[发明专利]一种快速的HEVC帧间编码方法

说明书

本发明公开了一种快速的HEVC帧间编码方法。它通过获取Rect模式预测中Pb1块的整像素搜索的结果来判断是否提前终止运动估计，提前终止运动估计指的是：当完成了Pb1块的整像素搜索后，判断Pb1块的整像素运动矢量与Pb0的运动矢量趋势是否一致，如果一致，则判定当前预测模式属于无效计算，跳过Pb1块的分像素搜索。本发明的有益效果是：节省了Pb1块的分像素搜索时间，从而避免大量的无效计算，提升整体的编码速度。

技术领域

本发明涉及视频编码相关技术领域，尤其是指一种快速的HEVC帧间编码方法。

背景技术

新一代视频编码标准HEVC相对于上一代视频编码标准H.264的压缩效率提升了50％，在提供相同视频质量的情况下可以节省大量的网络带宽，非常适合4K、3D蓝光等视频内容的推广。

视频编码压缩的基本前提是像素之间具有相关性，一帧图像内部有很多邻近像素的数据是相似或相同的，这就是空域冗余，而视频中邻近帧之间的数据也存在很多相似或重复，这就是时域冗余，编码压缩就是将数据中的这些冗余信息去掉，帧内预测技术可以去除空域冗余，而帧间预测技术则可以去除时域冗余。

帧间预测利用邻近帧之间存在的相关性，将一帧图像分成若干个编码块，并设法搜索出每个块在邻近帧中对应的匹配块，计算出两者之间的空间位置的相对偏移量，得到的相对偏移量就是MV(Motion Vector，运动矢量)，而得到MV的过程被称为运动估计。运动估计主要包括整像素搜索和分像素搜索两个步骤，整像素搜索在参考帧中搜索出以像素点为单位构建的最优匹配块，分像素搜索在整像素MV确定后，利用像素内插构建虚拟的分像素点，再寻找最优匹配块。因此分像素搜索能够在参考帧中搜索出更加精确的匹配块，但是需要搜索的次数较多，复杂度较大，分像素搜索时间在整个运动估计中占60％以上。

HEVC将每帧图像分割为若干个CU(Coding Unit，编码单元)，并采用四叉树形式对CU进行递归处理，依次遍历64x64、32x32、16x16和8x8这4种层次的CU。帧间预测在编码各层CU时，依次对Skip、Merge、2Nx2N、Rect(2NxN和Nx2N))等帧间模式和Intra2Nx2N、IntraNxN这两种帧内模式进行遍历，选择出具有率失真代价最小的模式来作为最优预测模式，其中率失真代价RDcost的计算为：

RDcost＝λ·R+D

其中λ为拉格朗日因子，R代表编码比特数，D代表编码预测值相对于原始视频数据值的失真。

在各个预测模式中，2Nx2N和Rect预测模式因为需要通过运动估计来寻找参考帧中的匹配块，计算复杂度非常大。Rect预测模式是对2Nx2N块的进一步划分，如Nx2N预测模式是将2Nx2N分为左、右两个MV不同的块，2NxN预测模式则是将2Nx2N分为上、下两个MV不同的块，左和右(或上和下)块可以分别称之为Pb0块和Pb1块。如果Pb0块和Pb1块的MV相同，则Rect预测结果与2Nx2N模式相同，但是需要更多的比特数来编码MV和划分模式，所以Rect预测模式的率失真代价几乎肯定比2Nx2N更大，此时Rect的计算属于无效计算，而传统方法未能有效的避免这些无效计算。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种避免无效计算且提升编码速度的快速的HEVC帧间编码方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种快速的HEVC帧间编码方法，具体实施步骤如下：

(1)在每个CU开始帧间模式选择时，对2Nx2N模式的预测块进行整像素搜索和分像素搜索，确定最终MV和匹配块，并求取率失真代价，标记为cost_2Nx2N，执行步骤(2)；

(2)对Nx2N模式中Pb0块进行整像素搜索和分像素搜索，求取运动矢量，标记为mv00，执行步骤(3)；