用于hevc的殘余四叉樹編碼的快速變換方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于HEVC的殘余四叉樹編碼的快速變換方法，主要解決現(xiàn)有高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼復(fù)雜度高，不易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)步驟是：將待編碼視頻劃分成L個(gè)編碼塊；進(jìn)行當(dāng)前編碼塊的迭代四叉樹：通過(guò)一次迭代四叉樹將當(dāng)前編碼塊細(xì)分成四個(gè)子編碼塊；再進(jìn)行第一個(gè)子編碼塊的殘余四叉樹編碼，獲取其最大殘余四叉樹變換深度Dlu；利用Dlu對(duì)第二、三個(gè)子編碼塊的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束并編碼，獲取其最大殘余四叉樹變換深度Dru和Dlb；利用Dlu、Dru和Dlb對(duì)第四個(gè)子編碼塊的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束并編碼，結(jié)束一次迭代四叉樹；對(duì)所有迭代四叉樹重復(fù)以上步驟。本發(fā)明減少了高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼時(shí)間，可用于硬件編碼器進(jìn)行實(shí)時(shí)編碼。
【專利說(shuō)明】用于HEVC的殘余四叉樹編碼的快速變換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC中殘余四叉樹編碼RQT的快速變換方法，可用于減少在高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼過(guò)程中的計(jì)算復(fù)雜度以及實(shí)現(xiàn)硬件編碼器的實(shí)時(shí)編碼。
【背景技術(shù)】
[0002]2010年4月，兩大國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)組織VCEG和MPEG成立視頻壓縮聯(lián)合小組JCT-VCCJoint Collaborative Team on Video Coding),共同研發(fā)高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC,HEVC也可稱為H.265。高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC致力于大幅度提高編碼效率，尤其是針對(duì)高分辨率視頻序列，其目標(biāo)是在相同視頻質(zhì)量，即相同峰值信噪比PSNR下，將高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼碼率降為上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC的50%。
[0003]目前，高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC依然沿用H.26x標(biāo)準(zhǔn)，即H.261及其以后的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)都采用的混合編碼框架，如圖1所示出。高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器架構(gòu)與
H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)所使用的編碼器架構(gòu)大致相同。幀間和幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼分別消除時(shí)間域和空間域的相關(guān)性；變換編碼是對(duì)殘差進(jìn)行變換編碼以進(jìn)一步消除空間相關(guān)性；熵編碼用于消除統(tǒng)計(jì)上的冗余度。高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC將在混合編碼框架內(nèi)，著力研究新的編碼工具或技術(shù)以提高視頻壓縮效率。在高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，許多編碼的新特性被提出并進(jìn)行驗(yàn)證，最后添加到高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC中。各新特征的具體文獻(xiàn)可以從http://wftp3.1tu.1nt獲得。高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC于2013年I月被正式制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC中的編碼塊采用迭代四叉樹方式進(jìn)行編碼。編碼塊最大可達(dá)64x64像素，這是針對(duì)高清視頻壓縮編碼引入的新特征。