一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法专利检索-帧内预测广播专利检索查询-专利查询网

一种快速跳过HEVC中P、B 帧 帧内预测模式的方法

阅读：1发布：2020-10-01

专利汇可以提供一种快速跳过HEVC中P、B 帧帧内预测模式的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种快速跳过HEVC中P、B 帧帧内预测模式的方法。它包括如下步骤：对于P、B帧的编码单元，先计算所有帧间预测模式的编码代价，选出代价最小的帧间预测模式作为最优帧间预测模式；对最优帧间预测模式的预测图像和原始图像都进行1/4下采样，然后计算得到SatdCost_inter_ds；获取帧内预测单元的相邻像素进行1/4 下采样，然后获得11个帧内预测模式的预测图像，与1/4下采样后的原始图像计算选出最小的SatdCost_intra_ds；最后选择最优预测模式。本发明的有益效果是：显著减少编码时间，不会损失编码质量，平均码率没有增加，编码时间平均节省9.8％。，下面是一种快速跳过HEVC中P、B 帧帧内预测模式的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种快速跳过HEVC中P、B 帧帧内预测模式的方法，其特征是，具体包括如下步骤：
(1)对于P、B帧的编码单元，首先按照正常编码流程先计算所有帧间预测模式的编码代价，选出代价最小的帧间预测模式作为最优帧间预测模式，为P_best_inter；
(2)对最优帧间预测模式P_best_inter的预测图像和原始图像都进行1/4下采样，然后计算SatdCost，得到SatdCost_inter_ds；
(3)获取帧内预测单元的相邻像素进行1/4 下采样，然后获得11个帧内预测模式的预测图像，与1/4下采样后的原始图像计算SatdCost，选出最小的，作为SatdCost_intra_ds；
(4)如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds＞satd_threshold，则不用计算帧内预测单元的编码代价，直接选择P-best_inter作为当前编码单元的最优预测模式，否则需要进一步计算选择最优预测模式。
2.根据权利要求1所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(1)中，在计算编码代价过程后，将预测单元的预测值和编码比特数都保存下来，最优预测单元亮度分量的预测图像为Prd_best_inter，编码比特数为bits_best_inter。
3.根据权利要求2所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(2)中，先对原始图像Src和预测图像Prd_best_inter进行1/4下采样，得到下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds，然后计算下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds之间的Satd值，结果为Satd_best_inter_ds，最后根据公式计算SatdCost_inter_ds。
4.根据权利要求3所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，所述的公式为：SatdCost_inter_ds＝(Satd_best_inter_ds＜＜4)+bits_best_inter*lambda。
5.根据权利要求1所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(3)中，获取SatdCost_intra_ds的具体方法如下：
(a)先获取帧内预测单元的相邻像素值，包括预测单元左边列，上方行，和左上角的相邻像素，这些相邻像素作为帧内预测的参考像素用于生成预测值；
(b)对左边列和上方行的相邻像素进行1/4下采样，生成下采样后的参考像素；
(c)利用(b)中下采样后的参考像素，对11个Intra预测方向分别生成预测图像，计算预测图像与1/4下采样原始图像之间的Satd值，获得11个预测方向的SatdCost；
(d)从中选择最小的SatdCost，作为SatdCost_intra_ds。
6.根据权利要求5所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(c)中，11个Intra预测方向指的是Planar、DC、Angle2、Angle6、Angle10、Angle14、Angle18、Angle22、Angle26、Angle30、Angle34，SatdCost的计算公式如下：SatdCost＝(Satd＜＜4)+lambda*bits_intra，其中bits_intra指的是帧内预测模式的编码比特数。
7.根据权利要求1所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(4)中，satd_threshold指的是经验阈值，如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds≤satd_threshold，则计算帧内预测单元的编码代价，与P_best_inter的编码代价进行比较，选择编码代价更小的作为当前编码单元的最优预测模式。

说明书全文

一种快速跳过HEVC中P、B帧 帧内预测模式的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及视频编码相关技术领域，尤其是指一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法。

