一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法技术

本发明专利技术公开了一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法，该方法通过灵活的块分割方式将编码块分成两个子块，使得同一个块的预测内容可以同时包含局部信息和非局部信息，然后RDO决定出每个块代价最小的预测。同时设计了快速RDO和完整RDO的结合，在不影响编码性能的前提下，降低了编码复杂度。总体效果是基本不增加解码端复杂度，并取得更高的压缩效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频编码
，尤其涉及一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法。
技术介绍
近年来，随着互联网的迅猛发展，在互联网中针对视频的应用需求越来越多，而视频的数据量非常大，要想视频能在带宽有限的互联网中传输，首先必须解决的问题就是视频压缩编码问题。已经制定的视频编码标准都属于混合视频编码框架。所谓混合视频编码，一般由以下几部分组成：预测(Prediction)、变换(Transform)、量化(Quantization)和熵编码(EntropyCoding)。其中预测一般分为帧内预测和帧间预测。只能选用帧内预测模式的视频帧称为I帧，既可以使用帧内预测模式也可以使用帧间预测模式的视频帧称为P帧或B帧。帧内预测模式利用与当前编码块处于同一帧但已经重建出来的像素作为参考，去除空间冗余。帧间预测模式则利用已经重建的其他帧的像素作为参考，去除时间冗余。一般帧间预测的准确率更高，但视频的第一帧或者为了随机访问而设置的随机接入帧必须是I帧，只能使用帧内预测。进一步提升帧内预测的准确率，从而改进I帧压缩效率，是视频编码里很迫切的需求。目前，通用视频编码的最新标准为HighEffi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法，其特征在于，包括：利用预先定义的包含多种划分类型的分割模板分别对当前编码块进行划分，每一种划分类型均将当前编码块划分为两个子块；对所有子块进行帧内块复制IBC预测：先确定IBC预测的搜索范围，再利用搜索范围内的每一参考块对所有子块进行IBC预测，确定每个子块的最优运动矢量，并记录每个子块由最优运动矢量预测得到的预测误差；对所有子块进行DIP预测，得到每一子块的最优预测方向，并记录每一子块由最优预测方向预测得到的预测误差；当获得所有子块在IBC预测与DIP预测下的预测误差后，通过快速率失真优化RDO在所有划分类型中确定最优划分及相应的预测组合；通过...

【技术特征摘要】
1.一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法，其特征在于，包括：利用预先定义的包含多种划分类型的分割模板分别对当前编码块进行划分，每一种划分类型均将当前编码块划分为两个子块；对所有子块进行帧内块复制IBC预测：先确定IBC预测的搜索范围，再利用搜索范围内的每一参考块对所有子块进行IBC预测，确定每个子块的最优运动矢量，并记录每个子块由最优运动矢量预测得到的预测误差；对所有子块进行DIP预测，得到每一子块的最优预测方向，并记录每一子块由最优预测方向预测得到的预测误差；当获得所有子块在IBC预测与DIP预测下的预测误差后，通过快速率失真优化RDO在所有划分类型中确定最优划分及相应的预测组合；通过完整RDO比较，对当前编码块进行IBC预测的编码代价、对当前编码块进行DIP预测的编码代价，以及最优划分及相应的预测组合的编码代价，选择编码代价最小的预测模式作为当前编码块最终的预测模式。2.根据权利要求1所述的一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法，其特征在于，所述多种划分类型包括：涵盖了水平方向、竖直方向、从右上到左下的对角方向，以及从左上到右下的对角方向的共28种划分类型，其中，每一方向均有7种划分类型，水平方向与竖直方向的划分类型统称为矩形划分，从右上到左下的对角方向与从左上到右下的对角方向的划分类型统称为三角划分；或者，包括了左上为L型的7种划分类型和右上为L型的7种划分类型，这两种划分方式都是将当前编码块划分为两个子块：一个子块为正方形块，另一个子块为两块相邻矩形块组成的L型块。3.根据权利要求2所述的一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法，其特征在于，若所述多种划分类型为涵盖了水平方向、竖直方向、从右上到左下的对角方向，以及从左上到右下的对角方向的共28种划分类型，则对所有子块进行帧内块复制IBC预测时，确定每个子块的最优运动矢量，并记录每个子块由最优运动矢量预测得到的预测误差包括：将水平方向的7种划分记为H1～H7，竖直方向的7种划分记为V1～V7；从右上到左下的对角方向的7种划分记为T1～T7，从左上到右下的对角方向的7种划分记为D1～D7；当把搜索范围内的每个参考块搜索完成之后，得到了每种划分里每个子块的最小的预测误差和相应的最优运动矢量，进行如下标记：水平方向中第1种划分类型H1上下两个子块的最优运动矢量MV分别记为MV_IBC_H1_1与MV_IBC_H1_2，相应的预测误差记为SAD_IBC_H1_1与SAD_IBC_H1_2；依次类推，第7种划分类型H7上下两个子块的最优运动矢量MV分别记为MV_IBC_H7_1与MV_IBC_H7_2，相应的预测误差记为SAD_IBC_H7_1与SAD_IBC_H7_2；竖直方向中第1种划分类型V1左右两个子块的最优运动矢量MV分别记为MV_IBC_V1_1与MV_IBC_V1_2，相应的预测误差记为SAD_IBC_V1_1与SAD_IBC_V1_2；依次类推，第7种划分类型V7左右两个子块的最优运动矢量MV分别记为MV_IBC_V7_1与MV_IBC_V7_2，相应的预测误差记为SAD_IBC_V7_1与SAD_IBC_V7_2；从右上到左下的对角方向中第1种划分类型T1左上和右下两个子块的最优运动矢量MV分别记为MV_IBC_T1_1与MV_IBC_T1_2，相应的预测误差记为SAD_IBC_T1_1与SAD_IBC_T1_2；依次类推，第7种划分类型T7左上和右下两个子块的最优运动矢量MV分别记为MV_IBC_T7_1与MV_IBC_T7_2，相应的预测误差记为SAD_IBC_T7_1与SAD_IBC_T7_2；从左上到右下的对角方向中第1种划分类型D1右上和左下两个子块的最优运动矢量MV分别记为MV_IBC_D1_1与MV_IBC_D1_2，相应的预测误差记为SAD_IBC_D1_1与SAD_IBC_D1_2；依次类推，第7种划分类型T7右上和左下两个子块的最优运动矢量MV分别记为MV_IBC_D7_1与MV_IBC_D7_2，相应的预测误差记为SAD_IBC_D7_1与SAD_IBC_D7_2。4.根据权利要求3所述的一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法，其特征在于，所述对所有子块进行DIP预测，得到每一子块的最优预测方向，并记录每一子块由最优预测方向预测得到的预测误差包括：DIP预测即为在HEVC的35种帧内预测中确定最优预测方向，在每种方向的预测值生成之后，计算预测块和当前编码块之间每一子块的预测误差；当把35个预测方向遍历完成之后，得到了每种划分里每个子块的最小的预测误差和相应的帧内预测方向，进行如下标记：水平方向中第1种划分类型H1上下两个子块的最优预测方向分别记为Mode_DIP_H1_1与Mode_DIP_H1_2，相应的预测误差记为SAD_DIP_H1_1与SAD_DIP_H1_2；依次类推，第7种划分类型H7上下两个子块的最优预测方向分别记为Mode_DIP_H7_1与Mode_DIP_H7_2，相应的预测误差记为SAD_DIP_H7_1与SAD_DIP_H7_2；竖直方向中第1种划分类型V1左右两个子块的最优预测方向分别记为Mode_DIP_V1_1与Mode_DIP_V1_2，相应的预测误差记为SAD_DIP_V1_1与SAD_DIP_V1_2；依次类推，第7种划分类型H7左右两个子块的最优预测方向分别记为Mode_DIP_V7_1与Mode_DIP_V7_2，相应的预测误差记为SAD_DIP_V7_1与SAD_DIP_V7_2；从右上到左下的对角方向中第1种划分类型T1左上和右下两个子块的最优预测方向分别记为Mode_DIP_T1_1与Mode_DIP_T1_2，相应的预测误差记为SAD_DIP_T1_1与SAD_DIP_T1_2；依次类推，第7种划分类型T7左上和右下两个子块的最优预测方向分别记为Mode_DIP_T7_1与Mode_DIP_T7_2，相应的预测误差记为SAD_DIP_T7_1与SAD_DIP_T7_2；从左上到右下的对角方向中第1种划分类型D1右上和左下两个子块的最优预测方向分别记为Mode_DIP_D1_1与Mode_DIP_D1_2，相应的预测误差记为SAD_DIP_D1_1与SAD_DIP_D1_2；依次类推，第7种划分类型T7右上和左下两个子块的最优预测方向分别记为Mode_DIP_D7_1与Mode_DIP_D7_2，相应的预测误差记为SAD_DIP_D7_1与SAD_DIP_D7_2。5.根据权利要求4所述的一种结合方向预测和块复制预测的视频帧内编码方法，其特征在于，所述通过快速率失真优化RDO在所有划分类型中确定最优划分及相应的预测组合包括：在水平方向、竖直方向、从右上到左下的对角方向和从左上到右下的对角方向各自的7种划分类型里确定出总体代价最小的划分和预测组合，其过程如下：在水平方向H1～H7的7种划分类型中，共有14种组合，其对应的代价分别为：C_H_i_1=SAD_IBC_Hi_1+SAD_DIP_Hi_2+λ×Bits(MV_IBC_Hi_1,Mode_DIP_Hi_2)]]>C_H_i_2=SAD_IBC_Hi_2+SAD_DIP_Hi_1+λ×Bits(MV_IBC_Hi_2,Mode_DIP_Hi_1);]]>上式中，i＝1,2,...,7；λ是拉格朗日乘子，由编码器指定的一个参数来确定，Bits函数是对MV和DIP方向进行熵编码所需耗费比特数的一个估计；找出C_H_i_1,C_H_i_2中最小的组合，记为C_H_k1_p1，对应的预测模式记为(k1，p1)，k1是1到7中一个数，表明了划分类型为Hk1；p1是1到2中一个数，表明了预测组合方式，1是指左边部分进行IBC预测，右边部分进行DIP预测，2则反之；在竖直方向V1～V7的7种划分类型中，共有14种组合，其对应的代价分别为：C_V_i_1=SAD_IBC_Vi_1+SAD_DIP_Vi_2+λ×Bits(MV_IBC_Vi_1,Mode_DIP_Vi_2)]]>C_V_i_2=SAD_IBC_Vi_2+SAD_DIP_Vi_1+λ×Bits(MV_IBC_Vi_2,Mode_DIP_Vi_1);]]>从上式中找出C_V_i_1,C_V_i_2中最小的组合，记为C_V_k2_p2，对应的预测模式记为(k2，p2)，k2是1到7中一个数，表明了划分类型为Vk2；p2是1到2中一个数，表明了预测组合方式，1是指上面部分进行IBC预测，下面部分进行DIP预测，2则反之；在右上到左下的对角方向T1～T7的7种划分中，共有14种组合，其对应的代价分别为：C_T_i_1=SAD_IBC_Ti_1+SAD_DIP_Ti_2+λ×Bits(MV_IBC_Ti_1,Mode_DIP_Ti_2)]]>C_T_i_2=SAD_IBC_Ti_...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东，李跃，吴枫，李厚强，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34