[发明专利]适用于HEVC标准的编码器中SAO模式判决的拉格朗日乘子取值方法

说明书

技术领域

本发明属于高清数字视频压缩编解码技术领域，针对HEVC视频编解码标准，具体涉及一种适用于HEVC视频编码标准下，硬件视频编码器中SAO模块的模式判决的拉格朗日乘子取值方法。

背景技术

HEVC(High Efficiency Video Coding)是由国际电信组织（ITU）和运动图像专家组（MPEG）联合成立的组织JCTVC提出的下一代视频编解码标准。目标是在相同的视觉效果的前提下，相比于上一代标准H.264/AVC，压缩率提高一倍。

基于HEVC的视频编码器，其结构图如图1所示，主要由以下几个模块组成：帧内预测、帧间预测、变换、量化、反量化、反变换、重建、去方块滤波器、自适应样点补偿等模块组成。视频压缩编码的基本过程可以概括如下：1.利用帧内预测或帧间预测方式对当前原始视频流像素进行预测；2.将原始的像素值与预测出来的像素值相减得到残差值；3.将残差进行变换及量化处理，得到输出的残差系数再进过CABAC（Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding）熵编码形成最后的压缩输出码流；4.残差系数经过反量化及反变换处理，再与之前得到的预测像素相加得到重建像素，存储作为预测的参考帧像素。

HEVC中的处理单元块引入了四叉树的结构，图像处理块的大小最大为64×64，它还可以继续递归地划分为32×32、16×16、8×8、4×4的小块组合，并分别进行处理。编码端要对块的所有划分情况进行一次遍历，以确定哪种划分情况的处理为最佳。

SAO（Sample Adaptive Offset）模块即为图1中的自适应样点补偿模块，该模块主要通过原始像素值与经过去方块滤波器以后像素值的比较获得偏移量的值，再将偏移量的值加到经过去方块滤波器以后像素值上，减少图像的失真，使重建图像具有更好的质量和PSNR值（峰值信噪比）。

在该模块做模式判决时，需要计算该模式下的拉姆达值，在HEVC的官方参考软件HM9.0中，该拉姆达的取值是浮点数，而浮点数的乘法计算步骤在硬件设计中是一个耗时、耗芯片面积，同时会限制芯片工作频率的过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可克服现有技术的不足，快速的适用于HEVC标准的编码器中SAO模式判决的拉姆达取值方法。

在平常的原始视频流里面，每幅图像包括一个亮度分量（Y），每个亮度分量对应两个色度分量（Cb、Cr）。在SAO模块中，其基于一个64x64大小的Y分量块和两个32x32Cr、Cb分量块。SAO模块有两种基本模块EO（Edge Offset）边缘补偿和BO（Band Offset）条带补偿，EO通过比较当前像素块中每个像素点与之相邻像素点的值，得到一些统计信息来获得偏移量的值；BO是通过每个像素点自身的值，得到一些统计信息来获得偏移量的值；其中，EO模式下根据比较的相邻像素的不同位置，可分为四种模式：EO_0、EO_1、EO_2、EO_3，如图2所示，设c为当前像素点，a和b为所需比较的相邻像素点，则模式EO_0 的像素点位置为自左至右为a、c、b，模式EO_1的像素点位置为自上至下为a、c、b，模式EO_2的的像素点位置为左上、中间、右下对角线分别为a、c、b，模式EO_3的像素点位置为右上、中间、左下对角线分别为a、c、b。

由此，通过一些统计信息，可以得到当前块Y分量在EO_0、EO_1、EO_2、EO_3、BO五种模式下各自4个偏移量，一共20个偏移量；Cb和Cr分量分别在EO_0、EO_1、EO_2、EO_3、BO五种模式下各自有4个偏移量。

（1）。

其中，Distortion（失真）为在某一模式下图像与原始图像之间的失真，λ（拉姆达）即为拉格朗日乘子，Bitrate比特率即为传输该模式及该模式下的偏移值所需要的比特率，Cost为在某一模式下的代价值。

首先，Y分量会比较该分量在EO_0、EO_1、EO_2、EO_3、BO这5种模式下，哪一种模式所得出的Cost最小，即Y分量选择改模式下的4个偏移量。在通常情况下，式（2）中的拉姆达λ_Y，通过式（3）计算可得，但这样的计算方式在硬件设计中速度慢，本发明通过表1用查表的方式即可快速的获得拉姆达λ_Y的值，此时查表时的输入为QP。同时使得式（2）中的乘法器运算变得简单。这样，通过式（2）可以得到Y分量的最佳模式及该模式下的4个偏移量。

（2）

（3）。