一種基於運動區域劃分的hevc運動估計提前終止方法
2023-05-11 16:13:41
一種基於運動區域劃分的hevc運動估計提前終止方法
【專利摘要】本發明公布了一種基於運動區域劃分的HEVC運動估計提前終止方法，該方法首先利用空域相鄰預測單元的運動信息，判斷當前預測單元的所屬運動區域（運動一致性區域或運動非一致性區域），然後對不同類型的運動區域設置不同的閾值提前終止策略將運動估計過程提前終止。本發明所提出的基於運動區域劃分的HEVC運動估計提前終止方法能夠在保證編碼質量的前提下，顯著提高編碼速度。
【專利說明】—種基於運動區域劃分的HEVC運動估計提前終止方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於多媒體編碼領域，具體涉及一種針對HEVC視頻編碼標準的運動估計提前終止方法，是一種通過判斷圖像塊所屬運動區域進行運動估計提前終止的方法。
【背景技術】
[0002]隨著網絡技術和終端處理能力不斷提高，人們對現有視頻壓縮標準H.264/AVC，提出了新的要求，希望能夠提供:1)高清、超高清解析度視頻壓縮，2) 3D視頻壓縮，3)移動無線視頻壓縮，以滿足新的家庭影院、遠程監控、數字廣播、移動流媒體、便攜攝像和醫學成像等領域的應用。為此，JCT-VC (Joint Collaborative Team on Video Coding)於 2013 年I月正式發布新一代視頻編碼標準HEVC (High Efficiency Video Coding)。
[0003]HEVC的目標是在H.264/AVC high profile的基礎上，通過採用多種先進的編碼技術，使其壓縮效率提高一倍，即在保證相同視頻圖像質量的前提下，視頻流的碼率減少50%。但是編碼性能的提升是以增加計算複雜度為代價的，HEVC目前難以在實時性場合應用，因此如何在保證HEVC的編碼性能的前提下，降低其編碼計算複雜度並能實用化應用，成為目前一個重要的研究方向。
[0004]HEVC引入了靈活的層次型編碼數據結構，包括編碼單元(Coding Unit，⑶)、預測單兀(Prediction Unit,PU)和變換單兀(Transform Unit,TU)。編碼樹單兀(Coding TreeUnit，CTU)與H.264/AVC宏塊類似，編碼樹單元以四叉樹遞歸的方式劃分成子節點，四叉樹中每一個節點代表一個編碼單元。編碼單元大小從64X64到8X8，一個編碼單元在幀間編碼中支持7種分割模式，將編碼單元分成若干預測單元。每個預測單元需進行運動估計過程，對於一個64X 64的編碼樹單元共進行1105次運動估計過程。同時，HEVC在運動估計過程引入了兩項新技術:1)先進運動向量預測技術(Advanced Motion Vector Prediction,AMVP)，相對於現有視頻編碼標準H.264/AVC的運動向量預測技術增加了時域預測和空域候選運動向量的個數，使得預測的準確度更高，但是同時運動向量預測的時間複雜度也相應提高；2)新的分數像素插值濾波器，亮度分量的分數像素插值濾波器由H.264/AVC的6抽頭濾波器改進為8抽頭濾波器，色度分量的分數像素插值濾波器由H.264/AVC的2抽頭濾波器改進為4抽頭濾波器，新的插值濾波器有效提高了編碼性能，但同時計算複雜度也相應增加。HEVC的運動估計過程計算複雜度大幅度增加，因此對運動估計過程進行優化很有必要。目前利用閾值判斷提前終止運動估計過程的方法，對所有預測單元一視同仁，其代價分布沒有明顯規律，因此難以取到準確的閾值，導致算法性能較差。為此，本發明對當前預測單元進行分類，使得代價分布呈現不同的規律，並採取不同的閾值提前終止運動估計過程。
[0005]本發明首先判斷當前預測單元的所屬運動區域，然後對不同的區域採用自適應的閾值，提前終止運動估計過程，在保證編碼性能的前提下，有效減少了運動估計過程的時間
複雜度。
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術的缺陷，本發明提出一種基於運動區域劃分的HEVC運動估計提前終止方法，該方法首先利用空域相鄰預測單元的運動信息，判斷當前預測單元的所屬運動區域(運動一致性區域或運動非一致性區域)，然後對不同類型的運動區域採用不同的提前終止策略，自適應的提前終止全部或部分運動估計過程。實驗證明本方法能夠在保證編碼性能的前提下，有效地減少編碼時間。
[0007]為實現上述目的，本發明採用下述技術方案:
[0008]一種基於運動區域劃分的HEVC運動估計提前終止方法，該方法的步驟如下:
[0009]步驟(I)、對當前預測單元，獲得其空域相鄰預測單元的運動信息，並判斷當前預測單元屬於運動一致性區域還是運動非一致性區域；
[0010]步驟(2)、若當前預測單元屬於運動一致性區域，則計算閾值Tl，並據此閾值判斷是否提前終止當前預測單元的運動估計過程；
