一種基于紋理復雜度的hevc編碼尺寸快速判定方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于紋理復雜度的HEVC編碼尺寸快速判定方法。本方法針對最大編碼單元LCU進行16:1亞采樣,將后續進行紋理復雜度計算所耗費的時間降為原有的1/16，然后引入兩級判定機制，首先利用ASAD模型初步判定LCU亞采樣后得到的塊的紋理復雜度，通過設定兩個閾值以防止誤判，對于紋理簡單的LCU采用大尺寸編碼單元，對于紋理復雜的LCU則采用小尺寸編碼單元；然后基于上級判定結果再采用MAD模型，決定是否添加其他尺寸的編碼單元，提高了紋理判定的精度。本發明能夠極大降低算法復雜度，同時能夠精確地判定紋理，提高算法準確度。
【專利說明】—種基于紋理復雜度的HEVC編碼尺寸快速判定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于HEVC幀內編碼的快速判定編碼尺寸的方法，尤其是基于紋理復雜度的HEVC編碼尺寸快速判定方法。
【背景技術】
[0002]HEVC是新一代的視頻編碼標準，它是為了滿足人們對于視頻的高清、超高清、3D和移動無線通信等新要求而提出，并在2013年I月正式成為國際標準。與已經得到廣泛應用的 上一代視頻編碼標準H.264相比，HEVC的幀內預測采用大尺寸四叉樹遞歸編碼結構以及多達35種預測模式，這大大增加了幀內預測的精確度，可以顯著節省編碼比特數以及提高圖像重建質量，但是這些技術的采用卻大大增加幀內預測計算的復雜度。以編碼尺寸為64X64像素、最大深度為3、不在圖像邊緣的最大編碼單元為例，若要得出最佳的編碼劃分結構和各個子編碼單元的預測方向，總共計算的率失真代價次數為35+4X 35+16X 35+64X 35+256X 17=7327 次。如果對一幅 1920X1080 的視頻幀進行編碼，所需的率失真代價計算次數大概為7327X1920X1080 + 64 + 64 ^ 3709293次。如此多的計算對HEVC的編碼器實現來說是一個沉重的負擔，極大影響著HEVC在實際中的應用。而大尺寸編碼單元通常適用于紋理復雜度高、細節較多的區域，，小尺寸塊適用于平滑、紋理簡單的區域，如果能夠判斷出編碼單元的圖像紋理復雜度，那么就可以提前判定編碼尺寸進而減少進行率失真代價計算的次數，加速HEVC幀內預測的過程。
[0003]針對這個改進角度，不少學者進行了研究，最常用的檢測圖像紋理復雜度的方法有直方圖法、絕對差值和法(SAD)、平均絕對差值法(MAD)、直流交流系數比法和熵值法等，這些方法在一定程度上能夠表征圖像的紋理復雜度，但是對于HEVC大尺寸編碼塊的特征來說，計算復雜度還是較高的，并且這些方法反應的是像素的統計特性，而不能反映像素的變化情況，在統計特性相同紋理不同的情況下不夠精確。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種基于紋理復雜度的HEVC快速編碼尺寸判定方法。對比于之前的其他方法，本方法進一步降低了計算復雜度，并且利用更精確的模型來判定紋理復雜度。
[0005]為達到上述目的，本發明的構思是:
首先對最大編碼單元LCU (64 X 64塊)亞采樣并設計判定編碼單元紋理復雜度的模型，利用該模型對亞采樣后的編碼塊進行計算，然后根據不同的紋理特征采取不同的優化措施以減少幀內預測時間，具體是:首先對最大編碼單元進行16:1亞采樣，以減少計算量；設計可準確判定編碼塊紋理復雜度的模型，即通過兩級判定機制來確定進行率失真代價值計算的編碼尺寸，利用該模型對亞采樣后的編碼塊進行計算，然后根據不同的紋理特征采用不同的優化措施:對紋理復雜的編碼塊跳過大尺寸塊的編碼，對紋理平坦的編碼塊跳過小尺寸塊的編碼。[0006]根據上述構思，本發明的技術方案是:
一種基于紋理復雜度的HEVC快速編碼尺寸判定方法，操作步驟如下:
(1)亞采樣:將最大編碼單元IXU(64X 64塊)亞采樣為16 X 16塊；
(2)計算紋理復雜度:設計更準確的模型初步判定亞采樣后得到的16X16塊的紋理復雜度;
