一種基于hevc的幀內(nèi)編碼方法
【專利摘要】公開一種基于HEVC的幀內(nèi)編碼方法，包括步驟：（1）獲得臨近當(dāng)前編碼塊的左、左上、上塊的尺寸，如果全為2或3，將當(dāng)前編碼塊的尺寸設(shè)置為2或3并執(zhí)行步驟（3）；否則執(zhí)行步驟（2）；（2）根據(jù)概率，減少RMD候選隊(duì)列中的模式數(shù)量；（3）如果預(yù)測(cè)塊尺寸為32×32或16×16，執(zhí)行步驟（4），否則執(zhí)行步驟（5）；（4）進(jìn)行RMD，跳轉(zhuǎn)步驟（9）；（5）判斷RMD候選隊(duì)列與父預(yù)測(cè)塊的候選隊(duì)列的相似程度，相似執(zhí)行步驟（6），否則執(zhí)行步驟（7）；（6）用父預(yù)測(cè)塊的最優(yōu)模式作為當(dāng)前預(yù)測(cè)塊的最優(yōu)模式，執(zhí)行步驟（9）；（7）對(duì)RMD候選隊(duì)列進(jìn)行模式過濾；（8）對(duì)處理過的RMD候選隊(duì)列進(jìn)行分組；（9）執(zhí)行RDO。
【專利說明】—種基于HEVC的巾貞內(nèi)編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于視頻編碼的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種基于HEVC的幀內(nèi)編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]HEVC是由國(guó)際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織中的視頻編碼專家組(ITU-T VCEG)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)及國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)中的動(dòng)態(tài)圖像專家組(MPEG)聯(lián)合制定的當(dāng)今最為先進(jìn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。主體工作已于2013年I月基本完成，HEVC對(duì)傳統(tǒng)意義上的視頻能夠獲得非常好的編碼效果，其制定者們還做了一系列工作來擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)，以支持一些額外的應(yīng)用場(chǎng)景的專業(yè)應(yīng)用，以使此標(biāo)準(zhǔn)能夠應(yīng)用到其他領(lǐng)域，例如，可伸縮視頻編碼和3D/立體/多視點(diǎn)視頻編碼。
[0003]HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)的編碼框架與上一代編碼標(biāo)準(zhǔn)h.264的編碼框架基本相似，都使用了預(yù)測(cè)加變換的混合編碼方式作為框架。但是，HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)加入了新的技術(shù)和思想，使得其編碼效果和效率有大幅度提升。
[0004]由于本發(fā)明只在幀內(nèi)框架上進(jìn)行改進(jìn)，所以本部分只集中于幀內(nèi)編碼技術(shù)的介紹:
[0005]1.靈活的編碼結(jié)構(gòu)
[0006]HEVC將編碼塊從傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(h.264)的16x16提升到了 64x64，并且提出了預(yù)測(cè)塊(PU, Prediction Unit)和變換塊(TU, Transformation Unit)。將傳統(tǒng)的編碼塊分別定義為三個(gè)不同的編碼單元有如下好處:
[0007]I).理清了各個(gè)編碼單元的關(guān)系，PU是⑶的全部或者一部分，TU是PU的全部或一部分。因此，在劃分各個(gè)編碼單元時(shí)有章可循，條理清晰。
[0008]2).編碼器對(duì)于不同階段的編碼任務(wù)選用不同的編碼單元，使得編碼器能夠?qū)Ｗ⒂谔幚懋?dāng)前階段的任務(wù)，而無需考慮其他過程，例如，預(yù)測(cè)階段的任務(wù)是幀內(nèi)預(yù)測(cè)或者幀間預(yù)測(cè)，這個(gè)過程和變換編碼沒有任何關(guān)系，編碼器可以只關(guān)心預(yù)測(cè)的編碼算法和分割方式。
[0009]3).便于對(duì)各個(gè)階段的方法的修改和優(yōu)化提升，對(duì)于編碼器的維護(hù)更加方便可靠。
[0010]2.靈活的編碼分割結(jié)構(gòu)
[0011]HEVC的編碼塊分割結(jié)構(gòu)采用的是四叉樹分割方法，其為一種自適應(yīng)的分割方法，即對(duì)于編碼視頻圖像的紋理的方向，稀疏，變化能夠自適應(yīng)的選擇不同尺寸，規(guī)格的編碼塊，使得其預(yù)測(cè)階段的所得到的殘差更小，變換階段所得到的能量更加集中，最終使得編碼效率大幅提升。如圖1所示，一個(gè)編碼塊可以分割的各種不同的子塊。
[0012]3.幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼模式
[0013]在幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的數(shù)量上，HEVC較之h.264有較大的更變。HEVC的35種預(yù)測(cè)模式使得預(yù)測(cè)值更加準(zhǔn)確，預(yù)測(cè)后的殘差更小。如圖2所示，為HEVC的35種預(yù)測(cè)模式。
