一种基于视频标准HEVC的并行编码优化方法技术

本发明专利技术涉及基于视频标准HEVC的并行编码优化方法，该方法包括以下步骤：计算当前帧与参考帧的相似度参数；将所述相似度参数与第一阈值比较，判定当前帧与参考帧是否相似；当前帧与参考帧不相似时，按默认方式对当前帧划分Tile；当前帧与参考帧相似时，以前一帧的Tile划分为基准对当前帧划分Tile，并用前一帧的并行编码信息自适应调整各个Tile的大小。本方法能够有效地提高编码效率和提高处理器等硬件资源的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视频标准HEVC的并行编码优化方法
本专利技术涉及视频压缩和并行编码方法，更具体地说，是一种基于视频标准HEVC的并行编码优化方法。
技术介绍
视频标准HEVC与视频标准H.264/AVC相比，采用了更加灵活的编码结构，如编码单位(codingunit，CU)、预测单位(predictunit，PU)和转换单位(transformunit，TU)，以及更加灵活的块结构，如RQT(ResidualQuad-treeTransform)，新编码工具如采样点自适应偏移(SampleAdaptiveOffset)，自适应环路滤波(AdaptiveLoopFilter)的使用，在提升编码性能表现的同时，也大大增加了计算复杂度。当前芯片架构已经从单核逐渐往多核并行方向发展，因此为了适应并行化程度非常高的芯片实现，HEVC/H265引入了很多并行运算的优化思路，其中比较典型的有Tiles的实现和使用。Tiles是以LCU(LargestCodingUnit)为基本单位的一种划分方式，即用垂直和水平的边界将图像划分为一些行和列，划分出的每个矩形区域为一个Tile，每一个Tile包含整数个LCU，Tile之间可以互相独立，以此实现并行处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于视频标准HEVC的并行编码优化方法，以有效地提高编码效率和硬件资源的利用率。为达上述目的，本专利技术提供的一种基于视频标准HEVC的并行编码优化方法包括以下步骤：计算当前帧与参考帧的相似度参数；将所述相似度参数与第一阈值比较，判定当前帧与参考帧是否相似；当前帧与参考帧不相似时，按默认方式对当前帧划分Tile；当前帧与参考帧相似时，以前一帧的Tile划分为基准对当前帧划分Tile，并用前一帧的并行编码信息自适应调整各个Tile的大小。上述基于视频标准HEVC的并行编码优化方法中，所述相似度参数最好为当前帧与参考帧中像素分量值差大于第二阈值的像素数量占总像素数量的比例。上述的基于视频标准HEVC的并行编码优化方法中，优选地，所述的前一帧的并行编码信息包括每个Tile的编码时间及大小；用前一帧的并行编码信息自适应调整各个Tile的大小的方法包括以下步骤：对前一帧中所有Tile的编码时间求平均值，作为第一参考值；计算前一帧中各宏块的编码时间；以剩余所有Tile的平均编码时间与所述第一参考值接近为约束，用计算得到的宏块的编码时间分别计算各个Tile的期望宏块数；用Tile的实际宏块数与期望宏块数的差值，计算Tile需调整的行数或列数，进而调整Tile的行数或列数。上述的基于视频标准HEVC的并行编码优化方法中，优选地，计算前一帧中各宏块的编码时间的方法包括以下步骤：用Tile的大小除以宏块的大小计算出Tile的实际宏块数；用Tile的编码时间除以Tile的实际宏块数计算出该Tile中宏块的平均编码时间；将Tile中宏块的平均编码时间作为该Tile中宏块的编码时间。本专利技术具有以下优点：其通过对相邻帧编码过程信息的挖掘，估计出当前帧编码时较合理的Tile划分方式，并对其重新进行划分，在保证编码质量的前提下，平衡了编码过程中各并行域的工作负载，从而能够有效地提高编码效率和提高处理器等硬件资源的利用率。附图说明图1为采用了本专利技术优化方法的一种基于HEVC的并行编码流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术。图1示出了一种基于HEVC的并行编码方法，其中采用了本专利技术的优化方法。如图1所示，本基于HEVC的并行编码方法包括以下步骤：步骤S1，读入待编码的视频序列，以YUV格式为例。步骤S2，根据读入视频序列的已知特性（如场景内容等），人工或默认设置编码画面组（GOP）的大小等参数。该步骤可以采用现有的方法。步骤S3，对画面组的首帧进行帧内编码。步骤S4，读入下一帧作为当前帧，对当前帧进行快速场景变换检测。采用的快速场景变换检测方法如下：通过计算当前帧与参考帧中像素分量值差较大（例如大于第二阈值）的像素数量占总像素数量的比例来判断场景是否切换，即在得到的残差图像中的像素点的颜色向量计算如下函数：其中，W为帧的宽度，H为帧的高度，α为人工设定的第二阈值，函数I(a,b)的定义如下：b0,a≤b]]>若残差图中的颜色向量差值大于设定的第二阈值，则对S进行计数。显然，S表征了当前帧与参考帧的相似程度（将其称为相似度参数），它的值较小时，表示当前帧与参考帧极其相似，可以利用上一帧的区域划分信息为当前帧做预测。而当S的值较大时，意味着图像中大部分的像素点已经发生改变，从而认定场景已经发生改变。步骤S5，将相似度参数S与第一阈值比较，判定当前帧与参考帧是否相似。步骤S6，当前帧与参考帧不相似时，按默认方式对当前帧划分Tile，然后转步骤S8。步骤S7，当前帧与参考帧相似时，以前一帧的Tile划分为基准对当前帧划分Tile，并用前一帧的并行编码信息自适应调整各个Tile的大小，以平衡并行编码中各并行域的工作负载。前一帧的并行编码信息包括每个Tile的编码时间及大小。前一帧的编码信息整理如下：Tile1Tile2……tileN编码时间T1T2……TnTile宽W1W2……Wntile高H1H2……Hn其中，编码时间与Tile的大小（宽度，高度，像素点数量）及当前Tile的图像内容复杂程度有关，是并行过程中首要考虑的因素及衡量指标。用前一帧的并行编码信息自适应调整各个Tile的大小的方法包括以下步骤：（1）对前一帧中所有Tile的编码时间求平均值Tmean，作为第一参考值，其中N为前一帧Tile的总数目，Ti为对应Tile的编码时间。根据记录的前一帧的各Tile的编码时间，按从大到小的顺序排列。（2）计算前一帧中各宏块的编码时间。一种方法包括以下步骤：（2-1）用Tile的大小除以宏块的大小计算出Tile的实际宏块数，用公式表示为其中，Wi和Hi分别表示第i个Tile的宽度和高度，WBlock和HBlock分别表示当前帧中宏块的宽度和高度（一般为16*16像素）。（2-2）用Tile的编码时间除以Tile的实际宏块数计算出该Tile中宏块的平均编码时间，用公式表示为表示第i个Tile中所有宏块的平均编码时间。（2-3）由于同一Tile内部的宏块往往编码时间相差不大，所以将Tile中宏块的平均编码时间作为该Tile中宏块的编码时间。用公式表示为...