[0011]步驟(3)、若當前預測單元屬於運動非一致性區域，則計算閾值T2，並據此閾值判斷是否提前終止當前預測單元的運動估計過程；
[0012]步驟(4)、獲取HEVC中先進運動向量預測技術(Advanced Motion VectorPre-diction, AMVP)預測的運動向量MVP和運動估計過程得到的運動向量MV,若當前預測單元滿足MV=MVP,則更新相關參數值。
[0013]所述步驟(I)具體包括如下步驟:
[0014]步驟(11)、獲得當前預測單元左邊已編碼的預測單元A的運動向量MVa，獲取方法同AMVP過程一致；
[0015]步驟(12)、獲得當前預測單元上邊已編碼的預測單元B的運動向量MVb，獲取方法同AMVP過程一致；
[0016]步驟(13)、若MVa = MVb，當前預測單元被確定為運動一致性區域；否則，當前預測單元被確定為運動非一致性區域。
[0017]所述步驟(2)具體包括如下步驟:
[0018]步驟(2 I )、 計算 閾值 T I 的參 數
【權利要求】
1.一種基於運動區域劃分的HEVC運動估計提前終止方法，其特徵在於:該方法的步驟如下: 步驟(I)、對當前預測單元，獲得其空域相鄰預測單元的運動信息，並判斷當前預測單元屬於運動一致性區域還是運動非一致性區域； 步驟(2)、若當前預測單元屬於運動一致性區域，則計算閾值Tl，並據此閾值判斷是否提前終止當前預測單元的運動估計過程； 步驟(3)、若當前預測單元屬於運動非一致性區域，則計算閾值T2，並據此閾值判斷是否提前終止當前預測單元的運動估計過程； 步驟(4)、獲取HEVC中先進運動向量預測技術(Advanced Motion VectorPre-diction, AMVP)預測的運動向量MVP和運動估計過程得到的運動向量MV,若當前預測單元滿足MV=MVP,則更新相關參數值。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述步驟(I)具體包括如下步驟: 步驟(11)、獲得當前預測單元左邊已編碼的預測單元A的運動向量MVa，獲取方法同AMVP過程一致； 步驟(12)、獲得當前預測 單元上邊已編碼的預測單元B的運動向量MVb，獲取方法同AMVP過程一致； 步驟(13)、若MVa = MVb,當前預測單元被確定為運動一致性區域；否則，當前預測單元被確定為運動非一致性區域。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述步驟(2)具體包括如下步驟: 步驟(2 I )、 計算 閾值 T I 的參 數
SATD AVGn.,,, +SUM SATDSATD_AVGcurrent =——=hunter+ 1:—— 其中 SATD_AVG_.是前一幀中SATD_AVGmt的值，作為當前幀SATD_AVG—初值，若前一幀為I幀，則置為O ;SUM_SATDcurrent是當前幀滿足MV = MVP時，SATD歸一化後的累加和，編碼一幀前置為O ;COunter為當前幀中已出現MV = MVP的次數，編碼一幀前置為O ; 步驟(22)、計算運動一致性區域閾值Tl，Tl = 1.1 X SATD_AVGcurrent ； 步驟(23)、如果當前預測單元MVP對應的SATD值小於Tl閾值，則跳過當前預測單元的運動估計過程；否則僅跳過整像素點的運動估計過程。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於:所述步驟(3)具體包括如下步驟: 步驟(31)、同步驟(21)，計算得到閾值T2的參數SATD-AVGeumnt ； 步驟(32)、計算運動非一致性區域閾值T2，T2 = 0.8XSATD_AVGcurrent ； 步驟(33)、如果當前預測單元MVP對應的SATD值小於T2閾值，則跳過運動估計過程；否則進行完整的運動估計過程。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述步驟(4)具體包括如下步驟: 步驟(41)、獲取AMVP預測的運動向量MVP和運動估計過程得到的運動向量MV ； 步驟(42)、如果當前預測單元滿足條件MV=MVP,則更新參數counter = counter+1,
^ 丁D
'urreni=SUM — SA TDcilirent + ;，其中SATD是當前預測單元在運動
width χ height估計過程之後得到的SAT D值，width和height分別代表當前預測單元的寬度和高度。
【文檔編號】H04N7/26GK103475883SQ201310446835
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】樊銳, 張永飛, 李波, 王海波 申請人:北京航空航天大學