背景技术

[0002] HEVC是最新一代的视频编码标准，相比H264，压缩效率可以提升一倍。HEVC采用了很多复杂的技术来实现压缩率的提高，具体来说(1)、HEVC采用了四叉树的分块方式，每个块都称之为编码单元(Coding Unit，CU)，CU最大可到64x64，每个CU都可递归划分成四个子CU，最小CU可到8x8，所以HEVC的块分割方式相比H264要更灵活，块的种类更多。(2)、HEVC对每个CU可以尝试更多的预测模式，每种预测模式对应一种预测单元(Prediction Unit)，预测模式有两类，帧间预测模式(包括Merge&Skip_2Nx2N，Inter_2Nx2N，Inter_2NxN，Inter_Nx2N，Inter_2NxnU，Inter_2NxnD，Inter_nLx2N，Inter_nRx2N，Inter_NxN等)和帧内预测模式(包括Intra_2Nx2N，Intra_NxN)。I帧只能使用帧内预测模式，P、B帧可以使用所有的预测模式。HEVC计算每种模式的编码代价从中选择编码代价最小的预测模式，从而可以达到更高的压缩效果。

[0003] HEVC的帧内预测模式相比H264也有了很大的改进：HEVC支持33个方向预测模式和2个非方向预测模式(Planar和DC模式)，而H264中只有8个方向预测模式，所以HEVC的Intra相比H264复杂度要高很多，但同时预测效果更好。

[0004] 在HEVC的P、B帧中，帧内预测模式也是一种非常重要的预测模式。对于运动序列，由于运动伴随着新场景的出现和旧场景的消失，因此每一帧都会有一些编码单元在其他帧中无法找到匹配的块，对于这样的编码单元，使用帧内预测的预测效果可能会明显好于帧间预测。不过，总体上看，大部分编码单元可以在时域上相邻帧找到匹配块，所以P、B帧中帧内预测选中的比例相对较低。

[0005] HEVC根据编码代价来选择每个块的最优预测模式和块的最佳分割方式。编码代价J与编码失真和编码比特数有关：J＝D+lambda*bits，其中D表示编码失真，bits表示编码比特数，lambda是拉格朗日系数，只与编码量化参数QP相关。编码代价的计算涉及重建图像的生成，失真的计算以及编码比特数的估计，这些过程占据了整个编码当中相当可观的计算资源，因此减少编码中编码代价的计算是编码器优化工作中的关键。

[0006] 在HEVC的参考软件HM中，帧内预测快速算法中使用了SatdCost来进行初步的预测方向的选择。SatdCost是对编码代价J的一种近似估计，采用了简化算法节省编码代价的计算量，SatdCost＝Satd+lambda*bits。具体来说SatdCost中的失真采用的是预测图像和原始图像之间的Satd值(Satd是SumofAbsolute Transformed Difference的缩写，表示的是Hadamard变换后的绝对值的和)，Sad采用了更简单的Hadamard变换，同时不需要进行量化和反变换，计算量大大降低，因此SatdCost相比真正的编码代价，计算复杂度低很多，同时由于SatdCost对编码代价的估计效果较好，对编码质量的损失很小，因此被广泛应用。

发明内容

[0007] 本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种减少编码时间且不损失编码质量的快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法。

[0008] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0009] 一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，具体包括如下步骤：

[0010] (1)对于P、B帧的编码单元，首先按照正常编码流程先计算所有帧间预测模式的编码代价，选出代价最小的帧间预测模式作为最优帧间预测模式，为P_best_inter；

[0011] (2)对最优帧间预测模式P_best_inter的预测图像和原始图像都进行1/4下采样，然后计算SatdCost，得到SatdCost_inter_ds；

[0012] (3)获取帧内预测单元的相邻像素进行1/4 下采样，然后获得11个帧内预测模式的预测图像，与1/4下采样后的原始图像计算SatdCost，选出最小的，作为SatdCost_intra_ds；