變換塊大小將突破H.264標(biāo)準(zhǔn)中的8x8像素，最大可達(dá)32x32像素。對(duì)于幀內(nèi)預(yù)測(cè)，幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式由H.264標(biāo)準(zhǔn)中的10種預(yù)測(cè)模式拓展到35種預(yù)測(cè)模式，這使得幀內(nèi)預(yù)測(cè)更加精確，可以更加高效地消除空間相關(guān)性。對(duì)于幀間預(yù)測(cè)，在插值中采用了更多插頭的濾波器，以及1/4像素精度，有效地提高了幀間預(yù)測(cè)的精度。變換編碼中采用了殘余四叉樹編碼RQT，使得高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC中的變換編碼可依據(jù)視頻局部特性靈活地選擇變換塊大小，從而更加高效地消除空間相關(guān)性。在熵編碼方面，剔除了基于上下文的自適應(yīng)變長(zhǎng)編碼CAVLC，只采用適應(yīng)性更強(qiáng)的基于上下文的自適應(yīng)二值算術(shù)編碼CABAC。
[0005]使用高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC標(biāo)準(zhǔn)的變換編碼可更加高效地消除空間相關(guān)性，而且選擇的變換塊越小，說(shuō)明變換深度越大，變換深度可取O?3。但是，由于在進(jìn)行殘余四叉樹編碼RQT時(shí)需要重復(fù)使用率失真優(yōu)化RDO來(lái)確定最佳變換深度，當(dāng)視頻場(chǎng)景較為復(fù)雜時(shí)需要進(jìn)行大量的率失真優(yōu)化RDO運(yùn)算，這造成高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器的計(jì)算負(fù)荷過(guò)重，嚴(yán)重影響了高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器的實(shí)時(shí)編碼性能。
[0006]為了降低高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器進(jìn)行殘余四叉樹編碼RQT時(shí)重復(fù)使用率失真優(yōu)化RDO帶來(lái)的高運(yùn)算量，許多針對(duì)變換編碼的殘余四叉樹編碼RQT的快速算法被提出。
[0007]Tan 等人(Yih Han Tan, Chuohao Yeo, Hui Li Tan and Zhengguo L1.“OnResidual Quad-tree Coding in HEVC，，，Multimedia Signal Processing (MMSP).pp.1-4, Oct.2011.)提出了幀間和幀內(nèi)編碼方法，這兩種編碼方法可以減少變換編碼中殘余四叉樹編碼RQT的復(fù)雜度，操作簡(jiǎn)單，但自適應(yīng)能力差，特別是對(duì)于場(chǎng)景比較復(fù)雜的視頻編碼效果較差。
[0008]Teng 等人(Su-Wei Teng, Hsueh-Ming Hang and Y1-Fu Chen.“Fast ModeDecision Algorithm for Residual Quadtree Coding in HEVC，，，Visual Communicationsand Image Processing(VCIP).pp.1-4, Nov.2011.)用合并和劃分的變換過(guò)程代替?zhèn)鹘y(tǒng)的深度優(yōu)先的變換過(guò)程，提高了變換編碼中殘余四叉樹編碼RQT中率失真優(yōu)化的利用效率。該方法雖然在一定程度上減少了高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器的計(jì)算復(fù)雜度，但不能高效地消除編碼塊之間的空間相關(guān)性，因此使編碼性能下降。
[0009]Zhang 等人(Yongfei Zhang and Mingfei Zha0.“An Adaptive RQT ModeSelection Algorithm for HEVC，，, 20125th International Congress on Image and SignalProcessing (CISP).pp.173-177, Oct.2012.)根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，針對(duì)變換編碼中的殘余四叉樹編碼RQT提出了可自適應(yīng)調(diào)整變換深度的快速變換算法。由于該快速變換算法利用的是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此該方法的應(yīng)用范圍受到限制，不適合編碼場(chǎng)景比較復(fù)雜的視頻。
