[发明专利]基于时空域相关性的视频编码Merge模式快速选择方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于时空域相关性的视频编码Merge模式快速选择方法及装置，该方法通过时域和空域的信息提前终止FRUC Merge模式，并且根据运动信息简化FRUC Merge的计算复杂度，在保证编码质量的同时，极大的减少了编码时间；本发明简单易用，结构简单，极大地提高了JEM的实用性。

技术领域

本发明属于视频解码领域，特别涉及一种基于时空域相关性的视频编码Merge模式快速选择方法及装置。

背景技术

FRUC(Frame-Rate Up Conversion)是将任意两种不同帧率的视频显示格式进行转换的技术。除此之外FRUC还可以应用于低比特率视频编码(LBR)中。在视频编码领域的许多学者早已研究过FRUC技术，而最近，在新一代视频编码标准的制定中，FRUC被再次提出来，并应用在新的标准中。

2015年ITU-T VCEG和ISO/IEC MPEG成立了一个专家小组JVET，开始研究一种新的视频编码标准，其压缩率将显著地超越现有的HEVC标准。JEM作为当下热烈讨论的最新编码软件，在编码框架上还是沿用了HEVC的框架，包括帧内预测、帧间预测、变换、量化、熵编码、以及环路滤波等模块，但在每个模块内部，引入了以往没有的技术和工具。由于这些工具的加入，JEM即新一代编码标准的编码器在编码性能，比如压缩率和视频质量，有着一定的提升，但同时极大地增加了JEM的复杂度，使得实际应用较为困难。在新标准制定的会议上已经人提出关于JEM复杂度的问题，并建议采取相应的改进。

JEM编码器的帧间预测流程如下：步骤一：进行Affine Merge模式，计算AffineMerge模式的率失真代价，并将Affine Merge模式设为最优模式；步骤二：判断最优模式是否为2Nx2N Merge模式，计算2Nx2N Merge模式的率失真代价，若2Nx2N Merge模式的率失真代价小于当前最优模式的率失真代价，则将2Nx2N Merge模式为最优模式；步骤三：判断最优模式是否为FRUC Merge模式，计算FRUC Merge模式的率失真代价，若FRUC Merge模式的率失真代价小于当前最优模式的率失真代价，则将FRUC Merge模式为最优模式；步骤四：判断最优模式是否为2Nx2N模式，计算2Nx2N模式的率失真代价，若2Nx2N模式的率失真代价小于当前最优模式的率失真代价，则将2Nx2N模式为最优模式；第五步：进行水平、垂直、四叉树分割。

由上述步骤可知，在JEM中采用了一个新的帧间预测模式，FRUC Merge模式，它是基于FRUC技术的一种模式。在这个模式中，一个编码单元的编码信息并不传输，而是在解码端直接获得。在FRUC Merge模式中，只有当2Nx2N Merge的标志位为真时，才会进行FRUCMerge模式。FRUC Merge模式主要包括两个步骤：第一步，检查2Nx2N Merge模式的运动矢量候选列表，并选出具有最小匹配误差的候选MV(运动矢量)作为起始点。第二步，根据Bilateral(双边匹配)模式或者Template(模版匹配)模式围绕起始点进行局部搜索，具有最小匹配误差的MV即为整个CU(编码单元)的MV。

第二步中的Bilateral模式和Template模式的具体过程如下：

如图1所示，Bilateral模式搜索是在当前帧(Cur Pic)的前后两个的参考帧(Ref0、Ref1)中，沿当前编码单元的运动轨迹(Motion trajectory)，分别在两个不同的参考帧中找到最佳匹配的编码单元，由此获得一对运动向量(MV0、MV1)。假设运动轨迹是连续的，则运动矢量MV0和MV1将与当前图像和两个参考帧之间的时间距离TD0和TD1成正比。还有一种特殊情况，当当前帧在两个参考帧之间，并且从两参考帧到当前帧的时间距离相同时，Bilateral模式可获得基于镜像的双向MV。

如图2所示，Template模式是通过寻找当前编码块(Cur block)与当前帧(CurPic)和参考帧(Ref0)的模版(Template)之间的最佳匹配。