[发明专利]一种适用于HEVC的快速帧内模式编码方法

说明书

本发明公开了一种适用于HEVC的快速帧内模式编码方法。它分为两个步骤：1、在1/4下采样的图像上对帧内预测SatdCost进行预估，采用1/4下采样是为了降低像素点的个数从而大幅降低计算量；如果SatdCost过大，说明帧内预测效果不佳，提前终止帧内预测的计算；2、如果步骤1中SatdCost不大，则不能提前终止帧内预测，此时利用1/4下采样帧内预测估算过程的中间结果获得最优预测模式。本发明的有益效果是：可以大幅减少候选预测方向数量，进一步节省计算量，可以大幅节省编码时间，同时编码质量损失也很小。

技术领域

本发明涉及视频编码相关技术领域，尤其是指一种适用于HEVC的快速帧内模式编码方法。

背景技术

HEVC作为最新一代的视频编码标准，相比上一代的H.264标准，压缩效率提升超过一倍。HEVC采用了诸多新技术来实现压缩率的提高，具体来说：(1)、HEVC创新性的采用了四叉树的分块方式，每个块都称之为编码单元(Coding Unit,CU)。为了适应超高清更大分辨率的特性，CU最大为64x64。CU可递归划分成四个子CU，最小CU可到8x8。H.264采用宏块作为基本的编码单元，宏块大小只能为16x16。所以，HEVC的块分割方式相比H264更灵活，块种类更多，能更好的匹配图像中各种各样的纹理。(2)、HEVC对每个CU可以尝试更多的预测模式，每种预测模式对应一种预测单元(Prediction Unit)。预测模式分为两类：帧间预测模式(包括MergeSkip_2Nx2N,Inter_2Nx2N,Inter_2NxN,Inter_Nx2N,Inter_2NxnU,Inter_2NxnD,Inter_nLx2N,Inter_nRx2N,Inter_NxN等)和帧内预测模式(包括Intra_2Nx2N,Intra_NxN)。I帧只能使用帧内预测模式，P、B帧可以使用所有的预测模式。HEVC计算每种预测模式的编码代价，选择编码代价最小的模式作为最优的预测模式，从而可以达到更高的压缩效率。

对于帧内预测模式而言，相比H.264，HEVC的预测方向的精细度大大增加：HEVC支持33个方向预测模式和2个非方向预测模式(Planar和DC模式)，相应的H264只有8个方向预测模式。更精细的预测方向在提升预测精度的同时，复杂度也随之线性增加。

一般而言，视频中相邻时刻的图像存在很高的时域相关性，而运动估计和运动补偿可以有效去除时域上的冗余信息。因此采用P、B帧编码时，主要通过帧间预测模式来提高压缩效率。对于大量的编码结果统计分析发现，HEVC的P、B帧中，帧内预测模式的选中比例一般都相对较低。尽管如此，帧内预测模式对P、B而言依然是不可或缺的，因为对于运动场景而言，场景或镜头的移动必然会造成物体的遮挡及新的物体的出现，这些区域可能难以在参考帧中找到匹配块，会更倾向于采用帧内预测，所以为了保持更好的编码质量，通常不建议直接关闭P、B中帧内预测模式。

HEVC计算每种预测模式的编码代价来选择最优预测模式。编码代价J与编码失真和编码比特数相关，公式表达为J＝D+lambda*bits，其中D为编码失真，bits为编码后比特数，lambda是系数，只与QP相关。编码代价的计算步骤分为：a、对量化后的系数进行反量化反变换，生成重建块。b、计算重建块与原始块的失真。c、估计编码后的比特数。其中反量化反变换，比特数估计都是很复杂的计算过程，编码代价的计算是编码过程中计算量最大的模块之一，因此减少编码代价的计算量是编码器优化的重要方向。