[发明专利]一种基于多用途编码中帧内编码的编码单元快速划分方法

说明书

本发明实施例提供了一种基于多用途编码中帧内编码的编码单元快速划分方法，该快速划分方法的核心思想是结合水平二叉划分和垂直二叉划分的编码信息跳过不必要的水平三叉划分，以尽可能地降低编码时间。本发明实施例提供的方法步骤简单，计算量小，可方便地投入实际应用。

技术领域

本发明属于视频编码技术领域，特别涉及一种基于多用途编码中帧内编码的编码单元快速划分方法。

背景技术

高效率视频编码(High Efficiency Video Coding，简称HEVC)虽然是目前全球主要的也是最新的视频编码技术，仍然无法满足日渐发展的视频应用和视频需求。因此，运动图像专家组(Moving Picture Epert Group，简称MPEG)和视频编码专家组(VideoCodingEpert Group，简称VCEG)于2015年10月成立了联合视频探索组(Joint Video EplorationTeam，简称JVET)，研究新一代视频编码技术，以期超越HEVC的压缩效率，适应当今视频业务的迅猛发展。

在2018年4月的第10次JVET会议上，JVET定义了新一代视频编码技术的第一份草案，并将新视频标准命名为多功能视频编码(Versatile Video Coding，简称VVC)，并且发布了相应的编码器测试模型VTM1.0。与HEVC的四叉树编码结构不同，VTM1.0采用了四叉树以及嵌套的多类型树结构(QTMT)，使得编码单元(Coding Unit，简称CU)的划分更加灵活。2018年7月到10月，JVET相继发布了VVC的第二和第三份草案，相应的测试模型也更新至VTM2.0和VTM3.0。

随着视频编码技术的发展，许多新的编码工具，例如亮度与色度分离的划分结构以及多变换选择(Multiple Transform Selection，简称MTS)均被VVC采用，并集成到VTM(Video Test Model)中，这些新工具大大提高了VTM的编码效率，但同时也极大地增加了编码尤其是帧内编码的时间复杂度。VTM的帧内编码时间复杂度大约是HEVC的数倍之多。如此高的复杂度不仅使得VVC的进一步开发和研究进程受阻，也不利于今后的推广和应用。

当一幅图像进入VVC编码器后，首先会被分割成若干个大小相等的编码树单元(CTU)，CTU是最大的编码单元，通常大小为128×128像素。QTMT划分技术以CTU为根节点进行四叉划分，四叉划分的叶子节点还能以多类型树结构进一步递归划分，直到将其划分至设定的最小值。在这种结构中的每一个节点都是编码单元(CU)。除特殊情况外，多类型树的节点每次划分都会遍历上述多类型树结构中的四种划分模式，四叉树的节点除了会遍历多类型树结构中的四种划分模式外还会尝试四叉划分模式。在此过程中，需要通过率失真优化来选取最优的划分模式以及划分深度。以64×64大小的帧内CU为例，对该CU依次进行帧内预测、四叉划分、水平二叉划分、垂直二叉划分、水平三叉划分、垂直三叉划分，并分别计算帧内预测以及这五种划分下的率失真代价，选率失真代价最小的模式为最终编码模式。

复杂的划分结构以及递归的搜索方式给编码器带来了沉重的计算负担，虽然VVC与HEVC都是在基于块的混合视频编码框架下设计的，且关于HEVC划分结构加速的研究已经非常成熟，然而并不适用于VVC。

发明内容

针对现有技术中VVC标准编码器VTM编码时间长的问题本发明实施例提供了一种基于多用途编码帧内编码的编码单元快速划分方法，缩短了编码时间，提高了实际应用性。

CU在进行水平三叉划分之前已经完成了水平二叉划分和垂直二叉划分模式的率失真优化，此时产生的许多编码数据都可以表征CU的纹理方向等信息，例如水平二叉划分和垂直二叉划分模式的率失真代价、水平二叉划分时子CU的最优划分模式及帧内预测模式等。这些信息无需附加计算只要在编码时保存即可用于水平三叉划分模式的快速跳过，且存储这些信息所需内存非常小，可忽略不计。