一种HEVC编码中使用预测模式进行复杂度控制的方法技术

本发明专利技术提供一种HEVC编码中使用预测模式进行复杂度控制的方法，包括以下步骤：统计第一个GOP中的各个编码单元预测模式的复杂度，计算出各个预测模式的复杂度的比值，并通过不同的编码单元预测模式组合得到不同的门限值。把目标复杂度平均分配到待编码GOP内的每一帧；把复杂度平均分配给剩下的编码树单元，每个编码树单元根据分配到的复杂度选择编码单元预测模式的组合，编码完成后更新剩余的复杂度。本发明专利技术整个方法避免引入额外的复杂度，且无需专门的训练视频序列，对于任何视频可以直接编码，复杂度控制的动态范围很高，而且波动较小。本发明专利技术能够在GOP级别在一定范围内实现复杂度的控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视频信息压缩领域，具体而言，涉及一种HEVC编码中使用预测模式进行复杂度控制的方法。
技术介绍
如今，智能移动设备，比如智能手机、智能平板变得越来越普及。随着这类设备的大量普及，智能手机、平板上的摄像头使得视频拍摄变得越来越容易。海量的视频内容被人们生成，而这种流量对于移动网络造成了沉重的负担，而且这种流量还在快速膨胀。在这种现状下，用于高效视频压缩的HEVC视频编码标准被提出，相比上一代视频编码标准AVC/H.264，HEVC可以节省接近50％的码流，可以极大的减轻视频对于网络带宽的压力，可以预见，HEVC将成为未来十年最主要的视频编码标准。在另一方面，由于采用了一系列新的技术，比如更多的预测单元模式划分类型等，在大大提高编码效率的同时，也使得符合HEVC编码标准的编码器复杂度过高，限制了符合这种标准的编码器尤其是性能相对有限的移动智能设备中的应用。经检索，公开号为105120295A、申请号为201510490394.8的中国专利技术专利申请，该专利技术公开一种基于四叉树编码分割的HEVC复杂度控制方法，具体步骤如下：一、用户设定视频编码的初始目标复杂度；步骤二、利用区域显著性检测算法生成视频中每一帧的编码块权重图谱；步骤三、编码器设计每一帧的块级别复杂度-失真优化控制模型；步骤四、针对视频中的所有帧，循环更新当前帧的目标复杂度替换前一帧的目标复杂度，应用于当前帧的块级别复杂度-失真优化控制模型；步骤五、编码结束。但是上述专利：1.由于引入了区域显著性检测算法，带来了编码复杂度的上升；2.该专利需要至少3个视频序列作为训练，必须先训练后使用，应用受限。在运用了大量新技术的同时，HEVC能够取得很好的压缩性能，但同时运算复杂度很高。尤其是对于HEVC编码标准中规定33中预测模式类型，编码器需要将这些类型的预测模式全部进行计算比较，耗费大量计算。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷和HEVC中所有预测模式，本专利技术的目的是提供一种HEVC编码中使用预测模式进行复杂度控制的方法，既达到复杂度控制的目的，同时还能取得较好的编码性能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种HEVC编码中使用预测模式进行复杂度控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，用户设定视频编码目标复杂度系数，正常编码并统计第一个GOP中的各个编码单元预测模式的复杂度和总的复杂度；第二步，根据第一步中各个编码单元预测模式的复杂度，计算各个编码单元预测模式的复杂度的比值；第三步，根据不同的视频分辨率，由第二步中编码单元预测模式的复杂度的比值计算不同编码单元预测模式组合的门限值；第四步，由第一步中得到的总复杂度，乘以目标复杂度系数，得到目标复杂度；平均分配目标复杂度到GOP里面每一帧；第五步，在每帧开始时，通过第四步中分配的每帧复杂度与前一帧剩余复杂度，计算当前帧的实际复杂度；第六步，在每个编码树单元开始时，把当前帧剩余的复杂度平均分配到每个编码树单元CTU，作为编码树单元的目标复杂度；第七步，针对第六步分配到的目标复杂度结合第三步不同编码单元预测模式组合的门限值选择编码单元预测模式的组合；第八步，完成当前CTU的编码，更新当前帧剩余复杂度，并判断过程是否结束。优选地，第一步中：对第一个I帧后面的接下来的图像组大小Gop_size的P帧，分别统计各个编码单元预测模式的复杂度和这个GOP总的复杂度。优选地，第二步中：在第一步的基础上，通过统计的编码单元预测模式的复杂度计算各个编码单元预测模式的复杂度的比值，各个编码单元预测模式的复杂度的比值在不同帧之间保持恒定。优选地，第三步中：计算不同编码单元预测模式组合的门限值，不同编码单元预测模式组合的门限值用来选择编码单元层次组合。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的方法能够使得编码单元根据目前的复杂度的情况动态的选择需要的预测模式，从而在一定范围内达到复杂度的控制。