一种基于下采样和亚像素运动估计的转码方法技术

一种基于下采样和亚像素运动估计的转码方法，涉及一种由H.264到HEVC的快速转码方法。为了解决现有技术中编码计算复杂度高、不能在合理的率失真性能损失下使转码速度达到显著提高的问题；本发明专利技术首先对输入视频逐帧降采样，然后将降采样之后包含亮度和色度的图像作为x264的输入；在编码过程中，利用运动亚像素运动估计优化，并将分块模式、预测模式、运动矢量、帧内预测方向等编码信息保存下来；将原始图像作为HEVC编码器的输入，在进行运动估计的时候，利用得到的编码信息进行编码处理。本发明专利技术适用于H.264到HEVC的快速转码。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由H.264到HEVC的快速转码方法。
技术介绍
十多年前由ITU-T视频编码专家组和ISO/IEC的动态图像专家组MPEG所提出的H.264/AVC视频标准被广泛使用于多种视频应用。由ISO/IEC的MPEG和ITU-T联合开发的最新、最高效的视频编码标准(HEVC/H.265)是H.264/AVC的下一代新标准，它在视频编码效率上实现了显著的提升，如《Overviewofthehighefficiencyvideocoding(hevc)standard》，但其主要问题在于编码计算复杂度相当高。HEVC/H.265的高复杂度和H264/AVC的编码内容使设计高效的H.264/AVC到HEVC/H.265的转码器显得十分重要。最简单的转码方式是将H.264/AVC编码内容先解码，再用HEVC重新编码成HEVC/H.265的格式。但是，这个方法花费的时间长，复杂度高。另一种方法是利用H.264/AVC比特流的信息，将H.264/AVC编码器与HEVC/H.265编码器级联，将H.264/AVC解码的信息，导入到HEVC/H.265编码器中，从而对HEVC/H.265编码过程的加速，最终实现HEVC编码。H.264/AVC转码目前在多个出版刊物中均有研究，例如《Fasttranscodingfromh.264avctohighefficiencyvideocod-ing》和《Ultrafasth.264/avctohevctranscoder》。在《Fasttranscodingfromh.264avctohighefficiencyvideocod-ing》中，Dong利用基于率失真优化(PS-RDO)的功率谱减少运动估计和RDO估算的复杂性。通常情况下，优化的H.264/AVC到HEVC/H.265转码器的转码利用了H.264和HEVC编码标准的编码工具之间的相似性。H.264/AVC比特流中的信息，例如分块大小和预测模式，可以被用作HEVC编码过程的“种子”。也就是说，与早期的终端技术结合在一起，即可极大地增加HEVC的编码进程。例如，在我们早期在《Ultrafasth.264/avctohevctranscoder》的研究工作中，Shen以及其他作者提出了一个快速的H.264/AVC标准到HEVC/H.265标准转码器，该转码器利用H.264/AVC信息来加速运动估计和模式决策，以及H.264/AVC比特流中采集的运动向量和预测模式的信息，在相对较小的率失真性能损失下，达到HM8.1参考软件的70倍速度。尽管其转码速率高达70倍之上，但这个速度仍然不够快，当编码单元的大小为32x32时，该算法仍然有些复杂。在《Efficientsoftwareh.264/avctohevctranscodingondistributedmulti-coreprocessors》中，Chen进一步优化了Shen的转码器，并在多核处理器和分布式系统的并行计算上达到新水平。但是，虽然转码器经过了优化，高分辨率的视频转码，例如4KUHD的转码，仍然是一个挑战。《Overviewofthehighefficiencyvideocoding(hevc)standard》：GaryJSullivan，J-ROhm，Woo-JinHan，andThomasWiegand，\Overviewofthehighefficiencyvideocoding(hevc)standard，\CircuitsandSystemsforVideoTech-nology，IEEETransactionson，vol.22，no.12，pp.1649-1668，2012.《Fasttranscodingfromh.264avctohighefficiencyvideocod-ing》：DongZhang，BinLi，JizhengXu，andHouqiangLi，\Fasttranscodingfromh.264avctohighefficiencyvideocod-ing，\inMultimediaandExpo(ICME)，20/2IEEEInter-nationalConferenceon.IEEE，2012，pp.651-656.《Ultrafasth.264/avctohevctranscoder》：TongShen，YaoLu，ZiyuWen，LinxiZou，YucongChen，andJiangtaoWen，\Ultrafasth.264/avctohevctranscoder，\inDataCompressionConference(DCC)，2013.IEEE，2013，pp.241-250.《Efficientsoftwareh.264/avctohevctranscodingondistributedmulti-coreprocessors》：YucongChen，ZiyuWen，JiangtaoWen，MinhaoTang，andPuTao，\Efficientsoftwareh.264/avctohevctranscodingondistributedmulti-coreprocessors，\Cir-cuitsandSystemsforVideoTechnology，IEEETransac-tionson，vol.25，pp.1423-1434，122014.
