一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法，涉及图像处理技术领域，包括步骤：根据数据压缩需求设置空域可靠性阈值和时域可靠性阈值，并获取当前帧图像编码块组的运动矢量候选列表；根据当前帧图像的运动方向分别进行空域可靠性参数和时域可靠性参数的获取；根据空域可靠性参数和时域可靠性参数的比例，以及它们与空域可靠性阈值和时域可靠性阈值的大小关系，选取当前编码块中更为合适的运动矢量作为并行区域内所有编码块的共享运动矢量；根据各编码块共享后的运动矢量集，进行编码块组内编码块的并行编码。本发明专利技术通过编码块深度的下潜，降低并行编码时所需处理图像的纹理复杂度，使编码块在低比特率损失的同时实现并行编码。时实现并行编码。时实现并行编码。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法。

技术介绍

[0002]运动估计是一个对视频连续帧图像编码过程中普遍采用的技术，如MPEG
‑
2、MPEG
‑
4、H.264/AVC、H.265/HEVC，而且它也是视频编码中非常关键的技术，占据了一半的编码时间。在过去，很多运动估计算法和架构对高清、超高清的视频应用不太适用，因此，为了实现高时效性的编码环境，要对当前的运动估计算法和架构进行优化，而并行处理就是一个可行的方案。然而，目前HEVC只支持片（slice）层次的并行，对于编码块（CU）级别的并行并没有很好地支持。
[0003]之所以目前的HEVC不能够实现编码块级别的并行处理，是因为HEVC中各编码块之间存在依赖性，HEVC正是通过编码块之间的相互依赖性来去除冗余的信息。具体来说，HEVC的帧间预测过程中，是通过高级运动矢量预测（AMVP）技术寻找搜索中心，然后去寻找最佳匹配块。AMVP技术就是利用周围相邻编码块可用的运动向量（MV）去预测搜索中心，在一个编码块内，当前编码块的MV可以由它的相邻编码块的信息预测得到。而只有在相邻编码块被编码完成后，当前编码块才能够进行编码，所以很难将当前编码块和它的相邻编码块同步的进行并行编码。因此，如果要在编码块之间进行并行编码，编码块之间的相互依赖性必须要消除。