[0010]Choi 等人(K.Choi and E.S.Jang.“Early TU Decision Method for FastVideo Encoding in High Efficiency Video Coding，，，Electronics Letters.Vol.48，N0.12，pp.689-691，2011.)提出了一種利用變換塊中的非零系數(shù)個(gè)數(shù)與變換深度之間的關(guān)系，在變換編碼的初期階段就能確定變換塊中殘余四叉樹編碼RQT的變換深度的新方法。該方法所說(shuō)可以減少大量不必要的率失真優(yōu)化RDO運(yùn)算，大幅度降低高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器的計(jì)算復(fù)雜度，但卻不適合編碼變換塊中含有大量非零系數(shù)的場(chǎng)景比較復(fù)雜的視頻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種用于高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的殘余四叉樹編碼的快速變換方法，以降低復(fù)雜場(chǎng)景視頻的編碼復(fù)雜度，提高高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的硬件編碼器的實(shí)時(shí)編碼性能。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟:
[0013](I)將待編碼視頻的一幀圖像依照光柵順序劃分成L個(gè)編碼塊CTU，其中每個(gè)編碼塊CTU的大小為64x64像素，L取每幀圖像分辨率與編碼塊CTU大小的比值；
[0014](2)對(duì)當(dāng)前編碼塊CTU采取迭代四叉樹的方式進(jìn)行編碼，每進(jìn)行一次迭代四叉樹，將當(dāng)前編碼塊CTU細(xì)分成四個(gè)子編碼塊SCU，這四個(gè)子編碼塊SCU均包含η個(gè)像素點(diǎn)；再將每個(gè)子編碼塊SCU作為下一次迭代四叉樹的父編碼塊PCU，進(jìn)一步細(xì)分成四個(gè)更小的子子編碼塊SSCU ;
[0015](3)對(duì)于當(dāng)前編碼塊CTU的一次迭代四叉樹過(guò)程產(chǎn)生的四個(gè)子編碼塊S⑶，進(jìn)行第一個(gè)子編碼塊SCUlu的殘余四叉樹編碼，獲取并保存其最大殘余四叉樹變換深度Dlu ；
[0016](4)利用第一個(gè)子編碼塊SCTlu的最大殘余四叉樹變換深度Dlu，對(duì)第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束，確保它們的最大殘余四叉樹變換深度Dra和Dlb都不大于Dlu，然后在上述約束條件下分別對(duì)第二個(gè)子編碼塊SCUru和第三個(gè)子編碼塊SCUlb進(jìn)行各自的殘余四叉樹編碼，獲取并保存這兩個(gè)子編碼塊SCUn^P SCUlb各自的最大殘余四叉樹變換深度Dra和Dlb ；
[0017](5)利用步驟(3)和步驟(4)得到的第一個(gè)子編碼塊SCTlu、第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的最大殘余四叉樹變換深度Dlu、Dra和Dlb，對(duì)第四個(gè)子編碼塊SCUrt的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束，保證它的最大殘余四叉樹變換深度Da不大于Dlu、Dra和Dlb這三者的加權(quán)和S，然后在上述約束條件下進(jìn)行第四個(gè)子編碼塊SCUrt的殘余四叉樹編碼，結(jié)束當(dāng)前編碼塊CTU的一次迭代四叉樹過(guò)程；
[0018](6)若當(dāng)前編碼塊CTU還有未處理的迭代四叉樹過(guò)程，則返回步驟(3)對(duì)當(dāng)前編碼塊CTU的下一次迭代四叉樹過(guò)程進(jìn)行處理；若當(dāng)前編碼塊CTU的所有迭代四叉樹過(guò)程都已處理完畢，并且當(dāng)前編碼塊不是第L個(gè)編碼塊CTU，則返回步驟(2)對(duì)下一個(gè)編碼塊CTU進(jìn)行處理；若當(dāng)前編碼塊CTU的所有迭代四叉樹過(guò)程都已處理完畢，并且當(dāng)前編碼塊為第L個(gè)編碼塊CTU，則返回步驟(1)對(duì)下一幀圖像進(jìn)行處理。
[0019]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1.本發(fā)明由于利用了高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的迭代四叉樹過(guò)程，因此無(wú)需更多的操作即可與高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC無(wú)縫整合；
[0021]2.本發(fā)明由于將針對(duì)殘余四叉樹編碼的快速變換方法與編碼塊CTU的迭代四叉樹過(guò)程相結(jié)合，能夠更加高效地消除視頻像素點(diǎn)之間的空間相關(guān)性；