(3)根據紋理特征采用不用的優化措施:對于紋理簡單的LCU采用大尺寸編碼單元，對于紋理復雜的LCU則采用小尺寸編碼單元；
(4)提高紋理判定精度:根據(3)得到的結果，每一種紋理特征會采用兩種尺寸的編碼單元進行編碼，進一步比較分別利用其中一種編碼單元進行編碼的亮度塊的絕對差值和的均值MAD ；
(5)決定編碼單元的尺寸:根據(4)中得到的結果再采用相應的附加判斷，即判定是否需要再加入其它尺寸 的編碼單元，以提高算法準確度。
[0007]上述步驟(1)中的亞采樣，是指將IXU劃分成256個4 X 4塊，然后取每個4 X 4塊的均值得到亞采樣后的16X 16塊。
[0008]上述步驟(2)中的計算紋理復雜度，是指計算經過亞采樣后的16X16塊的紋理復雜度，采用的模型是表征紋理平坦度的改進的絕對誤差和ASAD (Advanced Sum of Absolute Difference):
【權利要求】
1.一種基于紋理復雜度的HEVC編碼尺寸快速判定方法，操作步驟如下: 亞采樣:將最大編碼單元IXU (64X64)亞采樣為16X16塊； 計算紋理復雜度:設計準確的模型初步判定亞采樣后得到的16X16塊的紋理復雜度；根據紋理特征采用不用的優化措施:對于紋理簡單的LCU采用大編碼單元64X64和32X32，對于紋理復雜的IXU則采用小尺寸編碼單元16X16和8X8 ; 提高紋理判定精度:根據步驟(3)得到的結果，每一種紋理特征會采用兩種尺寸的編碼單元進行編碼，比較這兩種編碼單元編碼后的亮度塊的絕對差值和均值MAD ； 決定編碼單元的尺寸:根據步驟(4)中得到的結果再采用相應的附加判斷，即判定是否需要再加入其它尺寸的編碼單元，以提高算法準確度。
2.根據權利要求1所述的基于紋理復雜度的HEVC編碼尺寸快速選擇方法，其特征在于:所述步驟(1)中，對最大編碼單元IXU進行16:1亞采樣，即將IXU劃分成256個4X4塊，然后取每個4X4塊的均值得到亞采樣后的16X 16塊。
3.根據權利要求1所述的基于紋理復雜度的HEVC編碼尺寸快速選擇方法，其特征在于:所述步驟(2)中，計算經過亞采樣后得到的16X16塊的紋理復雜度，采用的模型是表征紋理平坦度的先進絕對誤差和ASAD:
4.根據權利要求1所述的基于紋理復雜度的HEVC編碼尺寸快速選擇方法，其特征在于:所述步驟(3)中，根據紋理特征采用不用的優化措施，設定兩個閾值巧和?!來判定紋理特征，若.D〈$,該IXU是紋理平坦的，不進行尺寸為16X16和8X8的編碼單元的代價值計算?’若ASAD > %，該IXU具有復雜的紋理，跳過64X64和32X32編碼單元的代價值計算；若$<^3<7；,該LCU具有適中的紋理，進行所有尺寸的編碼單元的代價值計算；因為隨著量化參數QP的增大，大尺寸編碼單元逐漸增多，所以閾值的選取是與QP有關的，通過實驗設定兩個閾值分別為:
7^=600+2.35/1，7^=850+2.351其中/l=i!85 X 。
5.根據權利要求1所述的基于紋理復雜度的HEVC編碼尺寸快速選擇方法，其特征在于:所述步驟(4)中，提高紋理判定精度，是指經過第一級判定后，每一種紋理特征會采用兩種尺寸的編碼單元進行編碼，進一步比較分別這兩種編碼單元編碼后亮度塊的絕對差值和均值MAD:

6.根據權利要求1所述的基于紋理復雜度的HEVC編碼尺寸快速選擇方法，其特征在于:所述步驟(5)中，決定編碼單元的尺寸，當初步判定LCU為紋理簡單的情況，比較深度O與深度I的編碼單元的MAD值，如>MADX，則添加16X 16編碼單元；當初步判定IXU為紋理復雜的情況，比較深度2與深度3的編碼單元的MAD值，如MAD2 <MAD3 ,添加32X32編碼單元。
【文檔編號】H04N19/122GK103957421SQ201410147363
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】胡錦雯, 滕國偉, 尚峰, 安平, 晏軻, 楊驍
申請人:上海大學, 上海東方傳媒集團有限公司