[发明专利]一种适用于HEVC标准的帧内预测块大小划分的快速算法

摘要

本发明属于数字高清视频压缩编解码技术领域，具体为一种适用于HEVC标准的帧内预测块大小划分的快速算法。在HEVC标准中，可以选择使用帧内预测的方式进行视频压缩，帧内预测单元大小有4x4、8x8、16x16、32x32、64x64五种，在编码时需要根据图像选择合适的块大小划分方式。本发明基于最大编码单元进行处理，首先是梯度计算：将LCU内部可进行操作的点进行梯度计算；接着将某一预测单元块范围内所有点梯度计算结果相加得到这一预测单元的图像复杂度；最后根据计算获得的每一个预测单元的复杂度值进行块大小划分。本发明通过快速算法得到预测单元的最优块大小划分方式，加速了帧内预测块大小划分过程。

主权项

一种适用于HEVC标准的帧内预测块大小划分的快速算法，HEVC帧内预测单元有5种可选块大小，即4x4、8x8、16x16、32x32、64x64，其特征在于引入梯度算法，大致获得当前预测单元(PU)的图像复杂度信息，基于这一复杂度信息大致判断最有可能的块大小划分方案，从而大大加速模式判决过程；具体步骤如下：(1)首先，在原始视频流中，把一帧图像划分为若干HEVC标准的最大编码单元(LCU)，将最大编码单元(LCU)内部可进行操作的点进行梯度计算，得到当前点周边像素值的变化情况；(2)然后，将某一预测单元(PU)内所有点的梯度计算结果相加，得到当前预测单元(PU)的图像复杂度；(3)最后，根据计算得到的图像复杂度进行块大小划分；其中，所述HEVC标准的预测单元(PU)，其大小为4x4、8x8、16x16、32x32、64x64中的一种，且预测单元必定小于编码单元；所述的梯度计算，是基于sobel算子的计算，获得当前像素点在X、Y两个不同方向上的梯度值；所述基于sobel算子的梯度计算步骤为：将当前像素点左侧和右侧的3个点像素值按1∶2∶1加权后相减，得到X方向的梯度变化情况Gx，将当前像素点上下两侧3个点像素值按1∶2∶1加权后相减，得到Y方向的梯度变化情况Gy，Gx及Gy的计算公式如公式(1)所示：G_x＝P_{i‑1，j‑1}+2*P_i‑1，j+P_i‑1，j+1‑P_i+1，j‑1‑2*P_i+1，j‑P_i+1，j+1G_y＝P_{i‑1，j‑1}+2*P_i，j‑1+P_i+1，_j‑1‑P_i‑1，j+1‑2*P_i，j+1‑P_i+1，j+1  (1)式中，P_x，y指不同像素点的数值，下标i，j分别代表其在X、Y轴方向上与中心点的位置关系；对某一个预测单元PU，将其中所有点的梯度值相加得到当前PU的图像复杂度K，其公式如公式(2)所示：K＝∑(|G_x|+|G_y|)最后，依据图像复杂度信息，确定最有可能的块大小划分方法；这里，所述依据图像复杂度信息，确定最有可能的块大小划分方法，判断的根据为经验阈值，具体如下：如果64x64块中每一个32x32子块的图像复杂度均小于某一阈值，则认为这个64x64块图像复杂度较低，不需要划分，此时选用64x64作为最有可能的块大小划分；若不满足，则将64x64块划分为4个32x32子块，并对四个32x32子块依次进行图像复杂度分析；依次类推，可以完成32x32、16x16、8x8块的划分选择，并最后得到最有可能的块大小划分方案；这里的经验阈值与图像特性相关，一组可行的经验阈值如下表所示：