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中编码计算复杂度高、不能在合理的率失真性能损失下使转码速度达到显著提高的问题，而提出一种基于下采样和亚像素运动估计的快速转码方法。一种基于下采样和亚像素运动估计的转码方法，包括以下步骤：步骤1、对输入视频逐帧降采样：步骤1.1、假设原始输入是分辨率为W×H的视频，通过降采样得到分辨率为的图像；假设视频原始图像的亮度分量表示为{xi,j本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于下采样和亚像素运动估计的转码方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、对输入视频逐帧降采样：步骤1.1、假设原始输入是分辨率为W×H的视频，通过降采样得到分辨率为的图像；假设视频原始图像的亮度分量表示为{xi,j}，其中，规定以x0,0表示图像最左上的像素点对应的亮度信息，i＝0,1,…,W‑1表示图像像素点的横坐标，j＝0,1,…,H‑1表示图像像素点的纵坐标；对亮度分量{xi,j}进行降采样，降采样图像的亮度分量表示为{dk,l}；其中，k=0,1,...,W2-1;l=0,1,...,H2-1;]]>步骤1.2、针对原始图像的色度分量，采用步骤1.1的方式进行将采样；步骤2、将降采样之后包含亮度和色度的图像作为x264的输入；在编码过程中，利用运动亚像素运动估计优化，并将分块模式、预测模式、运动矢量、帧内预测方向编码信息保存下来；步骤3、HEVC编码：将原始图像作为HEVC编码器的输入，在进行运动估计的时候，利用步骤2中得到的编码信息，按如下方式处理：设HEVC编码器处理的CU大小为2Nx2N，其中，N＝4、8、16、32；当N＝4、8、16时，由于降采样的原因，HEVC编码中的大小为2Nx2N的CU与x264中大小为NxN的CU一一对应；当N＝32时，降采样之后，HEVC编码中的大小为2Nx2N的CU对应H.264中4个大小为16x16的CU；根据HEVC编码器处理的CU大小，将H.264比特流和HEVC比特流的模式之间的映射分为两种情况：(1)对于HEVC编码中N<＝16的CU分块，即CU大小为32x32以下的分块，直接利用步骤2中与该2Nx2N分块对应的x264中大小为NxN的CU分块信息、预测模式；若预测模式采用帧间预测，则将步骤2中的运动矢量乘以放缩系数，作为HEVC编码的运动矢量中心；若预测模式采用帧内预测，则直接利用步骤2中帧内预测方向；(2)对于HEVC编码中N＝32的CU分块，HEVC编码的CU对应H.264中4个CU时；依次检查HEVC编码中对应的预测模式；并确定HEVC编码中当前CU的运动矢量中心；然后按照HEVC编码器编码，由此得到最终的编码码流。...

【技术特征摘要】
1.一种基于下采样和亚像素运动估计的转码方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、对输入视频逐帧降采样：
步骤1.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷嘉文，韩宇星，
申请(专利权)人：南京云岩信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32