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一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的方法

阅读：144发布：2020-06-15

专利汇可以提供一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种用于AVS2 视频编码的快速划分CU的方法和系统，其避免了传统的四叉树划分一个LCU需要逐级遍历所有划分模式CU效率过低的问题，该方法从单个LCU和它划分成子CU的编码代价入手，对于LCU级以下的CU(32×32、16×16)不再采用四叉树逐级划分的方式(8×8的CU无需再分)，而是将一个LCU划分成4个32×32的子CU，或者划分成16个16×16的子CU，或者64个8×8的子CU，利用上层划分方式和下层划分方式的编码代价大小关系进行提前终止划分。该方法在保证图像质量 (低QP值时质量略有提升)的前提下能够有效的减低AVS2视频编码器的计算复杂度，提高编码效率。，下面是一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的方法，其特征在于，其采用由浅至深的方式，包括：
A.1、编码一个LCU，即对一个64×64的CU进行编码，并记录编码的代价为RD_cost_64×
64；
A.2、将所述LCU划分为4个32×32的子CU，并对所述4个32×32的子CU进行编码，记录编码的代价为RD_cost_32×32；
A.3、执行判定：依据编码代价大小关系决定当前CU是否需要继续细分，若不需要，则提前终止CU细分，具体如下：
如果RD_cost_64×64如果RD_cost_64×64≥RD_cost_32×32，需要进一步划分，执行步骤A.4；
A.4、将所述LCU划分成16个16×16的子CU，并对所述16个16×16的子CU进行编码，记录编码的代价为RD_cost_16×16；
A.5、执行判定：
如果RD_cost_32×32如果RD_cost_32×32≥RD_cost_16×16，需要进一步划分，执行步骤A.6；
A.6、将所述LCU划分成64个8×8的子CU，并对所述64个8×8的子CU进行编码，记录编码的代价为RD_cost_8×8；
A.7、执行判定：
如果RD_cost_16×16如果RD_cost_16×16≥RD_cost_8×8，则采用编码64个8×8子CU的方式。
2.如权利要求1所述的一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的方法，其特征在于：在所述执行判定的步骤A.3、A.5、A.7中，两个相比较的编码代价相等时，还可以执行终止划分。
3.一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的系统，其特征在于，包括如下模块：
一编码模块，用于1、编码64×64的CU，即一个LCU，并记录编码的代价为RD_cost_64×
64；2、将所述LCU划分成4个32×32的子CU，并对其编码，记录编码代价为RD_cost_32×32；
3、将所述LCU划分成16个16×16的子CU，并对其编码，记录编码代价为RD_cost_16×16；4、将所述LCU划分成64个8×8的子CU，并对其编码，记录编码代价为RD_cost_8×8；
一判定模块，执行如下判定：
(一)、如果RD_cost_64×64(二)、如果RD_cost_32×32(三)、如果RD_cost_16×16

说明书全文

一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及AVS2视频编码领域，特别涉及一种基于AVS2视频编码的快速划分CU的方法。【背景技术】

[0002] 伴随着科技进步、多媒体技术以及计算机技术的飞速发展，信息处理也面临着诸多挑战，其中之一便是海量数据的存储和传输问题。在今天的数字化时代，多媒体信息已经成为人们日常生活中不可缺少的信息资源。但是不断增长的信息量对于有限的存储媒介、传输带宽来讲是一个亟待解决的难题。尤其是现在用户对于高清数字视频业务的需求是越来越高，那么解决高清视频的存储和传输问题也就显得意义重大。AVS2视频编码标准的推出也正是顺应了这个时代潮流并且着眼于解决高清/超高清视频压缩编码以及一系列的存储和传输的问题。

[0003] 如同以往的经典编码技术H.264、AVS1一样，AVS2视频编码采用了经典的的混合编码框架，如图1所示。AVS2视频编码在传统的基础上也引入了众多新的技术，主要包括：更加灵活的编码单元，CU形状不局限于传统的正方形，CU的尺寸非常多样化；更多的帧内预测模式，更多的帧类型等。这些新技术的使用，使得编码方式比以往更加灵活，编码质量和效果更加精确，但是这同时也带来了一些问题，那就是编码复杂度更高了。

