一種適用于hevc標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式判決過程的快速算法
【專利摘要】本發(fā)明屬于數(shù)字高清視頻壓縮編解碼【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種適用于HEVC標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式判決過程的快速算法。在HEVC標(biāo)準(zhǔn)中，可以選擇使用幀內(nèi)預(yù)測(cè)的方式進(jìn)行視頻壓縮，且?guī)瑑?nèi)預(yù)測(cè)有35種可選模式，包括33種角度方向模式及兩種特殊模式。本發(fā)明基于預(yù)測(cè)單元（PU）進(jìn)行處理，支持HEVC允許的全部5種PU大小。首先是梯度計(jì)算：將PU內(nèi)部可進(jìn)行操作的點(diǎn)進(jìn)行梯度計(jì)算；接著按模式對(duì)計(jì)算結(jié)果加權(quán)得到模式梯度值，并將PU內(nèi)所有像素點(diǎn)的模式梯度值相加，得到當(dāng)前PU在不同模式方向上的梯度值；最后對(duì)梯度值排序得出最優(yōu)模式方向。這樣本模式通過一種快速算法得到幀內(nèi)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)單元的最優(yōu)模式方向，加速了幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式選擇過程。
【專利說明】-種適用于HEVC標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式判決過程的快速算法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字高清視頻壓縮編解碼【技術(shù)領(lǐng)域】，針對(duì)HEVC視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，具體 涉及一種適用于HEVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的、用于加速幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式判決過程的快速算法。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為下一代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，HEVC (High Efficiency Video Coding)是于 2013 年 由國(guó)際電信組織（ITU)和運(yùn)動(dòng)圖像專家組（MPEG)聯(lián)合成立的組織JCTVC所提出。其目標(biāo) 是，與上一代標(biāo)準(zhǔn)H. 264/AVC相比，在相同的視覺效果的前提下，比特率減少50%。
[0003] 在HEVC中，一幀圖像會(huì)劃分成一個(gè)個(gè)IXU塊，其大小可以為64x64,然后IXU會(huì)劃 分成更小的編碼單元（⑶)，其大小從8x8到32x32。與H. 264/AVC類似，HEVC使用基于塊的 預(yù)測(cè)變換編碼方式，使用幀內(nèi)預(yù)測(cè)的方式壓縮視頻的空間冗余。HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)基于預(yù)測(cè)單 元（PU)進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)大小為16x16/32x32/64x64的CU塊，PU與CU大小相等，當(dāng)CU塊大小 為8x8時(shí)，PU大小可在4x4和8x8中選擇，因此PU塊有4x4/8x8/16x16/32x32/64x64共五 種可選大小。對(duì)任意大小的PU，均有35種可選預(yù)測(cè)模式，包括33種角度模式及兩種特殊模 式(參見圖1)，在幀內(nèi)預(yù)測(cè)過程中需要尋找最佳的預(yù)測(cè)模式以獲得最佳性能，尋找最佳預(yù)測(cè) 模式的過程稱為模式判決。
[0004] 在標(biāo)準(zhǔn)參考軟件HM10. 0中，幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊的模式判決過程需要先將35種模式的 預(yù)測(cè)結(jié)果遍歷，而后將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際數(shù)值通過RD0過程比較后得到最終的最優(yōu)模式。這 樣的模式判決方式運(yùn)算量極大，不合適硬件實(shí)現(xiàn)。因此需要引入快速算法加速模式判決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種可適用于HEVC標(biāo)準(zhǔn)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式判決過程的梯度 算法。
[0006] HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)有35種可選模式，包括33種角度模式及兩種特殊模式，本發(fā)明通過 引入梯度算法，可以大致獲得當(dāng)前PU的方向信息，基于這一方向信息可以大致判斷最有可 能的角度模式，從而大大加速模式判決過程。具體步驟如下： (1) 首先，在原始視頻流中，一幀圖像被劃分為若干HEVC標(biāo)準(zhǔn)的PU (預(yù)測(cè)單元)，將PU 內(nèi)部可進(jìn)行操作的點(diǎn)進(jìn)行梯度計(jì)算，并按模式對(duì)計(jì)算結(jié)果加權(quán)，得到模式梯度值；其中，力口 權(quán)方式可按三角函數(shù)值方式，或其他方式； (2) 然后，按模式將當(dāng)前PU所有像素點(diǎn)的梯度值相加，得到當(dāng)前PU在不同模式方向上 的梯度值； (3) 最后，對(duì)梯度值排序，得出HEVC標(biāo)準(zhǔn)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元（PU)的最優(yōu)模式方向。
