基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法及装置。根据该自适应快速预测单元划分方法，首先将当前的最大编码单元划分成多个最小编码单元；然后对每个最小编码单元进行运动估计，得到运动向量；其次基于获得的运动向量，分别计算不同种类的预测单元的运动同质性值；最后根据计算的不同种类的预测单元的运动同质性值，选择最优预测单元进行编码。与现有技术相比较，本发明专利技术提前缩小了当前的最大编码单元中预测单元的选择范围，减少了预测单元的搜索量，能够有效降低视频编码的计算复杂度，提高视频编码效率，且具有编码质量高、适应性强等特点。

Adaptive fast prediction unit partition method and device based on motion homogeneity

The invention discloses an adaptive fast prediction unit division method and device based on motion homogeneity. According to the fast prediction of the adaptive element division method, firstly the maximum encoding unit is divided into a plurality of minimum encoding unit current; and then each minimum encoding unit for motion estimation, motion vector; secondly, based on the motion vector, motion prediction unit respectively the homogeneity of different types of value; finally, according to the motion homogeneity prediction unit different kinds of calculation value, select optimal prediction encoding unit. Compared with the prior art, the invention reduces the scope of the unit in advance to predict the maximum current in the encoding unit, reduce the search volume prediction unit, can effectively reduce the computational complexity of video encoding, video encoding to improve the efficiency, and has a high quality and adaptive encoding ability.

【技术实现步骤摘要】
基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法及装置
本专利技术涉及一种预测单元划分方法，尤其涉及一种基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法，同时也涉及相应的自适应快速预测单元划分装置，属于视频编码

技术介绍
随着信息技术的快速发展，数字电视、高清影院、无线多媒体通信等视频应用对其中视频的分辨率、清晰度和色彩等的要求越来越高。相应地，所需要的视频数据量也急剧增加，而且远远超过信道带宽和存储容量的增长速度，给视频信号处理、存储、传输和显示等带来了极大的困难。因此，高效地对视频数据进行压缩，满足通信系统实时性的要求，提供高保真的解码质量，是研究领域和应用领域不可回避的问题。H.265/MPEG-HEVC标准是针对高分辨率视频推出的高性能视频编码标准，其目标在于是提高压缩率，降低网络带宽。在H.265/MPEG-HEVC标准中，灵活的编码单元划分以及更多样的帧间运动估计模式等先进技术虽然可以大幅提高视频的编码质量，适应各种类型的视频需求，并和当前高分辨率视频发展的需求相符合。但随之而来的高复杂度却成为其广泛应用的瓶颈。针对这种情况，用于提高H.265/MPEG-HEVC标准下编码速度的快速算法正在如火如荼地开展研究，旨在为新编码方式的广泛应用铺平道路。在H.265/MPEG-HEVC标准中，如图1所示，对于一个编码单元，又分成Part_2Nx2N、Part_2xN、Part_2NxN、Part_Nx2N、Part_2NxnU、Part_2NxnD、Part_nRx2N、Part_nLx2N8种Inter预测模式。因此，需要依次对每种预测模式进行编码，并计算出每种预测模式的率失真代价，经过比较每种预测模式的率失真代价值，选择最优编码模式。此过程由于穷尽式地遍历所有编码单元划分下的预测模式，以选择最优编码模式，导致计算量非常大，从而增加了视频编码的计算复杂度，降低了视频编码的效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种基于运动同质性的自适应快速预测单元划分装置。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法，包括如下步骤：步骤S1：将当前的最大编码单元划分成多个最小编码单元；步骤S2：对每个最小编码单元进行运动估计，得到运动向量；步骤S3：基于所述运动向量，分别计算不同种类的预测单元的运动同质性值；步骤S4：根据所述运动同质性值，选择最优预测单元进行编码。其中较优地，步骤S2中，在对每个最小编码单元进行运动估计时，选取位于当前帧前面的多个参考帧分别进行整像素运动及分像素运动估计，并记录每个最小编码单元的运动向量。其中较优地，步骤S4中，将计算的不同所述预测单元的所述运动同质性值进行比较，分别计算出所选取的所述运动同质性值最小和次小的两种所述预测单元的率失真代价，并选取率失真代价值最小的所述预测单元作为当前的最大编码单元的最优划分。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种基于运动同质性的自适应快速预测单元划分装置，包括划分模块、运动估计模块、存储模块、计算模块及判断模块；所述划分模块接收当前的最大编码单元，并将所述最大编码单元划分成多个最小编码单元；所述运动估计模块对所述划分模块划分的多个所述最小编码单元，分别进行运动估计；所述存储模块存储所述运动估计模块产生的多个运动向量；所述计算模块将基于所述存储模块存储的多个所述运动向量，分别计算不同种类的预测单元的运动同质性值；所述判断模块根据所述计算模块计算的不同预测单元的运动同质性值，选择最优预测单元进行编码。其中较优地，某种预测单元的运动同质性值表示为：H＝∑i≤n(Hi)其中，H表示某种预测单元的运动同质性值，n表示该种预测单元包含n个部分，Hi表示第i部分的运动同质性值，n、i均为正整数。其中较优地，所述第i部分的运动同质性值表示为：Hi＝Sx+Sy)其中，Sx表示水平向量的方差，Sy表示垂直向量的方差。其中较优地，所述水平向量的方差及所述垂直向量的方差分别表示为：并且，其中，m表示某种PU中第i部分包含m个最小编码单元，MVXm表示第m个最小编码单元的水平向量，Mx表示该种预测单元中第i部分包含的m个最小编码单元的水平向量的平均值；MVYm表示第m个最小编码单元的垂直向量，My表示该种预测单元中第i部分包含的m个最小编码单元的垂直向量的平均值,m为正整数。其中较优地，所述第i部分的运动同质性值表示为：Hi＝(Dx+Dy)其中，Dx表示水平向量的标准差，Dy表示垂直向量的标准差。本专利技术所提供的自适应快速预测单元划分方法充分利用视频图像的运动同质性，并基于运动估计的结果，对最优预测单元的划分进行快速决策。与现有技术相比较，本专利技术提前缩小了当前的最大编码单元中预测单元的选择范围，减少了预测单元的搜索量，能够有效降低视频编码的计算复杂度，提高视频编码效率，且具有编码质量高、适应性强等特点。附图说明图1为预测单元的划分示意图；图2为本专利技术所提供的自适应快速预测单元划分方法的流程图；图3为现有技术中，最大编码单元的划分示意图；图4为本专利技术所提供的自适应快速预测单元划分方法中，最小编码单元的序号示意图；图5为本专利技术所提供的自适应快速预测单元划分方法中，当前参考帧的前向多参考帧预测的示意图；图6为本专利技术所提供的自适应快速预测单元划分装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
做进一步的详细说明。本专利技术所提供的基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法充分利用视频图像的运动同质性，并基于运动估计的结果，对最优预测单元的划分自适应的进行快速决策。其中，基于块的运动估计假设块内所有像素具有相同的运动。这种假设可以满足绝大多数情况，且在视频高帧率的条件下，这种假设是合理的。反过来，如果可以获取帧内所有像素点的运动矢量，且在某个区域，区域内像素的运动矢量大小和方向均相同或相似，则可将该区域内所有像素组合成块，用块的运动矢量表示像素点的运动矢量，从而实现压缩编码的目的。如果像素间运动相似，则称像素具有“运动同质性”。使用像素的运动同质性，可以直观地解释如何进行模式选择，而由于H.265/MPEG-HEVC标准采用了基于块的预测编码，无法获得像素的运动矢量，却可获取小块的运动矢量。使用小块运动同质性选择大块模式，与像素点运动同质性模式选择原理相似。如图2所示，本专利技术所提供的自适应快速预测单元划分方法包括如下步骤：步骤S1：将当前的最大编码单元划分成多个最小编码单元；在进行Inter编码模式时，用户可以根据运算复杂度，将最大编码单元划分成多个最小编码单元。如图3所示，在本专利技术的一个实施例中，编码单元可以有64x64、32x32、16x16、8x8四种尺寸级别。通常，把64x64作为最高尺寸级别(也称最大编码单元)，把8x8作为最低尺寸级别(也称最小编码单元)。因此如图4所示，可以将尺寸为64x64的最大编码单元划分成64个尺寸为8x8的最小编码单元。步骤S2：对每个最小编码单元进行运动估计，得到运动向量；对步骤S1中的当前的最大编码单元划分的多个最小编码单元分别进行运动估计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S1：将当前的最大编码单元划分成多个最小编码单元；步骤S2：对每个最小编码单元进行运动估计，得到运动向量；步骤S3：基于所述运动向量，分别计算不同种类的预测单元的运动同质性值；步骤S4：根据计所述运动同质性值，选择最优预测单元进行编码。