[0004] 在标准AVS2视频编码过程中，进行帧内/帧间预测之前，需要对CU进行划分，但是CU尺寸多样，AVS2标准中规定CU具有如下几种尺寸可供选择，分别是64×64、32×32、16×16、8×8。对于究竟如何划分一个LCU(LCU为最大编码单元，如64×64块)的问题，归结为如何从众多划分方式中挑选出一种最合理的方式。当然，能进行这种挑选的前提条件是，确实能存在一种划分的方式比其他的划分方式更为合理。在AVS2标准算法中，为了实现挑选最合理CU划分方式这个过程，采用了四叉树递归划分CU的方式，该方式如图2所示。它的具体实现的过程是逐级遍历所有可能的划分模式，以CU深度来描述这个过程，可以归结为“由深到浅”逐级编码，最后挑选出编码代价最小的那种方式即为最优的划分方式。但是，可以看到，遍历完所有的划分模式这种方法实现起来是很耗时的，因此，有必要进一步提出更加有效的处理方案，本发明就针对该部分提出了一种新的快速划分CU的方法。
【发明内容】

[0005] 本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种基于AVS2视频编码的快速划分CU的方法，该方法解决了传统的四叉树划分一个LCU需要逐级遍历所有划分模式CU效率过低的问题，且能够在保证编码后图像质量不变的前提下，减小了AVS2标准算法中逐级遍历编码CU过程的复杂度，降低运算复杂度，提高编码效率。

[0006] 本发明是这样实现上述技术问题之一的：

[0007] 一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的方法，其采用由浅至深的方式，包括：

[0008] A.1、编码一个LCU，即对一个64×64的CU进行编码，并记录编码的代价为RD_cost_64×64；

[0009] A.2、将所述LCU划分为4个32×32的子CU，并对所述4个32×32的子CU进行编码，记录编码的代价为RD_cost_64×64；将LCU划分成4个32×32的子CU可以采用四叉树划分方式，但不在采用四叉树方式划分16×16的子CU和8×8的子CU；

[0010] A.3、执行判定：依据编码代价大小关系决定当前CU是否需要继续细分，若不需要，则提前终止CU细分，具体如下：

[0011] 如果RD_cost_64×64

[0012] 如果RD_cost_64×64≥RD_cost_32×32，需要进一步划分，执行步骤A.4；

[0013] A.4、将所述LCU划分成16个16×16的子CU，并对所述16个16×16的子CU进行编码，记录编码的代价为RD_cost_16×16；

[0014] A.5、执行判定：

[0015] 如果RD_cost_32×32

[0016] 如果RD_cost_32×32≥RD_cost_16×16，需要进一步划分，执行步骤A.6；

[0017] A.6、将所述LCU划分成64个8×8的子CU，并对所述64个8×8的子CU进行编码，记录编码的代价为RD_cost_8×8；

[0018] A.7、执行判定：

[0019] 如果RD_cost_16×16

[0020] 如果RD_cost_16×16≥RD_cost_8×8，则采用编码64个8×8子CU的方式。

[0021] 进一步地，在所述执行判定的步骤A.3、A.5、A.7中，两个相比较的编码代价相等时，还可以执行终止划分。

[0022] 本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种基于AVS2视频编码的快速划分CU的系统。

[0023] 本发明是这样实现上述技术问题之二的：

[0024] 一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的系统，包括如下模块：

[0025] 一编码模块，用于1、编码64×64的CU，即一个LCU，并记录编码的代价为RD_cost_64×64；2、将所述LCU划分成4个32×32的子CU，并对其编码，记录编码代价为RD_cost_32×
32；3、将所述LCU划分成16个16×16的子CU，并对其编码，记录编码代价为RD_cost_16×16；
4、将所述LCU划分成64个8×8的子CU，并对其编码，记录编码代价为RD_cost_8×8；

[0026] 一判定模块，执行如下判定：

[0027] (一)、如果RD_cost_64×64

[0028] (二)、如果RD_cost_32×32

[0029] (三)、如果RD_cost_16×16

[0030] 本发明具有如下优点：

[0031] 本发明放弃了32×32、16×16这两种尺寸单个CU的四叉树递归划分，转而采用直接将一个LCU分割成多个子CU的方式，比标准算法里采用四叉树方式逐级递归的方式要简单。

[0032] 本发明从单个LCU以及单个LCU划分成4个32×32的CU，或者划分成16个16×16的CU，或者64个8×8的CU入手，根据对比相邻两层CU编码代价的大小，判断是否需要将当前的CU继续分割成更小的CU，在很多情况下提前终止了CU划分至最底层的8×8尺寸。

[0033] 本发明降低了AVS2视频编码的运算复杂度，提高编码效率。【附图说明】

[0034] 下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

[0035] 图1为现有技术中AVS2视频编码的基本框架。

[0036] 图2为现有技术中四叉树递归划分CU的示意图以及对应的四叉树结构。

[0037] 图3为本发明在RD14.0中做实验得到关于码率和图像质量(峰值信噪比：PSNR)的曲线图，及AVS2官方默认算法方法的曲线图，图中码率分别对应QP值为37,32,27,22。【具体实施方式】

