一种基于内容分析的屏幕内容编码方法技术

本发明专利技术属于屏幕内容视频编码领域，为依据屏幕内容视频自身的特性，对屏幕内容视频进行CU的深度快速判决，在保持视频编码质量基本不变的前提下，降低屏幕内容视频编码的计算复杂度。本发明专利技术充分考虑了屏幕内容自身的特性及CU所占用的比特消耗，对特定的CU进行有条件的跳过不必要的深度遍历，从而实现了屏幕内容编码快速算法，节省了整个编码的时间。本发明专利技术一种基于内容分析的屏幕内容编码方法的技术方案分为下列步骤：1)纹理简单CU的区分2)基于秩的CU终止划分3)基于bpp的CU终止划分4)选取最佳深度和预测模式进行编码。本发明专利技术主要应用于屏幕内容视频编码场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于屏幕内容视频编码领域，涉及一种基于内容分析的屏幕内容视频编码的帧内快速算法。
技术介绍
屏幕内容视频指包含计算机生成内容(例如卡通、文字、图形等)的视频。目前，网络应用如云计算、屏幕共享、远程桌面和远程展示等正在焕发出越来越大的吸引力。同时，在网络带宽受限的情况下，如何对由计算机生成的高清晰度的屏幕内容进行有效的压缩提出了新的挑战。因此，屏幕内容编码被作为新一代视频编码标准(HEVC)的一种扩展而提出。屏幕内容自身拥有一些不同于由摄像机拍摄的自然视频的特点。因此，针对自然视频所提出的传统的视频编码方法对屏幕内容并不能呈现较好的编码性能。所以，对屏幕内容的高效压缩需要在传统的视频编码方法基础上提出一些新的理论和技术。目前，屏幕内容编码已经成为一个研究热点。随着HEVC的发展，一些学者已经提出了针对屏幕内容的帧内编码方法。这些技术可以分为两类：帧内块的复制模式(IBC)和调色板模式(PLT)。IBC模式的引入使得帧内预测可以在当前帧的重建区域进行匹配块搜索，从而有效提升了屏幕内容视频的编码性能。PLT模式可以将一个视频块映射为一个彩色表和索引图。彩色表包含视频块的彩色信息，索引图包含视频块的结构信息，根据其各自的特点可以进行更为有效的编码。然而，由于新技术的引入，屏幕内容编码中帧内预测的计算复杂度进一步提高。所以，现在亟需提出屏幕内容编码帧内预测复杂度优化算法。虽然，许多研究者已经基于HEVC提出了许多有效的快速算法，但是这些算法大多是针对传统的视频编码而提出的。因此，对于屏幕内容编码快速算法的研究是亟待解决的关键问题之一。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术旨在依据屏幕内容视频自身的特性，对屏幕内容视频进行CU的深度快速判决，在保持视频编码质量基本不变的前提下，降低屏幕内容视频编码的计算复杂度。本专利技术充分考虑了屏幕内容自身的特性及CU所占用的比特消耗，对特定的CU进行有条件的跳过不必要的深度遍历，从而实现了屏幕内容编码快速算法，节省了整个编码的时间。本专利技术一种基于内容分析的屏幕内容编码方法的技术方案分为下列步骤：1)纹理简单编码单元CU的区分首先每一个编码单元CU被认为是一个矩阵，矩阵中的样本是每一个像素的亮度分量值。把纹理简单CU进行抽象，用两种矩阵来表示如下面两个公式所示：其中Ma代表一个绝对平滑的区域，只存在一种样本值，每一个样本s代表一个亮度分量值，Mb代表相对平滑区域，其中虽然存在两种或两种以上的样本值，但是，每一种样本值都整齐排列，每一个x表示不同于s的亮度分量值；2)基于秩的CU终止划分经过上面的分析，如果当前屏幕内容CU对应的矩阵的秩等于1，那么当前CU的最优深度提前判决，从而终止进一步划分，其最优深度DSCCU由下面公式所决定：其中，i代表当前CU的深度，并且i∈{0,1,2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于内容分析的屏幕内容编码方法，其特征是，步骤如下：1)纹理简单编码单元CU的区分首先每一个编码单元CU被认为是一个矩阵，矩阵中的样本是每一个像素的亮度分量值，把纹理简单CU进行抽象，用两种矩阵来表示如下面两个公式所示：Ma=ss...s...sss...s...s..................ss...s...sss...s...s2N×2N,]]>Mb=ss...x1,n...sss...x2,n...s..................ss...x2N-1,n...sss...x2N,n...s2N×2N,]]>其中Ma代表一个绝对平滑的区域，只存在一种样本值，每一个样本s代表一个亮度分量值，Mb代表相对平滑区域，其中虽然存在两种或两种以上的样本值，但是，每一种样本值都整齐排列，每一个x表示不同于s的亮度分量值；2)基于秩的CU终止划分经过上面的分析，如果当前屏幕内容CU对应的矩阵的秩等于1，那么当前CU的最优深度提前判决，从而终止进一步划分，其最优深度DSCCU由下面公式所决定：DSCCU=iif(Rank(Mat)==1),3otherwise,]]>其中，i代表当前CU的深度，并且i∈{0,1,2}，Mat代表当前CU所对应的矩阵，该公式代表的含义是，如果当前CU的秩为1，那么当前CU的深度划分的操作将被提前终止；3)基于bpp的CU终止划分如果当前CU在选用的最佳预测模式下所消耗的每个像素所占用的比特数bpp小于阈值参数，则基于bpp提前终止CU划分，CU深度的判决由下列条件所决定：bppi＜Thi,bppi＝biti/(W×H),其中，bppi代表当前CU在深度层i的情况下的bpp的值；Thi代表判决当前CU划分终止的阈值参数，其中，i∈{0,1,2}；biti代表当前CU位于当前深度层时，采用最佳帧内模式编码所消耗的比特数；W和H代表当前CU的宽和高；4)选取最佳深度和预测模式进行编码所有的候选深度和模式，需要通过率失真优化RDO(Rate Distortion Optimization)过程确定最佳模式，其中RD代价JRDO的定义如下式所示：JRDO＝D+λ·RD代表失真，用来描述重建视频质量，R(Rate)表示编码所消耗的比特数，λ为拉格朗日乘子。...

【技术特征摘要】
1.一种基于内容分析的屏幕内容编码方法，其特征是，步骤如下：1)纹理简单编码单元CU的区分首先每一个编码单元CU被认为是一个矩阵，矩阵中的样本是每一个像素的亮度分量值，把纹理简单CU进行抽象，用两种矩阵来表示如下面两个公式所示：Ma=ss...s...sss...s...s..................ss...s...sss...s...s2N×2N,]]>Mb=ss...x1,n...sss...x2,n...s..................ss...x2N-1,n...sss...x2N,n......

【专利技术属性】
技术研发人员：雷建军，李东阳，侯春萍，孙振燕，彭勃，从润民，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12