264的9种模式扩展为了35种。与此同时，在HEVC的帧间模式选择上，除了引用了可变的CU尺寸之外，还采用了高精度运动估计，甚至针对运动参数，设计了三种编码的模式：直接编码的Inter帧间预测模式、改良过后的Skip帧间预测和Merge帧间预测模式。

在HEVC中，视频信号序列以图像组(Group of Picture，简称GOP)为基本单位进行编码，且其中每一帧又会被分为一系列的片(编码的独立单元)。一片又会被划分为若干个CTU，CTU被划分为CU，CU是HEVC帧内/帧间预测、量化变换以及熵编码等环节共享的基本单位，可支持的编码尺寸最大为64×64，最小为8×8，编码器可以根据不同的图片内容、图片大小以及应用需求合理地选择CU的尺寸，以此获得较大程度的优化。另外，CU以CTU作为根节点，而CU又可作为PU树和TU树的根节点。

其中，PU规定了编码单元的所有预测模式，一切与预测有关的信息都定义在预测单元部分，作用是获取预测过程的相关信息。比如，帧内预测的方向、帧间预测的分割方式、运动矢量预测，以及帧间预测参考图像索引号都属于预测单元的范畴。对于图像的帧内预测，预测单元PU的尺寸与所属的编码单元CU相同，只有当编码单元CU在最低层即0层时，才能被划分为N×N的预测单元PU。因此，PU尺寸范围为4×4到64×64。对于图像的帧间预测，预测单元的分割模式有8种，4种对称模式(2N×2N、2N×N、N×2N、N×N)和4种非对称模式(2N×nU、2N×nD、nL×2N、nR×2N)，其中2N×nU和2N×nD分别以上下1:3、3:1的比率划分，nL×2N和nR×2N分别以左右1:3、3:1的比率划分。SKIP模式是MERGE模式的一种，MERGE模式只需要对运动参数集索引进行编码，而SKIP模式除此之外，也不需要对残差信息进行编码。从预测单元PU中得到的预测残差经过适当的变换，使图像能量在空间域的分散分布转为在变换域的集中分布，以达到去除空间冗余的目的。