[发明专利]一种基于Merge技术运动矢量的帧间模式快速选择方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于Merge技术运动矢量的帧间模式快速选择方法及装置，该方法通过当前编码单元CU的运动矢量MV投影到参考帧，从而找到参考帧中对应当前CU的投影块，利用两者者在预测模式上的相关性，利用投影块的特征决定是否跳过当前CU是否跳过运动估计和运动补偿的帧间模式；相较于现有技术，通过已知的投影块的信息，来对当前编码单元进行预测，降低了视频编码器的帧间预测计算复杂度，减少了编码时间，提高了编码效率；且本发明算法简单，计算量小，可方便地投入实际应用。

技术领域

本发明属于视频编码领域，特别涉及一种基于Merge技术运动矢量的帧间模式快速选择方法及装置。

背景技术

在编码框架中，预测编码是视频编码的核心技术之一，预测编码又分为帧内预测和帧间预测。帧内预测是根据视频图像的空间相关性，利用图像内已编码的邻近像素预测当前像素。帧间编码是根据视频图像的时间相关性，利用已编码图像预测待编码图像。经过帧内和帧间预测，编码器可以消除视频的时空相关性，对预测后的残差而不是原始像素值进行变换、量化、熵编码，由此大幅提高编码效率。

目前主要的视频编码标准帧间预测部分都采用了基于块的运动补偿技术。其主要原理是为当前图像的每个像素块在之前已编码图像中寻找一个最佳匹配块，该过程称为运动估计。其中用于预测的图像称为参考图像，参考块到当前像素块的位移称为运动矢量，当前块与参考块的差值称为预测残差。由于视频图像序列的连续性，通常运动矢量在空间和时间上也存在一定的相关性，同理，利用空间或时间上相邻的运动矢量对当前块运动矢量进行预测，仅对预测残差进行编码，也能大幅节省运动矢量的编码比特数。这种预测运动矢量的技术称为Merge。

2013年，ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(动态图像专家组)联合推出了HEVC(高效视频编码)视频压缩方案。自2016年始，VCEG和MPEG开始研究新一代视频编码器，并成立了一个专家小组——JVET(联合视频研究小组)，旨在进一步提升HEVC的压缩率。新一代视频编码标准是在HEVC的基础上发展而来，二者在帧间预测过程中都采用了Merge技术，不同的是，新一代视频的Merge模式有三种：基于仿射变换的Affine Merge模式、基于模板匹配的FRUC Merge模式以及基于时空相关性的2Nx2N Merge模式。这些模式的应用提高了编码器的压缩性能，也大大增加了编码时间，影响了标准的研发速度和应用价值。在关于新一代视频编码标准的第三次会议上就有提案指出这种弊端，并请求对其复杂度采取行动。

新一代视频编码标准在做帧间预测时步骤如下：

步骤一：先做Affine Merge模式，即仿射运动补偿预测，保存其率失真代价以及预测信息，并将当前最佳模式置为Affine Merge模式，；

步骤二：再做2Nx2N Merge模式，即普通运动补偿预测，若该模式的率失真代价小于Affine Merge模式的率失真代价，则将最佳模式置为2Nx2N Merge模式并保存其率失真代价以及预测信息；

步骤三：然后做FRUC Merge模式，即基于模板匹配的运动矢量生成，若该模式的率失真代价小于当前最佳模式的率失真代价，则将最佳模式置为FRUC Merge模式并保存其率失真代价以及预测信息。以上三种模式均属于Merge模式；

步骤四：接着做运动估计和运动补偿的帧间预测模式，该模式通过运动搜索找出参考帧中的匹配块得出运动矢量和预测残差，因此耗时较多。

若该模式的率失真代价小于当前最佳模式的率失真代价，则将最佳模式置为运动估计和运动补偿的帧间预测模式并保存其率失真代价以及预测信息。

其中，运动估计和运动补偿的帧间模式的编码时间占总编码时间的41％，因此，如果能在运动估计和运动补偿之前就预测出最佳帧间模式是三种Merge模式中的一种从而跳过运动估计和运动补偿则将减少大量编码时间。