[发明专利]基于预测模式快速选择的SHVC增强层视频编码方法

说明书

技术领域

本发明属于视频处理领域，特别涉及一种预测模式快速选择方法，可用于视频压缩。

背景技术

2013年1月，由动态图像专家组MPEG和视频编码专家组VCEG两大国际视频编码组织成立的视频编码联合工作组JCT-VC开发制定了代替H.264/AVC的国际视频编码新标准HEVC。但是编码标准缺乏灵活性，当不同终端对于视频的分辨率、帧率等有不同的要求时，就必须对输入的视频流进行多次编码。为了解决这个问题，在高效视频编码HEVC标准的基础上扩展出可伸缩视频编码技术。

可伸缩高效视频编码SHVC能够将输入的视频信号一次性编码成不同码率、空间分辨率和视频质量的码流，以适应不同带宽以及不同客户端对视频的要求，对网络要求比较低，使用共享线路即可，还能实现视频会议的实时交互，在视频会议中应用较为普遍。

SHVC中有时域、空域、质量和比特深度等伸缩性以及各种伸缩性的联合使用。其中，空域可伸缩是指在原始码流的基础上，经过一次编码产生多种空间分辨率的视频流，并且增强层的分辨率比基本层的高，但是各层的图像内容是相同的，只是空间分辨率越高，视频更加清晰细腻。原始的输入视频经过下采样，并采用高效视频编码HEVC或先进的视频编码AVC将其编码成为基本层比特码流。基本层的重构视频经过上采样得到的层间参考图像可用于层间预测，使用层间预测编码增强层图像可提高增强层编码质量。

由于SHVC中增强层添加了层间预测模式ILR，并且增强层所有编码树单元要进行四个深度的编码，每个编码深度有多种预测模式，包括SKIP、Inter_2N×2N、Inter_2N×N、Inter_N×2N、Inter_2N×nU、Inter_2N×nD、Inter_nL×2N、Inter_nR×2N、Intra_2N×2N、Intra_N×N和ILR，需要大量率失真代价计算，经过率失真优化后才能得到最佳预测模式，因此整个过程计算复杂度很高，降低了编码速率，限制了标准的实际应用，需要进一步加快预测模式选择过程。

目前为止，SHVC空域可伸缩中已提出的预测模式快速选择方法主要是Peng Yin,Taoran Lu和Tao Chen等人于2013年1月，在JCT-VC组织召开的第12次国际视频会议上提出的题为“Inter-layer reference picture placement”的JCTVC-L0174文件中提到的增强层模式快速选择方法，本发明中称其为Yin方法。具体内容如下：

(1)在测试序列基本层为I帧、增强层为P帧的条件下，有两种选择方法。第一种方法是：只选择intra模式和ILR模式，其他所有帧间模式都不选择，第二种方法是：只选择使用merge的Inter_2N×2N模式、intra模式和ILR模式；

(2)在测试序列基本层为I帧、增强层为B帧或基本层为非I帧的条件下，相对于基本层预测过程来说，增强层预测有两个改变：一是在Inter_2N×2N模式中，通过运动估计排除层间参考图像的选择，二是在intra模式之后做ILR模式。

上述Yin方法中，对于图1中低时延B、低时延P和随机接入这三种配置条件下增强层的特殊帧即黑色的P帧，采用Yin方法进行编码，增强层的其他帧采用可伸缩高效视频编码SHVC方法进行编码，这种方法在保证率失真性能的前提下虽然能减少编码时间。但是，该方法仍有大量视频帧没有采用快速方法，编码过程仍需消耗大量时间。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于预测模式快速选择的SHVC增强层视频编码的方法，在保证率失真性能的前提下，减小所有帧型配置的编码复杂度和编码时间。

实现本发明目的的技术方案，包括如下步骤：

1.一种基于预测模式快速选择的SHVC增强层视频编码方法，包括如下步骤：

2.确定基本层编码单元和增强层编码单元的对应关系：

1.1)在可伸缩高效视频编码SHVC的空域可伸缩中，给出基本层和增强层的量化步长值，输入一个视频序列并进行下采样，得到分辨率不同的两组视频，其中，分辨率小的视频为基本层，分辨率大的视频为增强层；

1.2)将基本层的一个2N×2N的大编码单元划分为4个N×N的小编码单元，这4个N×N的编码单元分别对应增强层4个相邻的2N×2N的编码单元，N＝4,8,16,32；

(2)统计一个视频序列前n帧的基本层最佳预测模式和增强层最佳预测模式的概率关系，40﹤n﹤60：