一种快速的HEVC帧间编码方法技术

本发明专利技术公开了一种快速的HEVC帧间编码方法。它通过获取Rect模式预测中Pb1块的整像素搜索的结果来判断是否提前终止运动估计，提前终止运动估计指的是：当完成了Pb1块的整像素搜索后，判断Pb1块的整像素运动矢量与Pb0的运动矢量趋势是否一致，如果一致，则判定当前预测模式属于无效计算，跳过Pb1块的分像素搜索。本发明专利技术的有益效果是：节省了Pb1块的分像素搜索时间，从而避免大量的无效计算，提升整体的编码速度。

A Fast Interframe Coding Method for HEVC

The invention discloses a fast HEVC inter-frame coding method. It judges whether to terminate the motion estimation in advance by acquiring the result of the whole-pixel search of the Pb1 block in Rect mode prediction. The early-termination motion estimation refers to whether the trend of the whole-pixel motion vector of the Pb1 block is consistent with that of the Pb0 block after the whole-pixel search of the Pb1 block has been completed. If it is consistent, it judges that the current prediction mode belongs to invalid calculation and skips the image segmentation of the Pb1 block. Prime search. The invention has the beneficial effect of saving the sub-pixel search time of the Pb1 block, avoiding a large number of invalid calculations and improving the overall coding speed.