[0022]3.本發(fā)明由于對(duì)每個(gè)編碼塊CTU的每次迭代四叉樹都進(jìn)行三個(gè)子編碼塊SCUra、SCUlb和SCUrt的殘余四叉樹編碼的快速變換，減少了高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC中大量不必要的率失真優(yōu)化RDO運(yùn)算，降低了高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼復(fù)雜度，提高了高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器的實(shí)時(shí)編碼性能；
[0023]4.本發(fā)明由于對(duì)場(chǎng)景越復(fù)雜的視頻進(jìn)行了越多的快速變換方法，降低了更多的編碼復(fù)雜度，因此本發(fā)明對(duì)于編碼場(chǎng)景復(fù)雜的視頻具有優(yōu)勢(shì)，能廣泛應(yīng)用于視頻壓縮、視頻編解碼等領(lǐng)域。
[0024]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器框圖；
[0026]圖2為高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的光柵編碼順序圖解；
[0027]圖3為高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC中變換編碼的殘余四叉樹編碼；
[0028]圖4為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0029]圖5為分別用本發(fā)明和高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的參考軟件HM10.0的編碼器對(duì)視頻序列“PeopleOnStreet，2560x1600”在隨機(jī)存儲(chǔ)配置下進(jìn)行編碼的編碼性能、編碼時(shí)間和編碼主觀視覺(jué)質(zhì)量對(duì)比結(jié)果；
[0030]圖6為分別用本 發(fā)明和高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的參考軟件HM10.0的編碼器對(duì)視頻序列“PartyScene，832x480”在低延時(shí)配置下進(jìn)行編碼的編碼性能、編碼時(shí)間和編碼主觀視覺(jué)質(zhì)量對(duì)比結(jié)果?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明提出的殘余四叉樹的快速變換方法是針對(duì)高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器中的變換編碼的殘余四叉樹編碼，利用殘余四叉樹編碼，編碼塊CTU可選擇出具有最小率失真優(yōu)化代價(jià)的變換深度，從而提高高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼效率。
[0032]圖1為高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的視頻編碼器的結(jié)構(gòu)圖，其中的變換編碼是本發(fā)明的研究?jī)?nèi)容。高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC中的編碼塊CTU按照光柵順序，即采取從左到右，從上到下的編碼順序進(jìn)行編碼，光柵順序如圖2所示，圖2中箭頭方向表示編碼順序。殘余四叉樹編碼采用深度優(yōu)先的方式進(jìn)行編碼，如圖3所示，編碼順序與圖3中的小寫字母順序一致。本發(fā)明提出的針對(duì)殘余四叉樹編碼的快速變換方法可以使每個(gè)編碼塊CTU的每次迭代四叉樹過(guò)程產(chǎn)生的四個(gè)子編碼塊中的其中三個(gè)子編碼塊SCUra、SCUlb和SCUrb更快地尋找到各自的最佳變換深度，有效地減少當(dāng)前編碼塊CTU的殘余四叉樹編碼中大量不必要的率失真優(yōu)化RDO運(yùn)算，從而降低高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼復(fù)雜度。
[0033]參照?qǐng)D4，本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)步驟包含如下:
[0034]步驟一，將視頻幀圖像按編碼塊CTU進(jìn)行劃分。
[0035]1.1)將待編碼視頻的每一幀圖像輸入到高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器中，每一幀圖像由高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的編碼器按照光柵順序劃分成L個(gè)編碼塊CTU，光柵順序?yàn)槿鐖D2箭頭所示的從左到右，從上到下的編碼順序，其中每個(gè)編碼塊CTU大小為64x64像素，L取每幀圖像分辨率與編碼塊CTU大小的比值；
[0036]1.2)將編碼塊CTU作為高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC中進(jìn)行迭代四叉樹過(guò)程的基本單
J Li ο