[0013] (4)如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds＞satd_threshold，则不用计算帧内预测单元的编码代价，直接选择P_best_inter作为当前编码单元的最优预测模式，否则需要进一步计算选择最优预测模式。

[0014] HEVC在P、B帧的编码过程中，为了保证预测效果，对每个编码单元都需要计算帧内预测模式的编码代价，但从最终各种预测单元选中比例来看，帧内预测被选中的概率很低，换言之，没必要对每个编码单元都尝试帧内预测模式。本方法的创新在于先利用1/4下采样的原始图像和预测图像估算出帧内预测模式的SatdCost，然后利用SatdCost决定是否要计算帧内预测的编码代价。由于Satd的估算是在1/4分辨率上进行的，所以增加的计算量很低，同时由于Satd估算效果很好，因此利用该方法，编码单元可以精准跳过帧内预测模式的计算，不仅可以显著减少编码时间，同时不会损失编码质量。将本方法应用到ArcVideo 265编码器中，测试IPPP编码结构，Preset 5，本方法的平均码率没有增加，编码时间平均节省9.8％。

[0015] 作为优选，在步骤(1)中，在计算编码代价过程后，将预测单元的预测值和编码比特数都保存下来，最优预测单元亮度分量的预测图像为Prd_best_inter，编码比特数为bits_best_inter。

[0016] 作为优选，在步骤(2)中，先对原始图像Src和预测图像Prd_best_inter进行1/4下采样，得到下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds，然后计算下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds之间的Satd值，结果为Satd_best_inter_ds，最后根据公式计算SatdCost_inter_ds。

[0017] 作为优选，所述的公式为：SatdCost_inter_ds＝Satd_best_inter_ds*16+bits_best_inter*lambda。其中：Satd_best_inter_ds乘以16，是因为1/4下采样后分辨率变成了原图的16分之1，所以Satd需要乘以16才能等同于原图的Satd。

[0018] 作为优选，在步骤(3)中，获取SatdCost_intra_ds的具体方法如下：

[0019] (a)先获取帧内预测单元的相邻像素值，包括预测单元左边列，上方行，和左上角的相邻像素，这些相邻像素作为帧内预测的参考像素用于生成预测值；

[0020] (b)对左边列和上方行的相邻像素进行1/4下采样，生成下采样后的参考像素；

[0021] (c)利用(b)中下采样后的参考像素，对11个Intra预测方向分别生成预测图像，计算预测图像与1/4下采样原始图像之间的Satd值，获得11个预测方向的SatdCost；

[0022] (d)从中选择最小的SatdCost，作为SatdCost_intra_ds。

[0023] 作为优选，在步骤(c)中，11个Intra预测方向指的是Planar、DC、Angle2、Angle6、Angle10、Angle14、Angle18、Angle22、Angle26、Angle30、Angle34，SatdCost的计算公式如下：SatdCost＝Satd*16+lambda*bits_intra，其中bits_intra指的是帧内预测模式的编码比特数。其中：Sad乘以16，是因为1/4下采样后分辨率变成了原图的16分之1，所以Satd需要乘以16才能等同于原图的Sad。

[0024] 作为优选，satd_threshold指的是经验阈值，如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds≤satd_threshold，则计算帧内预测单元的编码代价，与P_best_inter的编码代价进行比较，选择编码代价更小的作为当前编码单元的最优预测模式。其中：经验阈值satd_threshold可以通过经验得到。

[0025] 本发明的有益效果是：编码单元可以精准跳过帧内预测模式的计算，不仅可以显著减少编码时间，同时不会损失编码质量，本方法的平均码率没有增加，编码时间平均节省9.8％。

具体实施方式

[0026] 下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。

[0027] 一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，具体包括如下步骤：

[0028] (1)对于P、B帧的编码单元，首先按照正常编码流程先计算所有帧间预测模式的编码代价，选出代价最小的帧间预测模式作为最优帧间预测模式，为P_best_inter；在计算编码代价过程后，将预测单元的预测值和编码比特数都保存下来，最优预测单元亮度分量的预测图像为Prd_best_inter，编码比特数为bits_best_inter；