技术实现思路

[0004]为了消除编码块之间的依赖性，提高帧间图像压缩编码过程中时效性，本专利技术提出了一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法，所述并行编码为编码块组内各编码块的并行编码，各编码块中含有部分已知运动矢量和部分未知运动矢量，并行编码主要包括步骤：S1：根据数据压缩需求设置空域可靠性阈值和时域可靠性阈值，并获取当前帧图像编码块组的运动矢量候选列表，所述运动矢量候选列表包括空域候选列表和时域候选列表；S2：根据当前帧图像的运动方向，提取空域候选列表中编码块组在运动方向处方向边角以及与方向边角相邻两个边角上的空域运动矢量；S3：根据当前编码块的深度以及所提取空域运动矢量之间在水平方向的差值进行基于深度缩放下的空域可靠性参数的获取；S4：根据编码块组方向边角对角处的时域运动矢量，提取当前帧和上一帧时域候选列表中在当前编码块方向边角对角处的时域运动矢量；S5：根据当前编码块的深度以及所提取时域运动矢量水平分量和垂直分量之间的差值进行基于深度缩放下的时域可靠性参数的获取；
S6：判断空域可靠性参数是否小于空域可靠性阈值，以及时域可靠性参数是否小于时域可靠性阈值，若是，进入下一步骤，若否，在当前编码块深度大于预设阀值前，进入下一深度下的编码块并返回步骤S2；S7：判断空域可靠性参数是否大于等于预设比例的时域可靠性参数，若是，当前编码块并行区域内所有编码块共享当前编码块已知的时域运动矢量，若否，当前编码块并行区域内所有编码块共享当前编码块已知的空域运动矢量；S8：根据各编码块共享后的运动矢量集，进行编码块组内编码块的并行编码。
[0005]进一步地，所述步骤S6中，若判断为否，且当前编码块深度大于预设阀值时，进入步骤S8。
[0006]进一步地，所述编码块的深度包括0至3，基于深度缩放为根据当前编码块的深度对所提取的空域运动矢量和时域运动矢量进行对应比例的缩放，所述对应比例具体为：当深度为0时，缩放系数为一，当深度为1时，缩放系数为二分之一，当深度为2时，缩放系数为四分之一，当深度为3时，缩放系数为八分之一。
[0007]进一步地，所述步骤S3可用如下公式表示：地，所述步骤S3可用如下公式表示：式中，B2表示方向边角上的空域运动矢量，A0和A1表示方向边角相邻的一个边角上的空域运动矢量，B0和B1为方向边角相邻的另一个边角上的空域运动矢量；mvx为对应运动矢量经过缩放后的水平分量；r1为缩放后A0、A1分别与B2水平分量差值的绝对值之和，r2为缩放后B0、B1分别与B2水平分量差值的绝对值之和；R
S
为空域可靠性参数。
[0008]进一步地，所述步骤S5可用如下公式表示：式中，t为当前帧时域候选列表中在当前编码块方向边角对角处的时域运动矢量，t
‑
1为上一帧时域候选列表中在当前编码块方向边角对角处的时域运动矢量，mvy为对应运动矢量经过缩放后的垂直分量，R
T
为时域可靠性参数。
[0009]进一步地，所述步骤S7可用如下公式表示：进一步地，所述步骤S7可用如下公式表示：式中，MV
n
为当前编码块并行区域内任意编码块已知的运动矢量集，MV
m
为该任意编码块共享后的运动矢量集，MV
T
为当前编码块已知的时域运动矢量集，MV
S
为当前编码块已知的空域运动矢量集，为预设比例，TH1为空域可靠性阈值，TH2为时域可靠性阈值。
[0010]进一步地，所述编码块组的结构为2N
×
2N的矩阵。
[0011]进一步地，下一深度编码块为当前深度编码块的四等分；进一步地，所述步骤S4中，当方向边角对角处时域运动矢量不存在时，选用编码块
中心处的时域运动矢量代替。
[0012]与现有技术相比，本专利技术至少含有以下有益效果：（1）本专利技术所述的一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法，将编码块组的方向边角以及相邻边角上空域运动矢量作为替代量，替代编码组内各编码块对应边角的运动矢量，进而在基于深度缩放的情况下，对当前编码块水平和垂直方向运动趋势的一致性进行判断，进而挑选出可靠性更高（更为平滑）深度下编码块的空域运动矢量作为并行编码的共享参数依据；（2）将时域候选列表中当前编码块对应位置处的时域运动矢量作为该编码块时域运动矢量的替代，进而在基于深度缩放的情况下，对当前编码块时间运动趋势上的一致性进行判断，从而可以挑选出可靠性更高深度下编码块的时域运动矢量作为并行编码的共享参数依据；（3）通过可靠性参数的比对选取出更为平滑（合适深度）编码块的运动矢量进行并行编码，在实现并行编码的同时降低比特率的损失；（4）通过比较空域可靠性参数与时域可靠性参数的比例关系，从而在两者之间挑选出可靠性更高的运动矢量作为并行编码的共享参数依据，提高并行编码的有效性。
附图说明
[0013]图1为一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法的方法步骤图；图2为示例运动方向上运动矢量分步示意图。
具体实施方式
[0014]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0015]实施例一现有的H.265/HEVC技术中，能使用一些并行工具来提高运动估计的并行性。一般而言，一个最大编码单元（LCU）内的并行级别可分为：编码块组（CU组）级别和编码块（CU）级别的并行。在并行区域（PMER）内，有一些编码块的运动矢量候选是已知的，还有些编码块的运动矢量候选是未知的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法，其特征在于，所述并行编码为编码块组内各编码块的并行编码，各编码块中含有部分已知运动矢量和部分未知运动矢量，并行编码主要包括步骤：S1：根据数据压缩需求设置空域可靠性阈值和时域可靠性阈值，并获取当前帧图像编码块组的运动矢量候选列表，所述运动矢量候选列表包括空域候选列表和时域候选列表；S2：根据当前帧图像的运动方向，提取空域候选列表中编码块组在运动方向处方向边角以及与方向边角相邻两个边角上的空域运动矢量；S3：根据当前编码块的深度以及所提取空域运动矢量之间在水平方向的差值进行基于深度缩放下的空域可靠性参数的获取；S4：根据编码块组方向边角对角处的时域运动矢量，提取当前帧和上一帧时域候选列表中在当前编码块方向边角对角处的时域运动矢量；S5：根据当前编码块的深度以及所提取时域运动矢量水平分量和垂直分量之间的差值进行基于深度缩放下的时域可靠性参数的获取；S6：判断空域可靠性参数是否小于空域可靠性阈值，以及时域可靠性参数是否小于时域可靠性阈值，若是，进入下一步骤，若否，在当前编码块深度大于预设阀值前，进入下一深度下的编码块并返回步骤S2；S7：判断空域可靠性参数是否大于等于预设比例的时域可靠性参数，若是，当前编码块并行区域内所有编码块共享当前编码块已知的时域运动矢量，若否，当前编码块并行区域内所有编码块共享当前编码块已知的空域运动矢量；S8：根据各编码块共享后的运动矢量集，进行编码块组内编码块的并行编码。2.如权利要求1所述的一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法，其特征在于，所述步骤S6中，若判断为否，且当前编码块深度大于预设阀值时，进入步骤S8。3.如权利要求1所述的一种基于时空域预测的帧间图像并行编码方法，其特征在于，所述编码块的深度包括0至3，基于深度缩放为根据当前编码块的深度对所提取的空域运动矢量和时域运动矢量进行对应比例的缩放，所述对应比例具体为：当深度为0时，缩放系数为一，当深度为1时，缩放系数为二分之一，当深度为2时，缩放系数为四分之一，当深度为3时，缩放系数为八分之一。4.如权利要求3所述的一种基于时空域...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋先涛，蔡佩华，张纪庄，郭咏梅，郭咏阳，
申请(专利权)人：康达洲际医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：