[0038] 实施例一、

[0039] 一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的方法，其采用由浅至深的方式，包括：

[0040] A.1、编码一个LCU，即对一个64×64的CU进行编码，并记录编码的代价为RD_cost_64×64；

[0041] A.2、将所述LCU划分为4个32×32的子CU，并对所述4个32×32的子CU进行编码，记录编码的代价为RD_cost_64×64；

[0042] A.3、执行判定：依据编码代价大小关系决定当前CU是否需要继续细分，若不需要，则提前终止CU细分，具体如下：

[0043] 如果RD_cost_64×64

[0044] 如果RD_cost_64×64≥RD_cost_32×32，需要进一步划分，执行步骤A.4；

[0045] A.4、将所述LCU划分成16个16×16的子CU，并对所述16个16×16的子CU进行编码，记录编码的代价为RD_cost_16×16；

[0046] A.5、执行判定：

[0047] 如果RD_cost_32×32

[0048] 如果RD_cost_32×32≥RD_cost_16×16，需要进一步划分，执行步骤A.6；

[0049] A.6、将所述LCU划分成64个8×8的子CU，并对所述64个8×8的子CU进行编码，记录编码的代价为RD_cost_8×8；

[0050] A.7、执行判定：

[0051] 如果RD_cost_16×16

[0052] 如果RD_cost_16×16≥RD_cost_8×8，则采用编码64个8×8子CU的方式。

[0053] 在所述执行判定的步骤A.3、A.5、A.7中，还可以有另外一种实施方式：两个相比较的编码代价相等时，还可以执行终止划分，例如，A.3、执行判定：如果RD_cost_64×64≤RD_cost_32×32，则终止划分，即所述LCU不用再划分，直接编码一个LCU即可；

[0054] 如果RD_cost_64×64＞RD_cost_32×32，需要进一步划分，执行步骤A.4；

[0055] 这样实施的好处在于提前终止划分，节省时间，但也可能失去更优地编码方式。

[0056] 请参阅图3，采用本发明快速划分CU的方法对视频编码进行测试，[0057] 实验环境和配置如下：

[0058] 硬件条件：CPU--i5-4200 2.5GHz

[0059] 软件环境：VS2013

[0060] 实验条件：RD14.0，全I帧配置，QP值为32

[0061] 表1为测试取得的效果。

[0062]

[0063] 表1中，AVS2表示采用标准的AVS2算法测得的结果，Algorithm表示采用本发明CU划分方法测得的结果。从该表中可以看出，采用本发明的CU划分方法，在保证图像质量的前提下(从图3中可以看出，两条曲线几乎重叠)，减少了35％左右的编码时间，有效的降低了编码器的计算复杂度。

[0064] 本发明针对AVS2视频编码提出了一种快速划分CU的方法，该方法从单个LCU和它划分成子CU的编码代价入手，对于LCU级以下的CU(32×32、16×16)不再采用四叉树逐级划分的方式(8×8的CU无需再分)，而是将一个LCU划分成4个32×32的CU，或者划分成16个16×16的CU，或者64个8×8的CU，利用上层划分方式和下层划分方式的编码代价大小关系进行提前终止划分。该方法在保证图像质量(低QP值时质量略有提升)的前提下能够有效的减低AVS2视频编码器的计算复杂度，提高编码效率。

[0065] 实施例二、

[0066] 一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的系统，包括如下模块：

[0067] 一编码模块，用于1、编码64×64的CU，即一个LCU，并记录编码的代价为RD_cost_64×64；2、将所述LCU划分成4个32×32的子CU，并对其编码，记录编码代价为RD_cost_32×
32；3、将所述LCU划分成16个16×16的子CU，并对其编码，记录编码代价为RD_cost_16×16；
4、将所述LCU划分成64个8×8的子CU，并对其编码，记录编码代价为RD_cost_8×8；

[0068] 一判定模块，执行如下判定：

[0069] (一)、如果RD_cost_64×64

[0070] (二)、如果RD_cost_32×32

[0071] (三)、如果RD_cost_16×16

[0072] 一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的系统，其执行方法与一种用于AVS2视频编码的快速划分CU的方法相同。

[0073] 本系统的有益效果与方法相同，利用上层划分方式和下层划分方式的编码代价大小关系进行提前终止划分。该方法在保证图像质量(低QP值时质量略有提升)的前提下能够有效的减低AVS2视频编码器的计算复杂度，提高编码效率。

[0074] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

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