[发明专利]基于SATD复用的HEVC帧内预测方法

说明书

本发明公开了一种基于SATD复用的HEVC帧内预测方法，其方案为：1)建立缓存的变量和数组；2)对CTU内的4x4块编号，计算该块在8x8、16x16、32x32和64x64层的可复用模式号；4)遍历CTU内所有4x4块计算其可复用模式号；5)计算4x4块在4x4、8x8、16x16、32x32和64x64层的不可复用模式下差值变换绝对值的和；6)获取当前模式在8x8，16x16，32x32和64x64层的可复用性；7)将当前模式差值变换绝对值的和保存到可复用层对应的二维数组中；10)进入下一次遍历或结束帧内预测。本发明编码复杂度低，压缩稳定性高，可用于粗选模块的简化计算。

技术领域

本发明属于视频压缩编码技术领域，特别涉及一种帧内预测编码方法，可用于粗选模块的简化计算。

背景技术

高效视频编码HEVC作为新一代的视频编码标准，在2013年由联合视频编码JCT-VC制定。HEVC标准主要针对高清和超高清分辨率视频的压缩，相比于之前的H.264/AVC标准，在相同压缩效果的情况下，码流大小仅为之前的一半。HEVC分为帧内编码和帧间编码两种，分别用于去除视频的空间和时间冗余性。帧内编码是帧间编码的基础，在HEVC编码中占有极其重要的作用，同时也是性能得到如此大提升的关键。对于帧内编码，它采用的是四叉树划分结构来编码视频。它将一帧视频切割成一个个的编码树单元CTU，作为编码单元的起始节点，最大支持到64x64pixel，每一个64x64的编码单元可以通过四叉树划分生成4个32x32的编码单元，然后递归划分直至最小尺寸为8x8，如图1所示。对于预测单元来说，它的大小等于编码单元大小。只有当编码单元划分至8x8时，预测单元大小可以是8x8或者4x4。对于每一个预测单元，有35种帧内模式进行预测。其中模式0是Planar，适用于均匀光滑的区域；模式1是DC，适用于渐变平滑的区域；模式2到模式34是33种角度模式，能够区分细小的角度趋势，如图2所示。

HEVC帧内预测支持的预测块大小有5种，除了4x4块的其他预测块，从64x64块到8x8块，每一个较大块都有划分和不划分两种划分模式，在块大小的范围内寻找最优解；同时在预测块内部分别计算预测模式0到模式34，在特定大小的限制下，寻找模式的最优解。通过块大小和模式的遍历，能够找到当前CTU的最佳划分和在此划分情况下的最优模式。这种双重遍历的做法使得其性能得到较大提升，但同时也大大提高了算法的计算复杂度，达到之前标准的4倍。一般平台的性能难以实现对2K、4K等分辨率的超高清视频的HEVC实时编码。很多人研究了各种基于HEVC的快速算法，有一些也取得了不错的成果，但大部分都是基于满足某种具体特征的视频的压缩，在满足相应参考量阈值条件的情况下提前终止块大小或者模式的遍历，这种做法是以一定的性能损失为代价人为的对模式或块大小进行筛选，不仅应用面太窄，而且对于不同视频序列其压缩性能不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于SATD复用的HEVC帧内预测方法，以减少帧内预测粗选过程中的重复性的计算，降低计算复杂度，提高视频压缩性能的稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一.技术原理

对于除了4x4块的其他4种较大的预测块，其SATD可由其作为根节点细分出来的四个四叉树小块的SATD累加得到，而这些小块的SATD也可由它们细分出来的四叉树小块SATD累加得到，因此所有大小的预测块的SATD都可以直接由4x4块累加而成。由于这些4x4块在不同大小块内的某些预测模式下用到的参考点是一致的，因此SATD的计算结果也是相同的，可以通过复用计算过的SATD结果减少其他不必要的模式的遍历，这样，五种预测块大小对应的五种深度情况下需要的遍历的模式数就能够大大减少，使得整个帧内预测的计算复杂度大大降低。

二.实现方案

根据上述原理，本发明是在已有的HEVC软件测试平台HM16.0的基础上修改实现，其步骤包括如下：

(1)初始化：