【技术实现步骤摘要】
一种快速的HEVC帧间编码方法
本专利技术涉及视频编码相关
，尤其是指一种快速的HEVC帧间编码方法。
技术介绍
新一代视频编码标准HEVC相对于上一代视频编码标准H.264的压缩效率提升了50％，在提供相同视频质量的情况下可以节省大量的网络带宽，非常适合4K、3D蓝光等视频内容的推广。视频编码压缩的基本前提是像素之间具有相关性，一帧图像内部有很多邻近像素的数据是相似或相同的，这就是空域冗余，而视频中邻近帧之间的数据也存在很多相似或重复，这就是时域冗余，编码压缩就是将数据中的这些冗余信息去掉，帧内预测技术可以去除空域冗余，而帧间预测技术则可以去除时域冗余。帧间预测利用邻近帧之间存在的相关性，将一帧图像分成若干个编码块，并设法搜索出每个块在邻近帧中对应的匹配块，计算出两者之间的空间位置的相对偏移量，得到的相对偏移量就是MV(MotionVector，运动矢量)，而得到MV的过程被称为运动估计。运动估计主要包括整像素搜索和分像素搜索两个步骤，整像素搜索在参考帧中搜索出以像素点为单位构建的最优匹配块，分像素搜索在整像素MV确定后，利用像素内插构建虚拟的分像素点，再寻找最优匹配块。因此分像素搜索能够在参考帧中搜索出更加精确的匹配块，但是需要搜索的次数较多，复杂度较大，分像素搜索时间在整个运动估计中占60％以上。HEVC将每帧图像分割为若干个CU(CodingUnit，编码单元)，并采用四叉树形式对CU进行递归处理，依次遍历64x64、32x32、16x16和8x8这4种层次的CU。帧间预测在编码各层CU时，依次对Skip、Merge、2Nx2N、Rect(2NxN和Nx2N))等帧间模式和Intra2Nx2N、IntraNxN这两种帧内模式进行遍历，选择出具有率失真代价最小的模式来作为最优预测模式，其中率失真代价RDcost的计算为：RDcost＝λ·R+D其中λ为拉格朗日因子，R代表编码比特数，D代表编码预测值相对于原始视频数据值的失真。在各个预测模式中，2Nx2N和Rect预测模式因为需要通过运动估计来寻找参考帧中的匹配块，计算复杂度非常大。Rect预测模式是对2Nx2N块的进一步划分，如Nx2N预测模式是将2Nx2N分为左、右两个MV不同的块，2NxN预测模式则是将2Nx2N分为上、下两个MV不同的块，左和右(或上和下)块可以分别称之为Pb0块和Pb1块。如果Pb0块和Pb1块的MV相同，则Rect预测结果与2Nx2N模式相同，但是需要更多的比特数来编码MV和划分模式，所以Rect预测模式的率失真代价几乎肯定比2Nx2N更大，此时Rect的计算属于无效计算，而传统方法未能有效的避免这些无效计算。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种避免无效计算且提升编码速度的快速的HEVC帧间编码方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种快速的HEVC帧间编码方法，具体实施步骤如下：(1)在每个CU开始帧间模式选择时，对2Nx2N模式的预测块进行整像素搜索和分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价，标记为cost_2Nx2N，执行步骤(2)；(2)对Nx2N模式中Pb0块进行整像素搜索和分像素搜索，求取运动矢量，标记为mv00，执行步骤(3)；(3)对Nx2N模式中Pb1块进行整像素搜索，获取整像素运动矢量，标记为mv01，当满足|mv00-mv01|<TH1时，提前终止运动估计，并标记Nx2N模式的率失真代价cost_Nx2N为无穷大，执行步骤(4)；否则继续对Pb1块进行分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价cost_Nx2N，执行步骤(4)；(4)对2NxN模式中Pb0块进行整像素搜索和分像素搜索，求取运动矢量，标记为mv10，执行步骤(5)；(5)对2NxN模式中Pb1块进行整像素搜索，获取整像素运动矢量，标记为mv11，当满足|mv10-mv11|<TH1时，提前终止运动估计，并标记2NxN模式的率失真代价cost_2NxN为无穷大，执行步骤(6)；否则继续对Pb1块进行分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价cost_2NxN，执行步骤(6)；(6)将cost_Nx2N和cost_2NxN、cost_2Nx2N进行比较，选取出具有最小值的模式作为最优模式。现有HEVC编码方法计算复杂高，Rect模式在其中占据了40％的时间，而运动估计在该模式中占据了90％的时间。传统方法在对Skip、Merge、2Nx2N和Rect模式进行遍历时，会出现Rect模式预测结果与2Nx2N模式预测结果相同的情况，造成了大量的无效计算。本方法通过获取Rect模式预测中Pb1块的整像素搜索的结果来判断是否提前终止运动估计，提前终止运动估计指的是：当完成了Pb1块的整像素搜索后，判断Pb1块的整像素运动矢量与Pb0的运动矢量趋势是否一致，如果一致，则判定当前预测模式属于无效计算，跳过Pb1块的分像素搜索，节省了Pb1块的分像素搜索时间，从而避免大量的无效计算，提升整体的编码速度。作为优选，在步骤(3)和步骤(5)中，TH1为常数，取值范围为0～5。步骤(3)和步骤(5)中的提前终止运动估计的准确率与TH1值的选择相关，具体可参考表1，利用本方法确定的最优模式和传统方法确定的最优模式相同，即认为提前终止运动估计准确。本专利技术的有益效果是：通过获取Rect模式预测中Pb1块的整像素搜索的结果来判断是否提前终止运动估计，节省了Pb1块的分像素搜索时间，从而避免大量的无效计算，提升整体的编码速度。附图说明图1是本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。如图1所述的实施例中，一种快速的HEVC帧间编码方法，具体实施步骤如下：(1)在每个CU开始帧间模式选择时，对2Nx2N模式的预测块进行整像素搜索和分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价，标记为cost_2Nx2N，执行步骤(2)；(2)对Nx2N模式中Pb0块进行整像素搜索和分像素搜索，求取运动矢量，标记为mv00，执行步骤(3)；(3)对Nx2N模式中Pb1块进行整像素搜索，获取整像素运动矢量，标记为mv01，当满足|mv00-mv01|<TH1时，提前终止运动估计，并标记Nx2N模式的率失真代价cost_Nx2N为无穷大，执行步骤(4)；否则继续对Pb1块进行分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价cost_Nx2N，其中TH1为常数，取值范围为0～5，执行步骤(4)；(4)对2NxN模式中Pb0块进行整像素搜索和分像素搜索，求取运动矢量，标记为mv10，执行步骤(5)；(5)对2NxN模式中Pb1块进行整像素搜索，获取整像素运动矢量，标记为mv11，当满足|mv10-mv11|<TH1时，提前终止运动估计，并标记2NxN模式的率失真代价cost_2NxN为无穷大，执行步骤(6)；否则继续对Pb1块进行分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价cost_2NxN，其中TH1为常数，取值范围为0～5，执行步骤(6)；(6)将cost_Nx2N和cost_2NxN、cost_2Nx2N进行比较，选取出具有最小值的模式作为最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速的HEVC帧间编码方法，其特征是，具体实施步骤如下：(1)在每个CU开始帧间模式选择时，对2Nx2N模式的预测块进行整像素搜索和分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价，标记为cost_2Nx2N，执行步骤(2)；(2)对Nx2N模式中Pb0块进行整像素搜索和分像素搜索，求取运动矢量，标记为mv00，执行步骤(3)；(3)对Nx2N模式中Pb1块进行整像素搜索，获取整像素运动矢量，标记为mv01，当满足|mv00‑mv01|<TH1时，提前终止运动估计，并标记Nx2N模式的率失真代价cost_Nx2N为无穷大，执行步骤(4)；否则继续对Pb1块进行分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价cost_Nx2N，执行步骤(4)；(4)对2NxN模式中Pb0块进行整像素搜索和分像素搜索，求取运动矢量，标记为mv10，执行步骤(5)；(5)对2NxN模式中Pb1块进行整像素搜索，获取整像素运动矢量，标记为mv11，当满足|mv10‑mv11|<TH1时，提前终止运动估计，并标记2NxN模式的率失真代价cost_2NxN为无穷大，执行步骤(6)；否则继续对Pb1块进行分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价cost_2NxN，执行步骤(6)；(6)将cost_Nx2N和cost_2NxN、cost_2Nx2N进行比较，选取出具有最小值的模式作为最优模式。...

【技术特征摘要】
1.一种快速的HEVC帧间编码方法，其特征是，具体实施步骤如下：(1)在每个CU开始帧间模式选择时，对2Nx2N模式的预测块进行整像素搜索和分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价，标记为cost_2Nx2N，执行步骤(2)；(2)对Nx2N模式中Pb0块进行整像素搜索和分像素搜索，求取运动矢量，标记为mv00，执行步骤(3)；(3)对Nx2N模式中Pb1块进行整像素搜索，获取整像素运动矢量，标记为mv01，当满足|mv00-mv01|<TH1时，提前终止运动估计，并标记Nx2N模式的率失真代价cost_Nx2N为无穷大，执行步骤(4)；否则继续对Pb1块进行分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价cost_Nx2N，执行步骤(4)；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖义，李日，谢亚光，
申请(专利权)人：杭州当虹科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33