[发明专利]基于HEVC标准的自适应空间可伸缩编码

说明书

联合研究

本申请由北方工业大学与北京交通大学信息所联合研究，并得到以下基金资助：国家自然科学基金(No.61103113，No.60903066)，北京市属高等学校人才强教深化计划项目(PHR201008187)；江苏省自然科学基金(BK2011455)，北京市自然科学基金(No.4102049)，教育部新教师基金(No.20090009120006)；国家973计划(2012CB316400)，中央高校基础研究基金(No.2011JBM214)。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体而言，涉及用于高效视频编码(HEVC)中的自适应空间可伸缩编码方法。

背景技术

2010年4月，两大国际视频编码标准组织VCEG和MPEG成立视频压缩联合小组JCT-VC(Joint collaborative Team on Video Coding)，一同开发HEVC标准，其也称为H.265。HEVC标准主要目标是与上一代标准H.264/AVC实现大幅度的编码效率的提高，尤其是针对高分辨率视频序列。其目标是在相同视频质量(PSNR)下码率降为H.264标准的50％。

就目前阶段，HEVC依然沿用H.264就开始采用的混合编码框架。帧间和帧内预测编码：消除时间域和空间域的相关性。变换编码：对残差进行变换编码以消除空间相关性。熵编码：消除统计上的冗余度。HEVC将在混合编码框架内，着力研究新的编码工具或技术，提高视频压缩效率。

目前，JCT-VC组织的讨论中已经提出的许多编码的新特性，有可能会加入HEVC标准中，各次讨论的具体文献可以从http://wftp3.itu.int获得。

HEVC标准中所使用的编码单元(CU)的大小将最大可达64x 64，这主要是为了高清视频压缩编码的应用。DCT变换编码将突破8x 8，最大能够达到32x 32。对于帧内预测，预测的方向更佳细化，多达35种帧内预测(intra predication)模式。在熵编码方面，使用了适应性更强的CABAC以及低复杂度的LCEC。

HEVC将在混合编码框架内，着力研究新的编码工具或技术，提高视频压缩效率。为能够实现本质上的突破，HEVC融合了许多优秀的编码工具和编码算法，比如树状结构预测和残差块的分割，自适应运动矢量的选择，自适应环形滤波等。

现如今，网络技术和多媒体技术的发展异常迅猛，并且基于网络的多媒体也获得了十分广泛的应用。然而多媒体应用环境的网络形式异构性、终端设备的多样性以及多媒体应用的复杂性使得多媒体的应用具有一定的困难和挑战。于是应运而生的可伸缩编码技术从多层子码流提供了时间、空间、质量等各种尺度的可伸缩的性能，相对于传统的单层视频编码具有良好的适应能力。

空间可伸缩编码算法(文献[5])可以给同一比特流提供各种分辨率的视频序列，并且可通过对低图像分辨率序列上进行下采样获得较低的空间分辨率。将每一个空间分辨率作为一个新的空间编码层，每层进行相互独立的编码，分配各自独立的编码参数，并在此基础上实现空间可伸缩。采用可伸缩编码可以更好的满足网络形式的异构性，并且码流也具有灵活的可伸缩性，同时还保证了较高的编码效率。故将空间可伸缩编码算法应用到HEVC中，可在压缩视频数据的前提下，实现码流的可伸缩传输，使HEVC的功能更强大，更符合实际应用的要求。

本申请中主要参考以下技术文献来实现，这些文献中的JCT-VC可直接从http://wftp3.itu.int获得：

[1]JCT-VC，“High Efficiency Video Coding(HEVC)Test Model 1(HM1)Encoder Description”，JCTVC-C402，October 2010.

[2]ITU-T Recommendation H.264/ISO/IEC 14496-10：“Information technology-Coding of audio-visual objects Part 10：Advanced Video Coding”.

[3]JCT-VC，“High Efficiency Video Coding(HEVC)Test Model 5(HM5)Encoder Description”，JCTVC-G1102，November，2011.