与现有方法相比，本专利技术整个方法避免引入额外的复杂度，且无需专门的训练视频序列，对于任何视频可以直接编码，复杂度控制的动态范围很高，而且波动较小。本专利技术能够在GOP级别在一定范围内实现复杂度的控制。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术的HEVC编码中使用预测模式进行复杂度控制的方法流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。以下首先对本专利技术的技术用语进行解释和说明。编码单元：Coding Unit，简称CU，视频编码的最基本单元，每个编码单元的大小可以是64x64、32x32、16x16、8x8。其中最大编码单元叫做编码树单元CTU(Coding Tree Unit)，可以通过四叉树分割技术递归划分成大小不一的小编码单元。预测模式：Prediction Mode，HEVC支持的预测模式有Inter2Nx2N，Inter2NxN，InterNx2N，InterNxN，Inter2NxN/2，Inter2Nx3N/2，InterN/2x2N，Inter3N/2x2N，Intra2Nx2N，IntraNxN，SKIP/Merge2Nx2N，N对应的值有32，16，8，4。为了后文简单描述，现将预测模式使用索引表述如表1：表1预测模式索引值如图1所示，一种HEVC编码中使用预测模式进行复杂度控制的方法，具体实施步骤如下：步骤1：用户设定视频编码目标复杂度系数α，α∈[0,1]，正常编码并统计第一个GOP中的各个预测模式的复杂度和GOP总的复杂度：在第一个I帧后面接下来的Gop_size的P帧，分别统计各个编码单元预测模式的复杂度和总的复杂度，记为下标是预测模式的索引值。步骤2：计算各个编码单元预测模式的比值：分别把各个预测模式的复杂度的比值记为R0，R1，R2，R3，…，R43。把预测模式22即Inter16x16模式的复杂度作为分母，则计算公式如下： R i = C i G O P C 22 G O P , i = 0 , 1 , 2 , 3 , ... , 43 - - - ( 1 ) ]]>上述参数的下标表示预测模式的索引；步骤3：计算不同编码单元预测模式组合的门限值：在完成复杂度的分配之后，需要把复杂度映射到具体的编码操作当中。为了使得取得的编码率失真性能较优，针对编码单元预测模式的组合，通过离线学习的方法先确定了在给定复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种HEVC编码中使用预测模式进行复杂度控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，用户设定视频编码目标复杂度系数，正常编码并统计第一个GOP中的各个编码单元预测模式的复杂度和总的复杂度；第二步，根据第一步中各个编码单元预测模式的复杂度，计算各个编码单元预测模式的复杂度的比值；第三步，根据不同的视频分辨率，由第二步中编码单元预测模式的复杂度的比值计算不同编码单元预测模式组合的门限值；第四步，由第一步中得到的总复杂度，乘以目标复杂度系数，得到目标复杂度；平均分配目标复杂度到GOP里面每一帧；第五步，在每帧开始时，通过第四步中分配的每帧复杂度与前一帧剩余复杂度，计算当前帧的实际复杂度；第六步，在每个编码树单元开始时，把当前帧剩余的复杂度平均分配到每个编码树单元CTU，作为编码树单元的目标复杂度；第七步，针对第六步分配到的目标复杂度结合第三步不同编码单元预测模式组合的门限值选择编码单元预测模式的组合；第八步，完成当前CTU的编码，更新当前帧剩余复杂度，并判断过程是否结束。

【技术特征摘要】
1.一种HEVC编码中使用预测模式进行复杂度控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，用户设定视频编码目标复杂度系数，正常编码并统计第一个GOP中的各个编码单元预测模式的复杂度和总的复杂度；第二步，根据第一步中各个编码单元预测模式的复杂度，计算各个编码单元预测模式的复杂度的比值；第三步，根据不同的视频分辨率，由第二步中编码单元预测模式的复杂度的比值计算不同编码单元预测模式组合的门限值；第四步，由第一步中得到的总复杂度，乘以目标复杂度系数，得到目标复杂度；平均分配目标复杂度到GOP里面每一帧；第五步，在每帧开始时，通过第四步中分配的每帧复杂度与前一帧剩余复杂度，计算当前帧的实际复杂度；第六步，在每个编码树单元开始时，把当前帧剩余的复杂度平均分配到每个编码树单元CTU，作为编码树单元的目标复杂度；第七步，针对第六步分配到的目标复杂度结合第三步不同编码单元预测模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小云，陈刚，阳兵，高志勇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31