一种质量可分级HEVC视频编码方法技术

本发明专利技术公开了一种质量可分级HEVC视频编码方法，属于视频编码技术领域。本发明专利技术方法利用了基层和增强层编码深度的相关性，在进行增强层的编码时，增强层的各编码树单元分别以其所对应的基层编码树单元的实际编码深度作为自身的最大编码深度来进行编码。本发明专利技术还利用了前后帧中相对应CTU编码深度之间的相关性来进一步降低基层编码算法的计算复杂度。相比现有技术，本发明专利技术方法能够在保持编码后图像质量的前提下，有效降低编码的计算复杂度，提高编码过程的实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种质量可分级HEVC视频编码方法
本专利技术涉及HEVC(HighEfficiencyVideoCoding)视频编码，尤其涉及一种质量可分级HEVC视频编码方法，属于视频编码

技术介绍
随着视频技术以及视频应用向高清晰读、高压缩率和高帧率等方向的发展，高清，超高清视频已深入到人们生活个个方面。新一代视频编码标准HEVC便在这一潮流中应运而生，而其可分级视频编码的扩展SHVC(ScalableHighEfficiencyVideoCoding)正在开发过程中。另一方面，随着Internet和移动设备技术的发展，越来越多的人通过智能手机或者便携式笔记本浏览视频信息内容，极大丰富了人们的日常生活。但是我们知道不同的设备具有不同的屏幕分辨率、计算性能、网络带宽要求以及存储容量，所以怎样满足不同设备的要求从而提供人们流畅的视频服务是一个关键的问题。可分级视频编码是其中的解决方案之一。和H.264/AVC可分级视频编码SVC(ScalableVideCoding)类似，SHVC目前有时间可分级、空间可分级、质量可分级以及以上可分级的组合模式。HEVC的可分级视频编码的扩展SHVC既继承了HEVC相比之前视频编码器高压缩效率和高视觉质量的优点同时又继承了其计算复杂度高的特点。所以，在维持压缩效率和视觉质量在一定范围内的前提下尽量减少计算复杂度成为可分级视频编码的研究的热点之一。几种针对降低SHVC计算复杂度的方法已经被提出，例如，自适应搜寻范围的方法[H.R.Tohidypour,M.T.Pourazad,P.Nasiopoulos,"AdaptiveSearchRangeMethodforSpatialScalableHEVC",IEEEInternationalConferenceonConsumerElectronics(ICCE),pp.191-192,Jan.2014]，这种方法能够自适应地改变增强层层间预测时的搜寻范围从而减少SHVC的计算复杂度，但是总体效果不理想。另外，针对质量可分级视频编码，另一种快速编码算法被提出[RobinBAILLEUL,JanDECOCK,RikVANDEWALLE,"FastmodedecisionforSNRscalabilityinSHVCdigestoftechnicalpapers",IEEEInternationalConferenceonConsumerElectronics(ICCE),pp.193-194,Jan.2014]。这两种方法虽然不同程度地降低了编码的复杂度，但都只针对增强层，所以总体编码时间有再次被减少的空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种质量可分级HEVC视频编码方法，根据增强层和基层相对应的编码单元编码深度的相关性，动态自适应地调节增强层的最大编码深度，从而减少增强层不必要的划分过程，最终降低编码的计算复杂度。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：一种质量可分级HEVC视频编码方法，首先进行基层的编码，然后进行增强层的编码，在进行增强层的编码时，增强层的各CTU(CodingTreeUnit,编码树单元)分别以其所对应的基层CTU的实际编码深度作为自身的最大编码深度来进行编码。作为本专利技术的进一步改进方案，在进行基层编码时，CTU递归地选择最佳四叉树划分模式，在此过程中，当前CTU将已编码参考帧中与其所对应CTU的实际编码深度作为参考深度，自适应地调整帧内预测的过程：当前CTU在其当前搜索深度小于所述参考深度时，其帧内预测过程跳过SIZE_2NxN和SIZE_Nx2N这两种模式的计算和评估。优选地，所述CTU递归地选择最佳四叉树划分模式，具体是指：CTU递归地进行Merge模式、帧间预测、帧内预测、层间预测的率失真代价的计算并根据率失真代价选择最佳四叉树划分模式。优选地，该方法具体包括以下步骤：步骤1、判断当前帧是否为I帧，如是，则转步骤10；步骤2、判断当前帧是基层编码还是增强层编码，如为增强层编码，则转步骤7；步骤3、基层CTU获取基层已编码参考帧中与其对应CTU的实际编码深度RefBL_D，此时基层的最大编码深度为默认值；步骤4、对当前CTU进行Merge模式的率失真代价的计算并根据率失真代价选择最佳四叉树划分模式；步骤5、判断基层当前CTU的当前搜索深度是否小于RefBL_D，如是，则递归地对当前CTU进行帧间预测、层间预测的率失真代价的计算并根据率失真代价选择最佳四叉树划分模式，其中，帧内预测过程跳过SIZE_2NxN和SIZE_Nx2N这两种模式的计算和评估；否则，递归地对当前CTU进行帧间预测、层间预测的率失真代价的计算并根据率失真代价选择最佳四叉树划分模式；步骤6、判断基层当前CTU的深度是否小于预设的基层最大编码深度，如是，则转至步骤4；否则，停止当前CTU的划分过程，转至步骤2，开始对下一个CTU进行编码；步骤7、获取增强层当前CTU相对应基层CTU的实际编码深度BL_Depth；步骤8、递归地对当前CTU进行Merge模式、帧间预测、层间预测的率失真代价的计算并根据率失真代价选择最佳四叉树划分模式；步骤9、判断当前CTU的编码深度是否小于BL_Depth，如是，则转至步骤7；如否，停止当前CTU的划分过程，转至步骤2，开始对下一个CTU进行编码。步骤10、递归地对当前CTU进行帧内预测的率失真代价的计算并根据率失真代价选择最佳四叉树划分模式；步骤11、判断当前CTU的编码深度是否小于最大编码深度，如是，则进行四叉树划分，在下一个层次递归进行4个子CTU编码；如否，当前CTU编码结束。相比现有技术，本专利技术及其进一步改进方案具有以下有益效果：本专利技术方法能够在保持编码后图像质量的前提下，有效降低编码的计算复杂度，提高编码过程的实时性。附图说明图1是HEVC可分级视频编码SHVC编码器结构框图；图2增强层CTU和相对应基层的CTU图；图3当前帧CTU与相对应的前后帧CTU图；图4是一个CTU四叉树递归划分过程示意图；图5为本专利技术质量可分级HEVC视频编码方法一个优选实施例的流程示意图；图6为使用本专利技术方法进行编码的率失真曲线图，所编码的视频序列从上到下依次为分辨率为960x540，帧率为60的“BQTerrace”，分辨率为960x540，帧率为24的“Kimono”和分辨率为960x540，帧率为24的“ParkScene”。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：可分级视频编码分为时间可分级、空间可分级和质量可分级。图1是HEVC可分级视频编码SHVC编码器的结构框图，此框图为一个基层和一个增强层的可分级编码情形，在此需要指出的是增强层可以有多层。从图1可知，除去基层和增强层之间的层间预测技术，基层和增强层是两个独立的HEVC视频编解码过程。由于可分级视频编码基层和增强层的视频序列是同一个视频，只是分辨率不同或者相同而已，对于质量可分级而言，基层和增强层的视频分辨率是相同的，在基层和增强中使用了不同的量化步长来使基层和增强层得到不同质量的视频以适应不同网络及设备，通常基层的量化步长要大于增强层的量化步长。不管怎么说，基层和增强层具有较大的冗余性，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质量可分级HEVC视频编码方法，首先进行基层的编码，然后进行增强层的编码，其特征在于，在进行增强层的编码时，增强层的各CTU分别以其所对应的基层CTU的实际编码深度作为自身的最大编码深度来进行编码。

