一種hevc中屏幕內(nèi)容壓縮的快速幀內(nèi)模式?jīng)Q策和塊匹配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種屏幕內(nèi)容壓縮方法，具體設(shè)及一 種肥VC中屏幕內(nèi)容壓縮的快速帖內(nèi)模式?jīng)Q策和塊匹配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 繼 H. 264之/AVC 之后，2013年1 月，高效率視頻編碼皿V"High Efficiency Video Coding)正式成為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。肥VC的目標(biāo)是相對(duì)于H.264/AVC的高檔次編碼效率 提高一倍，即在保證相同視頻質(zhì)量的前提下，降低50%的編碼比特率。為了達(dá)到運(yùn)個(gè)目標(biāo)， 皿VC編碼標(biāo)準(zhǔn)引入了一系列的新型編碼工具，但同時(shí)皿VC編碼的計(jì)算復(fù)雜度也大幅度提 升。
[0003] 皿VC面向的應(yīng)用主要有數(shù)字存儲(chǔ)媒體、實(shí)時(shí)會(huì)話服務(wù)、電視廣播，交互式存儲(chǔ)媒 體、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)媒體服務(wù)等。而屏幕內(nèi)容壓縮(Screen content coding)是皿VC應(yīng) 用的一種新的擴(kuò)展。屏幕內(nèi)容編碼技術(shù)廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域，比如無(wú)線顯示、共享屏幕，虛 擬桌面、遠(yuǎn)程教育、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程桌面等。
[0004] 屏幕內(nèi)容視頻經(jīng)常由自然視頻、文本、圖形圖像混合而成，由于包含內(nèi)容多且日益 多樣化，同時(shí)由于圖像分辨率越來(lái)越高，在傳輸?shù)倪^(guò)程中，必然會(huì)消耗很大的網(wǎng)絡(luò)帶寬。為 了節(jié)省帶寬提高通信質(zhì)量，必須對(duì)屏幕內(nèi)容視頻進(jìn)行有效壓縮。
[0005] 與自然視頻不同的是，屏幕視頻內(nèi)容含有靜態(tài)尖銳的邊緣、獨(dú)特的顏色等等。因此 基于屏幕內(nèi)容編碼的肥VC標(biāo)準(zhǔn)中引入了帖內(nèi)塊復(fù)制（Intra-BC)、顏色模板(PLT)模式、自適 應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量分辨率、顏色轉(zhuǎn)換等，W此借助相關(guān)的屏幕內(nèi)容來(lái)消除圖像的冗余。在上面方法 中，帖內(nèi)塊復(fù)制（Intra-BC)和顏色模板(PLT)模式可W明顯的提升編碼性能，與此同時(shí)也有 很高的計(jì)算復(fù)雜度。
[0006] 帖內(nèi)塊復(fù)制（Intra-BC)是一種塊匹配技術(shù)，該技術(shù)可W使帖間相似的塊估計(jì)和補(bǔ) 償技術(shù)使用固定塊尺寸，從而獲得更好的編碼效率。帖內(nèi)塊復(fù)制用捜索當(dāng)前帖的重建區(qū)域 替代W往捜索先前重建的帖，并且把塊矢量和補(bǔ)償殘差帶給解碼器。
[0007] 顏色模板(PLT)模式是另一種引人注目的屏幕內(nèi)容編碼技術(shù)。它運(yùn)用色彩映射的 方式，W顏色派生表或者顏色板中很少的值在屏幕內(nèi)容上展示像素。具有高動(dòng)態(tài)范圍的塊 在一定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)被轉(zhuǎn)換成映射參數(shù)，從而更容易壓縮。
[000引由于屏幕內(nèi)容編碼采用了上面的新技術(shù)，同時(shí)也增加了編碼器的計(jì)算復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種新穎的快速帖內(nèi)模式?jīng)Q策和 塊匹配方法，該方法在進(jìn)行背景檢測(cè)時(shí)跳過(guò)一些不必要的計(jì)算，從而減小了編碼器的復(fù)雜 度;同時(shí)，通過(guò)自適應(yīng)的調(diào)整塊匹配時(shí)捜索步長(zhǎng)的大小，提高帖內(nèi)塊復(fù)制時(shí)候的塊估計(jì)。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0011] -種皿VC中屏幕內(nèi)容壓縮的快速帖內(nèi)模式?jīng)Q策和塊匹配方法，其中，所述快速帖 內(nèi)模式?jīng)Q策包括如下步驟：
[0012] (1)估計(jì)當(dāng)前帖的背景區(qū)域；
[0013] (2)計(jì)算當(dāng)前帖中編碼單元和前一編碼帖中相同位置編碼單元的絕對(duì)誤差和SAD;
[0014] (3)定義一個(gè)闊值TH，判斷絕對(duì)誤差和SAD與闊值TH的關(guān)系，若SAD<TH，則當(dāng)前的編 碼單元為背景;若SAD〉= TH，則當(dāng)前的編碼單元為前景；
[0015] (4)如果當(dāng)前編碼單元被估計(jì)為背景，即靜止的，為了加快模式?jīng)Q策過(guò)程，接下來(lái) 比較當(dāng)前編碼單元的深度Dc與前一編碼帖中相同位置編碼單元的深度Dp;
[0016] (5)使用Is趾g(d)來(lái)表示深度為d的編碼單元是否為靜止，如果同時(shí)滿足如下所有 條件，除顏色模板模式之外，帖內(nèi)模式?jīng)Q策將提前跳躍，條件如下：
[0017] a)帖的數(shù)量不能被10整除；
