[发明专利]一种HEVC快速码率转码方法

摘要

本发明公开了一种HEVC快速码率转码方法，采用像素域转码器作为码率转码的基本框架，首先将原始的高码率视频流通过解码器解码得到重建视频序列，然后再将重建视频序列作为编码器的输入，并通过编码器将其编码成目标码率视频流输出，在此过程中利用从解码器中提取的编码信息通过快速CU深度预测算法和快速PU模式选择算法来加速转码器的转码速度。本发明快速码率转码方法通过快速CU深度预测算法和快速PU模式选择算法加快转码速度，同时还保证了视频的质量。

主权项

一种HEVC快速码率转码方法，其特征在于，采用像素域转码器作为码率转码的基本框架，首先将原始的高码率视频流通过解码器解码得到重建视频序列，然后再将重建视频序列作为编码器的输入，并通过编码器将其编码成目标码率视频流输出，在此过程中利用从解码器中提取的编码信息通过快速CU深度预测算法和快速PU模式选择算法来加速转码器的转码速度；所述快速CU深度预测算法利用从解码端获取的CU深度信息及当前编码单元时域/空域相邻块的编码信息来实现，包括以下三个步骤：利用解码信息初始化当前编码单元的深度范围、利用基于概率统计的算法进一步精确及优化CU深度范围和利用前面帧的同位编码单元及其周围相邻编码单元的深度信息跳过不必要的深度；利用解码信息初始化当前编码单元的深度范围具体为：当前编码单元CUo的深度Do和从解码端获取的同位编码单元CUi的深度Di的关系应满足公式(2)：0≤Do≤Di  公式(2)利用基于概率统计的算法进一步精确及优化CU深度范围，具体为：设P(d|Di)为当CUi的深度为Di时，当前编码单元CUo的最佳深度为d的概率，d的取值范围为0～3，则P(d|Di)的计算公式为：其中，N(d|Di)为当前所有已编码的采用帧间预测的图像中，当CUi的深度为Di时，CUo选择的最佳深度为do的数量，N则为当前所有已编码的采用帧间图像中的CUi的深度为Di的总数量，因此N的计算公式如下：因此，P(d|Di)应满足：设Sd为深度0～d的概率和，则在遍历深度0～Di时，当满足条件时，CU的深度Do的初始化范围为[0,Di+1]，否则CU的深度Do的初始化范围为[0,Di]；利用前面帧的同位编码单元及其周围相邻编码单元的深度信息跳过不必要的深度，具体为：利用Dom、Do0_A、Do0_L以及Do0_AL和解码信息以及ΔQP联合起来预测当前CU的深度，m＝1,2,3，还计算前三帧同位编码单元CUom的加权平均深度WDom，并将其与解码信息联合起来进行CU深度的预测，其计算公式如公式(7)：其中，a、b、c、d为常系数，a、b、c、d的值分别设为：0.4、0.25、0.25、0.1；根据上述所有相关编码单元的深度取值情况将深度分布分为五种情况，具体如下所示：情况1：所有的Dom均等于Di，且Do0_A和Do0_L也等于Di；情况2：所有的Dom均等于Di，且Do0_A和Do0_L只有一个和Di相等或者都不和Di相等；情况3：所有的Dom均等于Di，且所有的WDom也和Di相等；情况4：所有的Dom均等于Di，且所有的WDom不都和Di相等；情况5：并非所有的Dom均相等；设a为当前编码单元CUo正在计算的深度，当所有编码单元的深度分布满足以下任意一种情况时，执行快速CU深度预测算法：(1)当同位编码单元CUom及其周围相邻编码单元的深度分布符合情况1时，则认为当前编码单元CUo的深度为Di的概率非常大，此时跳过其他深度；否则执行步骤(2)；(2)当同位编码单元CUom及其周围相邻编码单元的深度分布符合情况2时，若Di的值为3，且ΔQP＜β成立，则说明CUo选择尺寸较小即深度较大的编码单元的概率非常大，因此，此时选择跳过深度0和1，β的值设为10；否则执行步骤(3)；(3)同位编码单元CUom及其周围相邻编码单元的深度分布符合情况3时，则认为当前编码单元CUo的深度为Di的概率非常大，选择跳过其他深度值；否则执行步骤(4)；(4)计算出所有WDom的最小值WDmin，如果最小值WDmin也大于Di，且a＜Di，则CUom选择深度a作为最佳深度的概率非常小，此时跳过深度a，直接计算下一层深度a+1；否则执行步骤(5)；(5)当同位编码单元CUom及其周围相邻编码单元的深度分布符合情况5时，根据Do1以及Do2的取值情况设计CU跳过算法；当Di≥2时，若Do1≥2以及Do2≥2也成立，则表示当前编码块CUo在时域和空域上的相邻编码块均具有丰富的纹理信息，因此，根据视频图像在空域以及时域上的相关性，判断当前编码单元CUo具有丰富纹理信息而采用较小的编码单元的概率比较大，因此，此时跳过深度0和1；当Do1＝2或Do2＝2时，此时当前编码单元CUo仍有一定几率选择深度1作为最佳深度，因此为了保证视频的质量，设定当Do1＞2且Do2＞2时，跳过深度0和1；当Do1＝2或Do2＝2时，只跳过深度0，否则执行快速PU模式跳过算法。