应用于H.264到HEVC的帧间快速视频转码方法技术

应用于H.264到HEVC的帧间快速视频转码方法。根据H.264码流信息以及HEVC帧间编码信息，对于H.264到HEVC的转码器中的帧间编码部分，采取快速的模式决策和运动估计方法。对于深度为0、1层的CU，结合H.264码流解码得到的信息和HEVC编码信息获取2N×2N提前判定阈值和非对称划分(Asymmetric Motion Partition，AMP)判定阈值，之后确定其PU的搜索情况。对于运动估计部分，将通过H.264解码信息来确定其运动矢量搜索范围和运动矢量搜索精度。将运动矢量搜索精度分为整像素精度、亚像素精度以及零运动矢量三个部分。该方法可显著减少H.264到HEVC转码过程中帧间编码的计算复杂度。

Inter frame fast video transcoding method for H.264 to HEVC

Inter frame fast video transcoding method for H.264 to HEVC. According to the H.264 bit stream information and the inter frame coding information of HEVC, the fast mode decision and motion estimation methods are adopted for the interframe coding part of H.264 to HEVC transcoder. For the depth of 0, 1 layer CU, get 2N * 2N early decision threshold and asymmetric division with information and HEVC encoding information obtained by decoding the H.264 stream (Asymmetric Motion Partition, AMP) threshold, after determining the PU search. For the motion estimation section, the motion vector search range and the motion vector search accuracy are determined by H.264 decoding information. The search accuracy of motion vector is divided into three parts: pixel precision, sub-pixel precision and zero motion vector. This method can significantly reduce the computational complexity of interframe coding in H.264 to HEVC transcoding.

【技术实现步骤摘要】
应用于H.264到HEVC的帧间快速视频转码方法
本专利技术涉及视频数据的转码，具体地指一种基于统计分析的H.264到HEVC转码方法，用于将H.264/AVC标准的视频数据转码为HEVC标准的视频数据。
技术介绍
MPEG和ITU两大国际组织在2013年正式发布了HEVC新一代数字视频编解码标准，以适应高质量视频应用的发展。HEVC使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，有效地提高了视频编码效率。HEVC依旧是沿用了前几代编码标准的预测加变换的混合编码框架。与H.264不同的是，HEVC扩大了编码块的尺寸大小。在H.264中，编码块的大小是从4×4到16×16，而HEVC将块的大小扩展为4×4到128×128来应对高分辨率视频。同时，HEVC也引入了更为灵活的块结构RQT(ResidualQuad-treeTransform)，自适应的选择最优大小的变换块。除此之外，HEVC采用了更为灵活的图像编码结构，对于每一帧图像，HEVC会按照最大编码单元LCU(LargestCodingUnit)来进行编码，LCU的大小通常为64×64，而对于每个LCU，其中又可本文档来自技高网...

【技术保护点】
应用于H.264到HEVC的帧间快速视频转码方法，其特征在于，首先使用JM解码器对原始码流进行解码，在解码过程中提取后续转码所需的码流信息，并得到解码后视频序列；在HEVC重编码时保存部分所需HEVC编码信息，结合H.264解码信息计算阈值，在深度0和1时用于2N×2N模式的提前判定和AMP模式是否需要搜索，在深度2时则判断CU是否继续向下划分；对于运动估计过程，在PU计算运动矢量时，根据当前PU对应H.264解码得到的运动矢量最大值，限制其运动矢量的搜索范围，同时根据运动矢量值来确定运动矢量的搜索精度，包括可能产生的零运动矢量。

【技术特征摘要】
1.应用于H.264到HEVC的帧间快速视频转码方法，其特征在于，首先使用JM解码器对原始码流进行解码，在解码过程中提取后续转码所需的码流信息，并得到解码后视频序列；在HEVC重编码时保存部分所需HEVC编码信息，结合H.264解码信息计算阈值，在深度0和1时用于2N×2N模式的提前判定和AMP模式是否需要搜索，在深度2时则判断CU是否继续向下划分；对于运动估计过程，在PU计算运动矢量时，根据当前PU对应H.264解码得到的运动矢量最大值，限制其运动矢量的搜索范围，同时根据运动矢量值来确定运动矢量的搜索精度，包括可能产生的零运动矢量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤S1：基于H.264通用的测试平台JM，对输入码流进行解码，提取所需码流信息，同时得到解码后的视频序列；随后将解码得到的视频序列送入优化后的HEVC测试平台HM，并在编码过程中获取所需的阈值；步骤S1.1对于模式选择部分的相关阈值公式如下：首先对于2N×2N划分，确定的是，2N×2N大小内的所有区域共享一个运动矢量，其内部的运动矢量方差一定为0；同样的，对于非对称分割的模式，其划分出的两个不规则区域，各自区域都只会包含一个运动矢量，为此本文会在算法中引入运动矢量方差来辅助预测过程，其定义如下：其中D(MVx)和D(MVy)是前一帧非帧内编码图像中，当前层所有最优模式为SKIP和2N×2N划分时，对应运动矢量的x和y分量的方差，对前一帧内所有符合条件的运动矢量方差进行求和，然后求取其平均值作为阈值；若运动矢量为0，则不进行累加，其中n对应了运动矢量不为0的SKIP和2N×2N的个数；而对于AMP划分，其运动矢量只需按照下式进行计算，AMPmv＝D(MVx)+D(MVy)其中D(MVx)和D(MVy)是当前层CU对应H.264中所有宏块，其运动矢量的x和y分量的方差，求得的即为用于判定AMP的阈值；而对于当前块的判定，其求值所需的运动矢量只包括AMP划分结果较大部分所对应的H.264宏块运动信息；除此之外，2N×2N划分中的特殊模式SKIP模式与其他预测模式相比，其编码所需的码字更少，其平均值通常只占个位数的比特数，而其他模式的最小码字一般与SKIP的最大码字相等，因此通过从H.264码流信息中获得的对应块的运动信息，可以提前预测出当前块的运动矢量分布情况，以此来预测当前块PU可能选择的模式；在本文算法中，编码比特数通过如下公式进行处理：Skipbit＝Max(Avg(SKIPbit),Medium(SKIPbit),0.8×Max(SKIPbit))其中，Avg(SKIPbit)是上一帧图像所有最优模式为SKIP模式的对应H.264宏块平均编码比特数，Medium(SKIPbit)是上一帧图像所有最优模式为SKIP模式的对应H.264宏块编码比特数的中值，Max(SKIPbit)是上一帧图像所有最优模式为SKIP模式的对应H.264宏块编码比特数的最大值，其中0.8是修正系数，通过经验和实验得到；步骤S1.2对于运动估计部分的相关阈值公式如下：首先，对于HEVC的运动搜索过程，根据获取的运动信息来对搜索范围进行一个限定；首先将当前PU对应到H.264中覆盖的所有宏块，对其中包含的运动矢量根据以下公式求取最大运动矢量长度Lmv，Lmv＝Max(MVxi,MVyi)其中MVxi和MVyi表示了对应宏块中所有运动矢量的x和y分量，i是PU对应范围内所有4×4的H.264宏块个数；由于H.264和HEVC的运动估计过程基本相似，Lmv一定程度上指导运动搜索的范围，为此结合H.264的运动搜索范围SR264和HEVC初始设置的运动搜索范围SR来确定新的搜索范围，其中SR264由Lmv向上取最近的2的幂次获得，新的搜索范围SRnew计算如下，

【专利技术属性】
技术研发人员：张冬冬，童杰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31