[发明专利]一种多功能视频编码帧间划分方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种多功能视频编码帧间划分方法、系统及存储介质，方法包括：确定当前编码树单元的编码帧为帧内编码帧或第一比率小于等于第一阈值时执行下一步骤；提取并计算当前编码单元的垂直边缘纹理特征和水平边缘纹理特征；根据当前编码单元的垂直边缘纹理特征和水平边缘纹理特征，进行当前编码单元的划分决策。本发明在帧间预测编码时利用了第一比率的相对大小、编码帧是否为帧内编码帧或当前编码单元的边缘纹理特征来跳过某些划分方式，提升了编码效率；根据当前编码单元的垂直边缘纹理特征和水平边缘纹理特征来至少选择3种划分方式来进行递归划分，BD‑rate更小，编码性能更好。本发明可广泛应用于视频编码领域。

技术领域

本发明涉及视频编码领域，尤其是一种多功能视频编码帧间划分方法、系统及存储介质。

背景技术

ITU-T VCEG和ISO/IEC MPEG成立了Joint Video Exploration Team(JVET)工作组，该工作组主要是为了研究未来视频编码标准的潜在需求。在JVET的发展过程中，形成了新一代的视频编码标准Versatile Video Coding(VVC，多功能视频编码)。许多新的编码技术在VVC中已经被研究采纳，例如Quadtree with nested multi-type tree(QTMT)，Position Dependent intra Prediction Combination(PDPC)，Affine MotionCompensation Prediction(AMCP)等。这些技术能够很好地提升编码性能，但是也极大地增加了编码时间。因此，有必要找到一种有效的算法，以实现编码效率和编码时间之间更好的权衡。

在VVC中，每个编码树单元(Coding Tree Unit,CTU)被分割成编码单元(CodingUnit,CU)以适应各种局部纹理的特征。QTMT支持更灵活的CU划分形状，CU可以是正方形或者矩形：首先，利用四叉树对CTU进行划分。然后，可以用二叉、三叉或者四叉树结构对四叉树叶节点进行进一步划分，其中二叉和三叉树这二种结构统称为多树结构。二叉树结构包括垂直和水平二叉划分，而三叉树结构包括垂直和水平三叉划分。图1是一个CTU划分成CU的示意图。在VVC中，QTMT结构采用率失真优化(Rate-distortion Optimization,RDO)方法来确定所有块的最佳划分方式：首先，将当前的CU看为一个叶子节点，不进行任何分割，然后尝试各种模式进行预测和变换，最后选择并存储最佳模式的RD(率失真)代价。其次，根据划分模式将CU分为两个、三个或四个子块。然后，递归地执行RDO过程，以确定这些子块的最佳划分方式。最后，选择RD代价最低的那个作为最好的划分方式。然而，该划分方式整个递归的过程非常耗时。

帧间预测利用视频时间域的相关性，使用邻近已编码图像(如当前帧的前一帧已编码图像)像素预测当前图像的像素，能够有效去除视频时域冗余。因此，当当前编码单元与参考图像的同位块明显相似(即相对静止)时，即使跳过所有的进一步的划分操作，预测误差也可以很小。这种情况可以减少划分信息的开销；同时，考虑了系统开销和预测误差的率失真代价将增加很少，但编码时间将显著合理地减少。目前VVC参考软件的VTM中所采用帧间预测编码方案，在当前编码单元与参考图像的同位块不明显相似(即相对运动)而需要进一步划分时，将最佳划分方式的选择作为一个多分类问题，从全局纹理、局部纹理和图像内容信息这三类信息中选取特征，并且选择决策树作为分类器，这样能明显加快划分过程。这种方式选择了决策树作为分类器，直接从水平二叉划分方式、垂直二叉划分方式、水平三叉选择划分方式、垂直三叉划分方式和四叉树划分方式中选择一种划分方式而跳过其他划分方式，这种方式虽然能加快编码速度和节省编码时间，但其只选择一种划分方式来进行编码单元划分的做法会增大编码的BD-rate(表示在同等视频质量的情况下，码率的变化情况)，减小编码的峰值信噪比PSNR，导致编码性能变差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例的目的在于：提供一种多功能视频编码帧间划分方法、系统及存储介质，以在保证编码性能的同时提升编码效率。

本发明实施例第一方面所采取的技术方案是：