【技术特征摘要】
1.一种质量可分级HEVC视频编码方法，首先进行基层的编码，然后进行增强层的编码，其特征在于，在进行增强层的编码时，增强层的各CTU分别以其所对应的基层CTU的实际编码深度作为自身的最大编码深度来进行编码；在进行基层编码时，CTU递归地选择最佳四叉树划分模式，在此过程中，当前CTU将已编码参考帧中与其所对应CTU的实际编码深度作为参考深度，自适应地调整帧内预测的过程：当前CTU在其当前搜索深度小于所述参考深度时，其帧内预测过程跳过SIZE_2NxN和SIZE_Nx2N这两种模式的计算和评估。2.如权利要求1所述质量可分级HEVC视频编码方法，其特征在于，所述CTU递归地选择最佳四叉树划分模式，具体是指：CTU递归地进行Merge模式、帧间预测、帧内预测、层间预测的率失真代价的计算并根据率失真代价选择最佳四叉树划分模式。3.如权利要求2所述质量可分级HEVC视频编码方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1、判断当前帧是否为I帧，如是，则转步骤10；步骤2、判断当前帧是基层编码还是增强层编码，如为增强层编码，则转步骤7；步骤3、基层CTU获取基层已编码参考帧中与其对应CTU的实际编码深度RefBL_D，此时基层的最大编码深度为默认值；步骤4、对当前CTU进行Merge模式的率失真代价的计算并根据率失真代价...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡栋，葛庆阳，朱惟妙，徐秋萍，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32