[0037]步驟二，對(duì)編碼塊CTU進(jìn)行迭代四叉樹。
[0038]迭代四叉樹是指對(duì)編碼塊CTU進(jìn)行迭代劃分，其具體步驟如下:
[0039]2.1)對(duì)當(dāng)前編碼塊CTU進(jìn)行一次迭代四叉樹:將當(dāng)前編碼塊CTU細(xì)分成四個(gè)子編碼塊S⑶，這四個(gè)子編碼塊SCU均包含η個(gè)像素點(diǎn)，第一個(gè)子編碼塊SCUlu位于當(dāng)前編碼塊CTU的左上角，第二個(gè)子編碼塊SCUra位于當(dāng)前編碼塊CTU的右上角，第三個(gè)子編碼塊SCTlb位于當(dāng)前編碼塊CTU的左下角，第四個(gè)子編碼塊SCUi于當(dāng)前編碼塊CTU的右下角，這四個(gè)子編碼塊SCU之間的空間分布關(guān)系表示為:
[0040]SCUlu SCUru
[0041]SCUlb SCUrb
[0042]2.2)進(jìn)行編碼塊CTU的下一次迭代四叉樹:將步驟2.1)產(chǎn)生的四個(gè)子編碼塊SCU都分別作為下一次迭代四叉樹的父編碼塊PCU，再進(jìn)一步細(xì)分成四個(gè)更小的子子編碼塊SS⑶，高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC規(guī)定可對(duì)當(dāng)前編碼塊CTU進(jìn)行最多3次迭代四叉樹過(guò)程，獲得的最小子子編碼塊SS⑶的大小為8x8像素；
[0043]2.3)將步驟2.1)和步驟2.2)中獲得的子編碼塊SCU和子子編碼塊SS⑶都統(tǒng)一作為子編碼塊SCU進(jìn)行后續(xù)的處理工作，這是由于子編碼塊SCU和子子編碼塊SSCU都是由一次迭代四叉樹過(guò)程產(chǎn)生的，它們之間除了大小不同之外并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。
[0044]步驟三，對(duì)于步驟二中當(dāng)前編碼塊CTU的一次迭代四叉樹過(guò)程產(chǎn)生的四個(gè)子編碼塊SCU，進(jìn)行第一個(gè)子編碼塊SCUlu的殘余四叉樹編碼，獲取其最大殘余四叉樹變換深度Dlu。[0045]3.1)對(duì)第一個(gè)子編碼塊SCTlu進(jìn)行預(yù)測(cè)后得到預(yù)測(cè)圖像，將其原始圖像與預(yù)測(cè)圖像相減，得到第一個(gè)子編碼塊SCUlu的殘余圖像，對(duì)其殘余圖像進(jìn)行殘余四叉樹編碼，得到該子編碼塊SCUlu中所有像素點(diǎn)的變換深度,其中，第i個(gè)像素點(diǎn)的變換深度為F1Di, i =
I,2,...,η, η為子編碼塊SCTlu中的像素點(diǎn)總個(gè)數(shù)；
[0046]3.2)求取第一個(gè)子編碼塊SCTlu中所有像素點(diǎn)的變換深度的最大值，該最大值即為第一個(gè)子編碼塊SCUlu的最大殘余四叉樹變換深度Dlu，其表達(dá)公式如下:
[0047]D lu = max (PDi, i = 1，2，...，η}?！?>
[0048]步驟四，對(duì)第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCTlb的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束并執(zhí)行，獲取這兩個(gè)子編碼塊SCUn^P SCUlb各自的最大殘余四叉樹變換深度0?和Dlb。
[0049]4.1)分別對(duì)第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb進(jìn)行預(yù)測(cè)后得到它們各自的預(yù)測(cè)圖像，將它們的原始圖像與它們各自的預(yù)測(cè)圖像相減，得到第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCTlb的殘余圖像；
[0050]4.2)對(duì)第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCTlb的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束，確保第二個(gè)子編碼塊SCUra的最大殘余四叉樹變換深度Dra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的最大殘余四叉樹變換深度Dlb都不大于第一個(gè)子編碼塊SCUra的最大殘余四叉樹變換深度Dlu，其表達(dá)公式如下:
[0051]Dru ≤ Dlu <2>
[0052]Dlb ( Dlu <3>
[0053]4.3)在步驟(4.2)所述的約束條件下進(jìn)行第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的殘余圖像的殘余四叉樹編碼，獲取第二個(gè)子編碼塊SCUra的最大殘余四叉樹變換深度Dra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的最大殘余四叉樹變換深度Dlb，其表達(dá)公式如下:
[0054]Dru = max (PDi/ , i ' = I, 2,..., η} <4>