【技术保护点】
一种基于视频标准HEVC的并行编码优化方法，其特征在于，该优化方法包括以下步骤：计算当前帧与参考帧的相似度参数；将所述相似度参数与第一阈值比较，判定当前帧与参考帧是否相似；当前帧与参考帧不相似时，按默认方式对当前帧划分Tile；当前帧与参考帧相似时，以前一帧的Tile划分为基准对当前帧划分Tile，并用前一帧的并行编码信息自适应调整各个Tile的大小。

【技术特征摘要】
1.一种基于视频标准HEVC的并行编码优化方法，其特征在于，该优化方法包括以下步骤：计算当前帧与参考帧的相似度参数；将所述相似度参数与第一阈值比较，判定当前帧与参考帧是否相似；当前帧与参考帧不相似时，按默认方式对当前帧划分Tile；当前帧与参考帧相似时，以前一帧的Tile划分为基准对当前帧划分Tile，并用前一帧的并行编码信息自适应调整各个Tile的大小。2.根据权利要求1所述的基于视频标准HEVC的并行编码优化方法，其特征在于：所述相似度参数为当前帧与参考帧中像素分量值差大于第二阈值的像素数量占总像素数量的比例。3.根据权利要求1所述的基于视频标准HEVC的并行编码优化方法，其特征在于：所述的前一帧的并行编码信息包括每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：金欣，衣建中，戴琼海，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44