[0007] 本發(fā)明中，所述HEVC標(biāo)準(zhǔn)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元（PU)，其大小為4x4、8x8、16x16、32x32 或64x64中的一種。
[0008] 本發(fā)明中，所述HEVC標(biāo)準(zhǔn)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元（PU)的最優(yōu)模式方向，可用于直接確定 最優(yōu)模式，也可經(jīng)過進(jìn)一步計(jì)算后確定最優(yōu)預(yù)測(cè)模式。
[0009] 本發(fā)明中，所述的梯度計(jì)算，是基于sobel算子的計(jì)算，或者是基于其他類型的梯 度計(jì)算，獲得當(dāng)前像素點(diǎn)在X、Y兩個(gè)不同方向上的梯度值。
[0010] 本發(fā)明中，所述模式梯度值，是按不同角度模式，選擇不同的權(quán)值計(jì)算當(dāng)前模式方 向上的梯度值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1 :HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)的35種可選模式。
[0012] 圖2 :基于sobel算子的梯度計(jì)算。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0014] 本發(fā)明提出了一種HEVC標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式判決過程的梯度算法，使用了梯度算 法，大大加速了幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式判決的速度。
[0015] 首先，進(jìn)行梯度計(jì)算。這一步期望獲得當(dāng)前點(diǎn)在X及y方向上的梯度變化情況。 [0016] 如附圖2所示，以基于sobel算子的梯度計(jì)算為例，為獲得在X方向的梯度變化情 況（Gx)，則當(dāng)前像素點(diǎn)左側(cè)和右側(cè)的3個(gè)點(diǎn)像素值按1:2:1加權(quán)后相減，得到X方向的梯度 變化情況，同理，為得到Y(jié)方向的梯度變化情況（Gy)，可將上下兩側(cè)3個(gè)點(diǎn)像素值按1:2:1 加權(quán)后相減。Gx及Gy的計(jì)算公式如公式（1)所示。

【權(quán)利要求】
1. 一種適用于HEVC標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式判決過程的快速算法，HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)有35種可 選模式，包括33種角度模式及兩種特殊模式，其特征在于引入梯度算法，大致獲得當(dāng)前PU 的方向信息，基于這一方向信息大致判斷最有可能的角度模式，從而大大加速模式判決過 程；具體步驟如下： (1) 首先，在原始視頻流中，一幀圖像被劃分為若干HEVC標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)測(cè)單元（PU)，將預(yù) 測(cè)單元（PU)內(nèi)部可進(jìn)行操作的點(diǎn)進(jìn)行梯度計(jì)算，并按模式對(duì)計(jì)算結(jié)果加權(quán)，得到模式梯度 值； (2) 然后，按模式將當(dāng)前預(yù)測(cè)單元（PU)所有像素點(diǎn)的梯度值相加，得到當(dāng)前預(yù)測(cè)單元 (PU)在不同模式方向上的梯度值； (3) 最后，對(duì)梯度值排序，得出HEVC標(biāo)準(zhǔn)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元（PU)的最優(yōu)模式方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速算法，其特征在于所述HEVC標(biāo)準(zhǔn)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元（PU)， 其大小為 4x4、8x8、16xl6、32x32 或 64x64 中的一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快速算法，其特征在于所述HEVC標(biāo)準(zhǔn)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元 (PU)的最優(yōu)模式方向，用于直接確定最優(yōu)模式，或者經(jīng)過進(jìn)一步計(jì)算后確定最優(yōu)預(yù)測(cè)模式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快速算法，其特征在于所述的梯度計(jì)算，是基于sobel算 子的計(jì)算，或者是基于其他類型的梯度計(jì)算，獲得當(dāng)前像素點(diǎn)在X、Y兩個(gè)不同方向上的梯 度值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速算法，其特征在于所述加權(quán)按三角函數(shù)值方式加權(quán)。
【文檔編號(hào)】H04N19/13GK104284186SQ201410492462
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】范益波, 陸彥珩, 程魏, 沈蔚煒, 曾曉洋 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)