【技术特征摘要】
1.一种基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S1：将当前的最大编码单元划分成多个最小编码单元；步骤S2：对每个最小编码单元进行运动估计，得到运动向量；步骤S3：基于所述运动向量，分别计算不同种类的预测单元的运动同质性值；步骤S4：根据计所述运动同质性值，选择最优预测单元进行编码。2.如权利要求1所述的基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法，其特征在于：步骤S2中，在对每个最小编码单元进行运动估计时，选取位于当前帧前面的多个参考帧分别进行整像素运动及分像素运动估计，并记录每个最小编码单元的运动向量。3.如权利要求1所述的基于运动同质性的自适应快速预测单元划分方法，其特征在于：步骤S4中，将计算的不同所述预测单元的所述运动同质性值进行比较，分别计算出所选取的所述运动同质性值最小和次小的两种所述预测单元的率失真代价，并选取率失真代价值最小的所述预测单元作为当前的最大编码单元的最优划分。4.一种基于运动同质性的自适应快速预测单元划分装置，其特征在于包括划分模块、运动估计模块、存储模块、计算模块及判断模块；所述划分模块接收当前的最大编码单元，并将所述最大编码单元划分成多个最小编码单元；所述运动估计模块对所述划分模块划分的多个所述最小编码单元分别进行运动估计；所述存储模块存储所述运动估计模块产生的多个运动向量；所述计算模块将基于所述存储模块存储的多个所述运动向量，分别计算不同种类的预测单元的运动同质性值；所述判断模块根据所述计算模块计算的不同所述预测单元的所述运动同质性值，选择最优预测单元进行编码。5.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽，宋建斌，刘慧，
申请(专利权)人：鄂尔多斯应用技术学院，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15