[发明专利]基于DCT的HEVC快速帧内模式决策算法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，特别是涉及一种HEVC快速帧内决策算法。

背景技术

视频是指连续的图像和伴随的声音信号的集合。在日常生活中，人们使用电脑在因特网上观看电影视频，通过电视观看各个频道的电视节目，通过摄像机，数码相机，移动设备等拍摄视频短片，通过摄像头监控和采集某个场景的信息等。可见视频已经渗入到人们生活的方方面面。人们可以通过欣赏视频愉悦身心；可以通过视频采集设备记录有纪念意义的场景，方便永久保存；甚至可以调取监控拍摄的视频文件，破获刑事案件。视频在人们的生活中发挥着重要的作用。

但是，对于一段原始的视频文件，其数据量是十分庞大的。例如现在经常见到的720P的视频，若它的帧率为25，位深度为24比特，在未经压缩的情况下存储1秒时间就需要约527MB的空间。这样大的数据量给硬盘存储空间和高效传输视频文件提出了挑战，技术上需要经过视频压缩技术来减少其数据量。随着高清甚至超高清视频的普及，已经流行了十几年的视频编码标准在压缩性能上有些力不从心。

为解决高清及超高清视频信号数据量过大而引起的传输、存储方面的问题，ISO/IEC和ITU-T成立了一个联合协作团队JCT-VC(JointCollaborativeTeamonVideoCoding视频编码联合协作团队)共同开发了HEVC标准，并于2013年1月26号正式成为国际标准。由于针对的是高分辨率视频，HEVC的宏块尺寸从其前代标准的16x16增大至64x64，并采用灵活的块结构RQT(ResidualQuad-treeTransform)及采样点自适应偏移方式提升性能，在计算难度增加不大的前提下，大大提升了压缩性能，减少了数据量。新的HEVC标准与上一代的H.264相比，相同图像质量下能节省50％的码率同时压缩率高一倍。HEVC最高可以支持7680×4320的分辨率。HEVC是当今新时代的最前沿的视频编码标准。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种基于DCT的HEVC快速帧内模式决策算法，对待预测块的纹理方向利用DCT变换进行估计，并能快速地将其纹理方向与相应帧内预测模式匹配，直至得到待预测块的最优帧内预测模式。

1.本发明的一种基于DCT的HEVC快速帧内模式决策算法，其特征在于，该算法包括以下步骤：

步骤一、输入原始待预测块，对原始待预测块做DCT变换，提取出纹理特征信息，DCT变换公式如下：

其中，AC_u,v表示位于第i行第j列的DCT系数，u表示二维波的水平方向频率，v为二维波的垂直方向频率，C_u和C_v表示与u，v相关的参数，N表示方阵的大小，π表示圆周率；

步骤二、计算待预测块纹理方向与水平方向的方向角θ，公式如下：

E_v、E_h分别表示原始待预测块具有垂直或水平纹理特征的可能性，计算公式如下：

其中，F(u,v)为DCT系数；

并且，把此方向角区间离散化以对应匹配33种角度预测模式，各角度预测模式下对应各预测方向角度，表达公式如下：

步骤三、为弥补纹理计算方法所得纹理方向的误差，构建起一个候选模式集CandiModeListForRMD；该模式集不仅包括纹理方向预测模式，还包括以该模式为中心的相邻的M-1个角度预测模式；另外将DC模式和Planar模式被放入候选模式集中；

步骤四、使得候选模式集CandiModeListForRMD中的模式，即纹理方向预测模式和以该模式为中心的相邻的M-1个角度预测模式共M个模式，进入粗略模式决策阶段；粗略模式决策阶段中程序会遍历该候选模式集中的所有模式，得出各模式对应的代价值，选出前N个对应代价值最小的模式，放入候选模式集CandiModeListForRDO；

步骤五、将三个MPMs模式也放入候选模式集CandiModeListForRDO中，保证相邻待预测块的连续性和一致性；