[0018] b)相同位置的編碼單元被選為帖內(nèi)模式或者帖內(nèi)塊復(fù)制模式的最優(yōu)模式；
[0019] C)當(dāng)前編碼單元被判斷為靜止的且前一編碼帖中相同位置編碼單元的深度比較 大，即IsBkg(Dc) =化Ue且Dp>Dc;或者前一編碼帖中相同位置編碼單元深度比較小，Dp<Dc 且 Is 趾 g(Dp) = t;rue;
[0020] 所述塊匹配方法包括如下步驟：
[0021] (6)在二維捜索算法中，捜索位置x = x+dx;此處X表示水平捜索位置，dx表示原始 捜索步長(zhǎng)，dx被設(shè)為1或2;
[0022] (7)在進(jìn)行每一次捜索后，比較絕對(duì)誤差和SAD的值和預(yù)設(shè)闊值TH來(lái)決定是否提前 終止捜索過(guò)程；
[0023] (8)如果SAD〉aSADo,相應(yīng)地調(diào)整步長(zhǎng)dx的大小;其中，SADo表示絕對(duì)誤差和SAD序列 中的第M個(gè)最小值，a為當(dāng)前編碼單元中的像素?cái)?shù)。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下技術(shù)效果:本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了帖內(nèi)模式?jīng)Q策 過(guò)程的時(shí)間加速，采用了一個(gè)快速步長(zhǎng)大小調(diào)整策略提升了帖內(nèi)塊復(fù)制時(shí)的塊匹配速度。 與現(xiàn)有的參考軟件SCM3.0中算法相比，本發(fā)明的方法性能大幅度提升。對(duì)于無(wú)損壓縮，減少 了35%的編碼時(shí)間，比特率僅增加0.2%;對(duì)于有損壓縮，減少了39%的編碼時(shí)間，比特率僅 增加0.7%。本發(fā)明提升了編碼速度，降低了編碼時(shí)間，加快了帖內(nèi)塊匹配速度，能夠獲得較 好的編碼效率。運(yùn)項(xiàng)技術(shù)在高文本區(qū)域中相當(dāng)有用。
[0025] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)前提下，還可W根 據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0026] 圖1為本發(fā)明快速帖內(nèi)決策模式流程圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明編碼單元CU深度劃分示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，有必要指出的是，W下的實(shí)例只用 于對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)熟悉人 員根據(jù)上述
【發(fā)明內(nèi)容】
，對(duì)本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整進(jìn)行具體實(shí)施，應(yīng)仍屬于本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029] 在皿VC編碼標(biāo)準(zhǔn)中，如圖2所示，采用四叉樹(shù)遞歸分塊的形式劃分編碼單元，遞歸 分塊劃分可W有效的針對(duì)不同的圖像特征，如針對(duì)平滑區(qū)域，可W使用大分塊，如64x64;針 對(duì)細(xì)節(jié)區(qū)域，可W使用精細(xì)分塊，如8x8。編碼單元CU的每一次劃分，都對(duì)應(yīng)相應(yīng)的深度，編 碼單元CU的深度預(yù)測(cè)被廣泛的應(yīng)用在帖內(nèi)或者帖間模式?jīng)Q策中。比如，當(dāng)前編碼單元CU的 深度與空間深度和相鄰的編碼單元深度有關(guān)系，可W利用運(yùn)一點(diǎn)來(lái)做編碼單元CU深度預(yù) 。即當(dāng)CU的范圍超出了預(yù)測(cè)范圍W后，不對(duì)范圍W外CU進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)樣在計(jì)算時(shí)，就可W 降低編碼復(fù)雜度。同時(shí)，兩個(gè)相鄰的編碼單元CU是非常相似的，如在背景區(qū)域中，相鄰的編 碼單元CU的深度非常接近。簡(jiǎn)單來(lái)講，從結(jié)構(gòu)上圖像可W分為前景區(qū)域和背景區(qū)域，通常背 景區(qū)域是靜止的，沒(méi)有移動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)矢量為0。在典型的屏幕內(nèi)容編碼應(yīng)用序列中，很多是由 背景區(qū)域構(gòu)成，故本發(fā)明在基于背景檢測(cè)的基礎(chǔ)上提出了一種屏幕內(nèi)容壓縮的快速帖內(nèi)模 式?jīng)Q策方法，然后在此基礎(chǔ)上提出了塊匹配方法。從運(yùn)兩個(gè)方面提升帖內(nèi)預(yù)測(cè)性能，首先， 借助編碼單元中的時(shí)間相關(guān)信息，發(fā)明出一種快速編碼單元預(yù)測(cè)機(jī)制;其次，在塊匹配帖內(nèi) 塊復(fù)制時(shí)，運(yùn)用自適應(yīng)捜索步長(zhǎng)進(jìn)行加速處理，減少時(shí)間消耗。
[0030] -、快速帖內(nèi)模式?jīng)Q策具體步驟如下：
[0031] 步驟1:根據(jù)現(xiàn)有的研究工作，估計(jì)當(dāng)前編碼帖的背景區(qū)域；
[0032] 步驟2:計(jì)算當(dāng)前帖中編碼單元CU和前一編碼帖中相同位置編碼單元CU的絕對(duì)誤 差和SAD，計(jì)算公式為
[0034] 式中，i、j為像素在分塊中的坐標(biāo)位置，Pc為當(dāng)前編碼單元C