[发明专利]用于高性能视频编码HEVC的帧间预测编码单元选择方法

说明书

技术领域

本发明属于视频编码技术，特别涉及一种在高性能视频编码(High Efficiency Video Coding，HEVC)中基于金字塔运动散度，对帧间预测编码单元（Coding Unit，CU）的选择方法。

背景技术

伴随着高清视频技术的发展和成熟，人们日常生活中涌现了大量的高清视频的应用，关于高清视频的各种应用受到了用户的欢迎和青睐。然而，较高的分辨率所带来较大的数据量使得高清视频对视频编解码算法的压缩性能要求更高。目前的视频编解码标准（如H.264/AVC等）往往不能很好地满足高清视频对压缩性能的要求。为满足新的视频应用对编解码标准的要求，ITU-T/ISO/IEC的视频编码联合协同小组（Joint Collaborative Team on Video Coding，JCT-VC）日前正在制定新的下一代视频编解码标准HEVC。为适用于视频技术的实时应用，则需要提高HEVC的编码速度。

目前，基于HEVC的帧间预测CU的深度为4，即CU的尺度有64x64、32x32、16x16、8x8。对每一个64x64的LCU（Largest Coding Unit）进行编码的时候，需要从尺度64x64向8x8按照四叉树结构往下进行遍历。每个CU在遍历过程中有一个分割标识符（splitflag），该splitflag用来判断当前CU是否需要分成四个更小尺度的CU，即split和unsplit，而其判断的准则是两层编码的率失真代价的大小。这使得如果能快速预测出最终的CU的尺度，那么在帧间预测过程中就可以省去诸多关于CU的预测过程。HEVC帧间编码的快速算法主要包括这几个方面：预测单元模式（Prediction Unit，PU）的提前终止，编码单元的提前终止。这些方法大部分是根据当前编码单元或预测单元的编码信息来判断是否提前终止，如利用CBF（Coded Block Flag）和运动矢量等信息。还有一些方法则是提前选择，如CU深度的选择。另外，还有方法根据统计发现相邻帧对应位置的CU以及相同帧相邻CU与当前CU的深度相关性统计特性来判断当前CU的深度。上述简单地判断深度不能最大程度低判断CU尺度，且计算复杂度高，编码速率低。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于金字塔运动散度采用寻找近邻的方法实现对帧间预测编码单元CU的快速选择，从而提高HEVC帧间预测方法的编码速度。

本发明的用于高性能视频编码HEVC的帧间预测编码单元选择方法，包括下列步骤：

构建当前帧间预测编码单元CU的金字塔运动散度PMD：基于运动矢量估计，求取当前CU、将当前CU均分得到的4个子块的运动散度，记为PMD；

选取当前CU的参考CU：在当前CU的已编码CU近邻中，基于对应的PMD，选取与当前CU最相似的l个已编码CU作为参考CU，所述参考CU的尺度与当前CU的尺度相同；

基于l个参考CU的分割标识符，确定当前CU的分割标识符的取值：若l个参考CU的分割标识符均相同，则当前CU的分割标识符等于参考CU的分割标识符；否则，基于率失真代价确定当前CU的分割标识符。

在现有的HEVC帧间编码过程中，对每个LCU的编码是通过从64x64到8x8尺度的CU按照四叉树结构进行遍历。每个CU在遍历过程中有一个分割标识符（splitflag），该个splitflag用来判断当前CU是否需要分成四个更小尺度的CU，若是，则splitflag=split；若否，则splitflag=unsplit。这种判断的准则是两层编码的率失真代价的大小。

用绝对误差和SAD来近似每个CU的代价，那么可以认为率失真代价与预测像素和源像素的差值正相关，而两个像素之间的差值与其距离大小正相关。本发明基于上述，得出CU的率失真代价与其中像素的运动矢量方差正相关，将该运动矢量的方差表示为一个CU的运动散度，即公式（1）所示：