[发明专利]一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法

说明书

本发明公开了一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法。它包括如下步骤：对于P、B帧的编码单元，先计算所有帧间预测模式的编码代价，选出代价最小的帧间预测模式作为最优帧间预测模式；对最优帧间预测模式的预测图像和原始图像都进行1/4下采样，然后计算得到SatdCost_inter_ds；获取帧内预测单元的相邻像素进行1/4下采样，然后获得11个帧内预测模式的预测图像，与1/4下采样后的原始图像计算选出最小的SatdCost_intra_ds；最后选择最优预测模式。本发明的有益效果是：显著减少编码时间，不会损失编码质量，平均码率没有增加，编码时间平均节省9.8％。

技术领域

本发明涉及视频编码相关技术领域，尤其是指一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法。

背景技术

HEVC是最新一代的视频编码标准，相比H264，压缩效率可以提升一倍。HEVC采用了很多复杂的技术来实现压缩率的提高，具体来说(1)、HEVC采用了四叉树的分块方式，每个块都称之为编码单元(Coding Unit，CU)，CU最大可到64x64，每个CU都可递归划分成四个子CU，最小CU可到8x8，所以HEVC的块分割方式相比H264要更灵活，块的种类更多。(2)、HEVC对每个CU可以尝试更多的预测模式，每种预测模式对应一种预测单元(Prediction Unit)，预测模式有两类，帧间预测模式(包括Merge&Skip_2Nx2N，Inter_2Nx2N，Inter_2NxN，Inter_Nx2N，Inter_2NxnU，Inter_2NxnD，Inter_nLx2N，Inter_nRx2N，Inter_NxN等)和帧内预测模式(包括Intra_2Nx2N，Intra_NxN)。I帧只能使用帧内预测模式，P、B帧可以使用所有的预测模式。HEVC计算每种模式的编码代价从中选择编码代价最小的预测模式，从而可以达到更高的压缩效果。

HEVC的帧内预测模式相比H264也有了很大的改进：HEVC支持33个方向预测模式和2个非方向预测模式(Planar和DC模式)，而H264中只有8个方向预测模式，所以HEVC的Intra相比H264复杂度要高很多，但同时预测效果更好。

在HEVC的P、B帧中，帧内预测模式也是一种非常重要的预测模式。对于运动序列，由于运动伴随着新场景的出现和旧场景的消失，因此每一帧都会有一些编码单元在其他帧中无法找到匹配的块，对于这样的编码单元，使用帧内预测的预测效果可能会明显好于帧间预测。不过，总体上看，大部分编码单元可以在时域上相邻帧找到匹配块，所以P、B帧中帧内预测选中的比例相对较低。

HEVC根据编码代价来选择每个块的最优预测模式和块的最佳分割方式。编码代价J与编码失真和编码比特数有关：J＝D+lambda*bits，其中D表示编码失真，bits表示编码比特数，lambda是拉格朗日系数，只与编码量化参数QP相关。编码代价的计算涉及重建图像的生成，失真的计算以及编码比特数的估计，这些过程占据了整个编码当中相当可观的计算资源，因此减少编码中编码代价的计算是编码器优化工作中的关键。

在HEVC的参考软件HM中，帧内预测快速算法中使用了SatdCost来进行初步的预测方向的选择。SatdCost是对编码代价J的一种近似估计，采用了简化算法节省编码代价的计算量，SatdCost＝Satd+lambda*bits。具体来说SatdCost中的失真采用的是预测图像和原始图像之间的Satd值(Satd是SumofAbsolute Transformed Difference的缩写，表示的是Hadamard变换后的绝对值的和)，Sad采用了更简单的Hadamard变换，同时不需要进行量化和反变换，计算量大大降低，因此SatdCost相比真正的编码代价，计算复杂度低很多，同时由于SatdCost对编码代价的估计效果较好，对编码质量的损失很小，因此被广泛应用。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种减少编码时间且不损失编码质量的快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法。