[发明专利]VVC仿射运动估计快速计算方法

说明书

针对在VVC加入AME使得计算复杂度急剧提升的问题，本发明主要从三个角度对VVC中的AME进行加速。首先，考虑到AME的迭代次数过多，提出了一种自适应迭代次数公式，该公式可以很大程度地削减迭代次数；其次，对AME里的三种MV精度进行删减优化，主要是对一些高精度MV的AME进行跳过；最后，在与其他模式进行比较时，率失真代价的计算过于繁琐，采用较粗略的绝对变换误差和代价来进行决策。

技术领域

本发明涉及视频编码领域，具体涉及降低编码器的复杂度的VVC仿射运动估计快速计算方法。

背景技术

视频编码领域发展飞速，从20世纪90年代至今，视频编码标准已经基于初代的H.261衍生出了许多新标准。21世纪初，我国自主研发的高级视频编码标准(AdvancedVideo Coding Standard，AVS)投入使用。截至今天，我国自主研发的视频编码标准已经发展到了AVS3，对标国际上最新的通用视频编码(Versatile Video Coding，VVC)。这种最新的视频编码标准相比上一代的高效视频编码(High Efficiency Video Coding，HEVC)/AVS2，压缩效率可以提升50％，这对于存储4K、8K乃至更高分辨率的视频提供了巨大便利。

如此高的压缩率不是凭空就得到的，是用极高的计算复杂度的代价换来的。从帧内预测、帧间预测、变换、量化、熵编码乃至环路滤波部分的计算复杂度都提升巨大。特别地，在帧间预测部分，需要通过当前帧和参考帧的重构来计算得到运动矢量(MotionVector，MV)，本质上就是在参考帧的某一范围的搜索窗内与当前帧中的当前块进行块匹配搜索，不断计算失真代价，最终选取最优的代价对应的参考块，从而得到MV。可以发现，帧间预测的复杂度是极高的。如果是全搜索过程，那么参考帧中的每一个子块都必须至少要被搜索计算一次。对此，本发明主要是减少帧间预测部分的复杂度。

由于现实世界中运动的物体并非都是刚体运动，往往很多运动都存在旋转、缩放等非刚体运动，为了能够更加清晰有效地描述这种非刚体运动，VVC引入了全新的仿射运动估计(Affine Motion Estimation，AME)，而且分像素精度最大甚至达到了1/16。显而易见，AME的复杂度同样是巨大的。基于这一初衷，本发明以加速AME过程的方式减少帧间预测部分的复杂度。

发明内容

针对在VVC加入AME使得计算复杂度急剧提升的问题，本发明主要从三个角度对VVC中的AME进行加速。首先，考虑到AME的迭代次数过多，提出了一种自适应迭代次数公式，该公式可以很大程度地削减迭代次数；其次，对AME里的三种MV精度进行删减优化，主要是对一些高精度MV的AME进行跳过；最后，在与其他模式进行比较时，率失真(RateDistortion Optimization，RDO)代价的计算过于繁琐，采用较粗略的绝对变换误差和(Sumof Absolute Transformed Difference，SATD)代价来进行决策。

本发明提供一种方案，包括：

更改AME的迭代过程中具体的迭代次数为自适应公式计算得到的动态次数；

在整像素、1/4和1/16像素精度三种运动矢量精度中选择1/4像素精度；

使用SATD代价决策来选择最优的CPMV。

在AME的迭代过程中，每次迭代都会更新CPMV，然后基于CPMV进行运动补偿，得到预测图像，进而计算RDO代价。迭代完成后，具有最小代价的CPMV会被保留下来，然后再进行之后的预测、变换、量化和熵编码等。为了在最大程度上减少迭代次数，使用自适应公式计算实际的迭代次数。

作为优选，所述的自适应公式根据迭代次数与量化参数、slice类型以及CU大小的关系得到；