[0055]Dlb = max (PDi/ , , i1 1 = I, 2,..., η} <5>
[0056]其中，PDi,表示第二個(gè)子編碼塊SCUra進(jìn)行殘余四叉樹編碼后第i'個(gè)像素點(diǎn)的變換深度，PDi,丨表示第三個(gè)子編碼塊SCUlb進(jìn)行殘余四叉樹編碼后第i'，個(gè)像素點(diǎn)的變換深度。
[0057]步驟五，對(duì)第四個(gè)子編碼塊SCUrt的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束并執(zhí)行，結(jié)束當(dāng)前編碼塊CTU的一次迭代四叉樹過(guò)程。
[0058]5.1)獲取第一個(gè)子編碼塊SCTlu、第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCTlb的最大殘余四叉樹變換深度Dlu、Dru和Dlb的加權(quán)和S:
[0059]S=O1* Dlu+ α 2.Dru+ α 3.Dlb<6>
[0060]其中權(quán)值a i，i = 1，2，3由第四個(gè)子編碼塊SCUrt分別與第一個(gè)子編碼塊SCTlu、第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb之間的空間相關(guān)性而定，由于第四個(gè)子編碼塊SCTa在空間上距離第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCTlb較近，而距離第一個(gè)子編碼塊子編碼塊SCUlu較遠(yuǎn)，因此取第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb對(duì)應(yīng)的權(quán)值α 2和α 3比第一個(gè)子編碼塊SCTlu對(duì)應(yīng)的權(quán)值a i大，表1為權(quán)值α ,，i = 1，2，3的典型取值；
[0061]表1典型權(quán)值取值
【權(quán)利要求】
1.一種用于HEVC的殘余四叉樹編碼的快速變換方法，包括如下步驟: (O將待編碼視頻的一幀圖像依照光柵順序劃分成L個(gè)編碼塊CTU，其中每個(gè)編碼塊CTU的大小為64x64像素，L取每幀圖像分辨率與編碼塊CTU大小的比值； (2)對(duì)當(dāng)前編碼塊CTU采取迭代四叉樹的方式進(jìn)行編碼，每進(jìn)行一次迭代四叉樹，將當(dāng)前編碼塊CTU細(xì)分成四個(gè)子編碼塊SCU，這四個(gè)子編碼塊SCU均包含η個(gè)像素點(diǎn)；再將每個(gè)子編碼塊SCU作為下一次迭代四叉樹的父編碼塊PCU，進(jìn)一步細(xì)分成四個(gè)更小的子子編碼塊 SSCU ; (3)對(duì)于當(dāng)前編碼塊CTU的一次迭代四叉樹過(guò)程產(chǎn)生的四個(gè)子編碼塊S⑶，進(jìn)行第一個(gè)子編碼塊SCUlu的殘余四叉樹編碼，獲取并保存其最大殘余四叉樹變換深度Dlu ； (4)利用第一個(gè)子編碼塊SCUlu的最大殘余四叉樹變換深度Dlu，對(duì)第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束，確保它們的最大殘余四叉樹變換深度Dra和Dlb都不大于Dlu，然后在上述約束條件下分別對(duì)第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb進(jìn)行各自的殘余四叉樹編碼，獲取并保存這兩個(gè)子編碼塊SCUn^P SCUlb各自的最大殘余四叉樹變換深度Dra和Dlb ； (5)利用步驟(3)和步驟(4)得到的第一個(gè)子編碼塊SCTlu、第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的最大殘余四叉樹變換深度Dlu、Dra和Dlb，對(duì)第四個(gè)子編碼塊SCUrt的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束，保證它的最大殘余四叉樹變換深度Da不大于Dlu、Dra和Dlb這三者的加權(quán)和S，然后在上述約束條件下進(jìn)行第四個(gè)子編碼塊SCUa的殘余四叉樹編碼，結(jié)束當(dāng)前編碼塊CTU的一次迭代四叉樹過(guò)程； (6)若當(dāng)前編碼塊CTU還有未處理的迭代四叉樹過(guò)程，則返回步驟(3)對(duì)當(dāng)前編碼塊CTU的下一次迭代四叉樹過(guò)程進(jìn)行處理；若當(dāng)前編碼塊CTU的所有迭代四叉樹過(guò)程都已處理完畢，并且當(dāng)前編碼塊不是第L個(gè)編碼塊CTU，則返回步驟(2)對(duì)下一個(gè)編碼塊CTU進(jìn)行處理；若當(dāng)前編碼塊CTU的所有迭代四叉樹過(guò)程都已處理完畢，并且當(dāng)前編碼塊為第L個(gè)編碼塊CTU，則返回步驟(1)對(duì)下一幀圖像進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于HEVC的殘余四叉樹編碼的快速變換方法，其特征在于步驟(2)所述的對(duì)當(dāng)前編碼塊CTU采取迭代四叉樹的方式進(jìn)行編碼，按如下步驟進(jìn)行: (2a)將當(dāng)前編碼塊CTU細(xì)分成大小相同，即包含的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)相同的四個(gè)子編碼塊SCU，它們之間的空間分布關(guān)系表示為:
SCUlu SCUru
SCUlb SCUrb 其中，第一個(gè)子編碼塊SCU1Ji于當(dāng)前編碼塊CTU的左上角，第二個(gè)子編碼塊SCUra位于當(dāng)前編碼塊CTU的右上角，第三個(gè)子編碼塊SCUlb位于當(dāng)前編碼塊CTU的左下角，第四個(gè)子編碼塊SCUrb位于當(dāng)前編碼塊CTU的右下角； (2b)將每個(gè)子編碼塊SCU作為下一次迭代四叉樹的父編碼塊PCU，再進(jìn)一步細(xì)分成四個(gè)更小的子子編碼塊SS⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于HEVC的殘余四叉樹編碼的快速變換方法，其特征在于步驟(3)所述的對(duì)于當(dāng)前編碼塊CTU的一次迭代四叉樹過(guò)程產(chǎn)生的四個(gè)子編碼塊SCU，進(jìn)行第一個(gè)子編碼塊SCUlu的殘余四叉樹編碼，獲取并保存其最大殘余四叉樹變換深度Dlu，按如下步驟進(jìn)行:(3a)對(duì)第一個(gè)子編碼塊SCUlu進(jìn)行殘余四叉樹編碼，得到該子編碼塊SCUlu中所有像素點(diǎn)的變換深度，其中，第i個(gè)像素點(diǎn)的變換深度為I3Di, i = 1，2，...，η，η為子編碼塊SCTlu中的像素點(diǎn)總個(gè)數(shù)； (3b)求取第一個(gè)子編碼塊SCUlu中所有像素點(diǎn)的變換深度的最大值，該最大值即為第一個(gè)子編碼塊SCUlu的最大殘余四叉樹變換深度Dlu，其表達(dá)公式如下:
Dlu = max (PDi, i = 1，2，…，η}。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于HEVC的殘余四叉樹編碼的快速變換方法，其特征在于步驟(4)所述的對(duì)第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束，獲取并保存它們各自的最大殘余四叉樹變換深度，按如下步驟進(jìn)行: (4a)對(duì)第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束，確保第二個(gè)子編碼塊SCUra的最大殘余四叉樹變換深度Dra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的最大殘余四叉樹變換深度Dlb都不大于第一個(gè)子編碼塊SCUra的最大殘余四叉樹變換深度Dlu，其表達(dá)公式如下:
Dru ≤ Dlu
Dib≤ Dlu (4b)在步驟(4a)所述的約束條件下進(jìn)行第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCTlb的殘余四叉樹編碼，獲取第二個(gè)子編碼塊SCUra的最大殘余四叉樹變換深度Dra和第三個(gè)子編碼塊SCUlb的最大殘余四叉樹變換深度Dlb，其表達(dá)公式如下:
Dru = max (PDi/ , i ' = 1，2，…，η}
Dlb = max(PDi/ , , i' 1 = I, 2,..., η} 其中，PDi,表示第二個(gè)子編碼塊SCUra進(jìn)行殘余四叉樹編碼后第i'個(gè)像素點(diǎn)的變換深度，PDi,,表示第三個(gè)子編碼塊SCTlb進(jìn)行殘余四叉樹編碼后第i'，個(gè)像素點(diǎn)的變換深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于HEVC的殘余四叉樹編碼的快速變換方法，其特征在于步驟(5)所述的對(duì)第四個(gè)子編碼塊SCUrt的殘余四叉樹編碼進(jìn)行約束后進(jìn)行其殘余四叉樹編碼，按如下步驟進(jìn)行: (5a)獲取第一個(gè)子編碼塊SCUlu、第二個(gè)子編碼塊SCUra和第三個(gè)子編碼塊SCTlb的最大殘余四叉樹變換深度Dlu、Dru和Dlb的加權(quán)和S:
S — a l Dlu+ ct 2 * Dru+ α 3 * Dlb
其中，a i = 0.2, α 2 = 0.4, α 3 = 0.4。 (5b)設(shè)定第四個(gè)子編碼塊SCUrt的殘余四叉樹編碼的最大殘余四叉樹變換深度Drt的約束條件為=Drb ( S ； (5c)在(5b)所設(shè)定的約束條件下進(jìn)行第四個(gè)子編碼塊SCUrt的殘余四叉樹編碼。
【文檔編號(hào)】H04N19/61GK103747272SQ201410009705
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】郭寶龍, 吳進(jìn)福, 閆允一, 趙丹, 寧偉康 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)