[发明专利]基于局部亮度补偿LIC的快速帧间编码模式选择方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于局部亮度补偿LIC的快速帧间编码模式选择方法及装置，该方案通过视频的当前编码单元CU与参考帧匹配CU的直方图获得视频序列的亮度变化特征和时空相关性提前预判出无需进行LIC的编码块，跳过不必要且耗时的LIC选择过程，降低编码的计算复杂度，减少编码时间；本发明简单易行，有利于新一代视频编码标准的产业化推广。

技术领域

本发明属于视频编码领域，特别涉及一种基于局部亮度补偿LIC的快速帧间编码模式选择方法及装置。

背景技术

LIC(Local Illumination Compensation)是一种用于图像亮度变化的线性模型，使用缩放因子a和偏移b对原像素进行亮度补偿，并且针对每个帧间编码单元(CU)自适应地启用或禁用。最近，新一代视频编码标准的制定引入了大量的新型编码工具，LIC技术则是其中之一。

近年来，随着高清、超高清视频(分辨率达4K×2K、8K×4K)应用逐步走进人们的视野，视频压缩技术受到了巨大的挑战，视频压缩编码标准体系也得到了迅猛发展，此外，各式各样的视频应用也随着网络和存储技术的发展不断涌现，如今，数字视频广播、移动无线视频、远程检测、医学成像和便携摄影等，都已走进人们的生活，大众对于视频质量的要求也越来越高，因此，视频应用的多样化和高清化趋势对于比H.265/HEVC编码效率更高的下一代视频编码标准提出了更强烈的要求。正是在这样的背景下，ITU-T VCEG的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(动态图像专家组)于2016年成立了视频编码探究联合小组JVET(Joint Video Exploration Team)，旨在探讨新一代视频编码标准的研发和制定。

新一代的视频编码标准依旧采用混合编码框架，包括变换、量化、熵编码、帧内预测、帧间预测以及环路滤波等模块，但是，为了提高视频压缩率，该标准采用QTBT(Quadtreeplus binary tree)的划分结构，取代了HEVC的四叉树划分。在QTBT结构下，去掉了多种划分类型如CU、PU和TU分离观念，支持更弹性的CU划分类型来更好的匹配视频数据的局部特征，同时在各个模块引入了一系列相当耗时的新型编码工具，例如基于Affine的merge技术，基于FRUC的merge技术，局部亮度补偿技术，简称LIC(Local IlluminationCompensation)等，这些提高压缩率的改进大幅度提高了编码器的计算复杂度，不利于新一代视频编码标准的产业化推广。因此，在保证视频主观质量下降可忽略不计的情况下优化编码器并减少编码时间是视频编解码领域亟待研究和解决的问题之一。

新一代视频编码标准引入的LIC技术主要通过图像亮度变化特征和率失真函数判断当前编码块是否进行布局亮度补偿。主要分为两个步骤，第一步，若当前帧与其参考帧之间没有明显的亮度变化时，则整个帧均不进行LIC。为了识别这种情况，编码器在图像进行编码之前计算出当前帧与参考帧之间的直方图差，若所有像素值的差之和小于给定的阈值，则无需对当前帧进行LIC；否则，对当前帧进行LIC；

在帧间预测过程中，编码器会对2Nx2N、FRUC merge、IMV 2Nx2N这三种模式进行无LIC和有LIC两次操作，通过比较率失真函数RD Cost选择当前编码块的LIC模式(是或否)，若是，则通过使用当前CU块及其参考块的相邻样本，采用最小二乘法计算出参数a和b。更具体地说，如图1所示，使用参考块和当前块的相邻像素的1/2下采样点进行计算，获取LIC参数并对当前块所有像素点进行补偿再进行帧间预测。否则，无需补偿而直接进行帧间预测即可。

通过对新一代视频编码标准的参考软件JEM的测试分析发现，在Lowdelay配置下，LIC技术的编码时间占总编码时间的30％～35％，因此，如果能通过相关信息提前预测出是否进行LIC模式，从而避免不必要的判断选择过程将大大提高新一代视频编码标准的编码效率。

发明内容