[0029] (2)对最优帧间预测模式P_best_inter的预测图像和原始图像都进行1/4下采样，然后计算SatdCost，得到SatdCost_inter_ds；具体为：先对原始图像Src和预测图像Prd_best_inter进行1/4下采样，得到下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds，然后计算下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds之间的Sad值，结果为Satd_best_inter_ds，最后根据公式计算SatdCost_inter_ds，公式为：SatdCost_inter_ds＝Satd_best_inter_ds*16+bits_best_inter*lambda；其中：Satd_best_inter_ds乘以16，是因为1/4下采样后分辨率变成了原图的16分之1，所以Sad需要乘以16才能等同于原图的Sad；

[0030] (3)获取帧内预测单元的相邻像素进行1/4下采样，然后获得11个帧内预测模式(Planar、DC、Angle2、Angle6、Angle10、Angle14、Angle18、Angle22、Angle26、Angle30、Angle34)的预测图像，与1/4下采样后的原始图像计算SatdCost，选出最小的，作为SatdCost_intra_ds；具体方法如下：

[0031] (a)先获取帧内预测单元的相邻像素值，包括预测单元左边列，上方行，和左上角的相邻像素，这些相邻像素作为帧内预测的参考像素用于生成预测值；

[0032] (b)对左边列和上方行的相邻像素进行1/4下采样，生成下采样后的参考像素；

[0033] (c)利用(b)中下采样后的参考像素，对11个Intra预测方向(Planar、DC、Angle2、Angle6、Angle10、Angle14、Angle18、Angle22、Angle26、Angle30、Angle34)分别生成预测图像，计算预测图像与1/4下采样原始图像之间的Satd值，获得11个预测方向的SatdCost；SatdCost的计算公式如下：SatdCost＝Satd*16+lambda*bits_intra，其中bits_intra指的是帧内预测模式的编码比特数；另：Satd乘以16，是因为1/4下采样后分辨率变成了原图的
16分之1，所以Satd需要乘以16才能等同于原图的Satd；

[0034] (d)从中选择最小的SatdCost，作为SatdCost_intra_ds；

[0035] (4)如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds＞satd_threshold，则不用计算帧内预测单元的编码代价，直接选择P_best_inter作为当前编码单元的最优预测模式，否则需要进一步计算选择最优预测模式，即如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds≤satd_threshold，则计算帧内预测单元的编码代价，与P_best_inter的编码代价进行比较，选择编码代价更小的作为当前编码单元的最优预测模式。其中：satd_threshold指的是经验阈值，可以通过经验得到，satd_threshold的一组可行的经验阈值如下：

[0036]

[0037] 将本方法应用到ArcVideo 265编码器中，测试IPPP编码结构，Preset 5，本方法的平均码率没有增加，编码时间平均节省9.8％。该方法已经集成到ArcVideo转码器中，在编码质量保持不变的情况下，节省了编码时间，减少了ArcVideo 265编码器对计算资源的消耗。

标题	发布/更新时间	阅读量
基于频谱地图的卫星通信系统用户链路干扰规避方法	2020-05-08	262
编码和解码图像的方法及使用该方法的设备	2020-05-08	130
一种基于块编码特性的3D视频错误隐藏方法	2020-05-08	55
一种早教机器人的控制方法	2020-05-08	259
目标跟踪方法及存储介质	2020-05-08	545
图像编码装置	2020-05-08	236
基于视觉显著性的HEVC优化算法	2020-05-08	55
瓣膜图像处理方法、瓣膜图像处理装置及电子设备	2020-05-08	644
一种编解码方法、装置及其设备	2020-05-11	480
编码方法、解码方法、编码设备和解码设备	2020-05-08	984

一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法

一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：

一种快速跳过HEVC中P、B 帧帧内预测模式的方法