[0014]這35種預(yù)測(cè)模式分為兩類，非方向預(yù)測(cè)模式和方向預(yù)測(cè)模式。DC和Planner為非方向預(yù)測(cè)模式，其模式號(hào)為O和I ;其余的33種模式均為方向預(yù)測(cè)模式。
[0015]幀內(nèi)預(yù)測(cè)的編碼的最基本編碼單元是預(yù)測(cè)塊(PU)，對(duì)于不同的視頻內(nèi)容，預(yù)測(cè)塊的尺寸也不是不同的。預(yù)測(cè)塊共有4中尺寸，分別是32x32，16x16，8x8和4x4。對(duì)于一個(gè)預(yù)測(cè)過程，需要解決一個(gè)問題:在何種尺寸和何種預(yù)測(cè)模式條件下，使得編碼效果最佳。率失真最優(yōu)化(RDO, Rate Distortion Optimization)過程能夠解決這個(gè)問題。
[0016]3.1率失真最優(yōu)化過程
[0017]率失真最優(yōu)化過程實(shí)質(zhì)是一個(gè)搜索最優(yōu)解的過程。其步驟如下:
[0018]I)對(duì)于預(yù)測(cè)塊的搜索時(shí)從最大預(yù)測(cè)塊尺寸(32x32)開始的，測(cè)試35種模式，取得編碼重建的碼率Rate和重建圖像與源圖像之間的差的絕對(duì)值作為失真Distortion，通過計(jì)算公式(I)獲得率失真最優(yōu)化過程的代價(jià)Cost，其中Iumda是一個(gè)與量化步長(zhǎng)有關(guān)系的系數(shù)。并將此代價(jià)和編碼重建及預(yù)測(cè)模式分別加入到代價(jià)隊(duì)列和最優(yōu)結(jié)果中。
[0019]Cost=Distortion+lumdaX Rate(I)
[0020]2)將預(yù)測(cè)塊尺寸縮小一個(gè)級(jí)別，繼續(xù)測(cè)試35種模式。
[0021]3)重復(fù)上述測(cè)試和保存過程，直至預(yù)測(cè)塊的尺寸大小小于4x4。
[0022]4)取RDO代價(jià)最小的作為最優(yōu)解。
[0023]3.2標(biāo)準(zhǔn)中的加速過程
[0024]由于HEVC提出的更加精確的預(yù)測(cè)方法和更多的預(yù)測(cè)模式，需要做許多的測(cè)試、比較和計(jì)算，這使得編碼過程極為耗時(shí)，因此，HEVC的標(biāo)準(zhǔn)提出了一種對(duì)模式快速選擇的算法-粗粒度模式選擇(RMD, Rough Mode Decision)。
[0025]粗粒度模式選擇的本質(zhì)是，利用一種計(jì)算量較小的代價(jià)函數(shù)來代替RDO中的代價(jià)函數(shù)。過程是分別計(jì)算35種模式的RMD代價(jià)Cost，將結(jié)果保存在模式參考隊(duì)列中并按照RMD代價(jià)升序排序。根據(jù)不同預(yù)測(cè)塊尺寸，在隊(duì)列中選擇不同個(gè)數(shù)的模式進(jìn)一步進(jìn)行RDO過程。不同尺寸的模式個(gè)數(shù)如表1所示。
【權(quán)利要求】
1.一種基于HEVC的幀內(nèi)編碼方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)獲得臨近當(dāng)前編碼塊的左、左上、上塊的尺寸，如果左、左上、上的尺寸全為2，將當(dāng)前編碼塊的尺寸設(shè)置為2并執(zhí)行步驟(3);如果左、左上、上的尺寸全為3，將當(dāng)前編碼塊的尺寸設(shè)置為3并執(zhí)行步驟(3);否則執(zhí)行步驟(2)； (2)根據(jù)概率，減少粗粒度模式選擇RMD候選隊(duì)列中的模式數(shù)量； (3)如果預(yù)測(cè)塊尺寸為32X32或者16X16，執(zhí)行步驟(4)，否則執(zhí)行步驟(5)； (4)進(jìn)行RMD，跳轉(zhuǎn)步驟(9)； (5)判斷RMD候選隊(duì)列與父預(yù)測(cè)塊的候選隊(duì)列的相似程度，相似執(zhí)行步驟(6)，否則執(zhí)行步驟(7); (6)用父預(yù)測(cè)塊的最優(yōu)模式作為當(dāng)前預(yù)測(cè)塊的最優(yōu)模式，執(zhí)行步驟(9)； (7)對(duì)RMD候選隊(duì)列進(jìn)行模式過濾； (8)對(duì)處理過的RMD候選隊(duì)列進(jìn)行分組； (9)執(zhí)行率失真最優(yōu)化過程RDO。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)中 設(shè)候選隊(duì)列為J=CJ1, J2...，Jn)，按照公式(4)得到模式數(shù)量
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟(5)中在父預(yù)測(cè)塊的尺寸是64X64和4X4的情況下通過公式(5)判斷RMD候選隊(duì)列與父預(yù)測(cè)塊的候選隊(duì)列的相似程度S
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟(7)中對(duì)于隊(duì)列中元素Jk依次做判斷，在滿足公式(6)時(shí)停止
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:T=0.27。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于:步驟(8)中根據(jù)相鄰方向模式和RMD代價(jià)來對(duì)處理過的RMD候選隊(duì)列進(jìn)行分組。
【文檔編號(hào)】H04N19/11GK103888763SQ201410110871
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】丁文鵬, 申文龍, 施云惠, 尹寶才 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)