按图像内容特征进行帧级划分的快速编解码方法技术

本发明专利技术涉及数据压缩技术领域，具体涉及一种按图像内容特征进行帧级划分的快速编解码方法。编码方法中，通过在帧级层根据图像的不同特征进行类别划分，对符合条件的类别图像可直接跳过串预测模式进行编码，在保证编码效率一致的前提下，可以降低总体编码时间；另外，当所在类别的图像不采用串预测模式编码时，编码端也无需将当前编码单元是否采用串预测模式的编码单元层级标识写入码流，与之对应的，解码时也无需解析该编码单元层级标识，编、解码时间均可缩短，编、解码效率均得以提高。

【技术实现步骤摘要】
按图像内容特征进行帧级划分的快速编解码方法
：本专利技术涉及数据压缩
，具体涉及一种按图像内容特征进行帧级划分的快速编解码方法。
技术介绍
：在全球全社会“抗疫”期间，以大规模远程办公、线上教学、远程会议等为典型代表的远程在线互动活动发挥着不可替代的作用，并对社会活动形态产生了深刻的影响。屏幕内容编码正是这些远程在线互动活动中用于屏幕共享和显示的关键技术。这些屏幕内容无处不在，将成为主要多媒体增量流源之一。屏幕内容编码技术作为解决各种应用中“云-端/边缘”、“端/边缘-端/边缘”之间数据传输瓶颈问题，以及“人-机”交互滞后感问题的决定性技术，将深刻地改变“人-人”交互和“人-机”交互，甚至“机-机”交互的方式。因此，屏幕内容编码技术研究已成为迫切的必然需求。同时，随着移动设备、智能终端/边缘设备不断渗透社会生活的各个角落，各种设备之间的交互日趋重要。除了传统的图像失真和编码效率两个重要因素之外，与图像编解码计算复杂度直接相关的“编解码时间”和“电池续航能力”也日益成为非常重要的因素。目前，最新的国际视频编码VVC(VersatileVideoCoding)标准比HEVC(HighEfficiencyVideoCoding)标准的编码效率提高了约25％(AI配置)，但编码复杂度却增加了约26倍。如此高的复杂度对移动、智能终端/边缘设备上的屏幕内容编码应用而言是无法承受的。因此，亟需探索“低复杂度兼高编码效率”的屏幕内容编码技术。屏幕内容是将屏幕内容看成可含部分自然图像内容区域的，且比自然图像更具普遍性的图像。屏幕内容体现出与自然图像不同的特征，主要包括：具有各种大小和形状的重复图样、非连续色调区域中编码单元内颜色数目比较少和其他若干特征(如具有尖锐、变化剧烈的内容、无噪声等)。在现有的混合编码框架中，对不同特征的图像内容的编码块，采用日益增多的不同预测模式进行编码，即对图像中的各编码单元，依次采用各种预测模式进行预编码，并计算出各模式获得的率失真值，从中选择率失真值最小的模式作为编码单元的最佳模式进行编码。最新的VVC标准和我国AVS3(thethirdgenerationofAudioVideoCodingStandard)标准及之前的版本或扩展版标准中，各种预测模式主要包括帧内预测模式、帧间预测模式、帧内块复制(IntraBlockCopy，IBC)、Palette模式、串匹配(也称为串预测)模式等。如VVC标准除了传统的帧内预测模式，还出现了其他的帧内预测模式。IBC算法是在由当前帧重建区域(当前CTU和左边CTU)一部分构成的搜索范围内，采用有限种固定大小(如4x8，8x4，8x8，16x4等)的块匹配。Palette模式用一个Palette来保存当前CU或者最近CU的代表性颜色。串预测模式以像素为单位，按照某种匹配顺序与规则，搜索最优参考串，最终将CU划分成一个或多个参考串，和/或一个或多个未匹配像素。不同的预测模式对于不同的图像内容具有不可替代的作用，一般而言，帧内预测模式和帧间预测模式对于摄像机产生的连续色调区域，如自然图像非常有效；而IBC算法、Palette模式、串预测模式对于含计算机产生的非连续色调区域，包括文本、图形、图标、图表等的屏幕图像非常有效。事实上，IBC算法和Palette模式是串预测模式的特例。一幅图像也称一帧图像，一帧图像划分为最大编码单元，最大编码单元划分为一个或多个编码单元，由编码树决定。不同的预测模式对于不同特征的图像内容作用不同。串预测模式对非连续区域的屏幕图像非常有效，但是对于含非连续区域成分较少的内容图像几乎没有任何作用。现有的对含串预测模式的编码算法中，一方面，对于所有的图像内容都会尝试串预测模式预编码的方法，这样不仅对提升编码效率没有任何帮助，反而增加了编码的时间；另一方面，无论图像中是否有编码单元选中串预测模式，都需要将当前编码单元是否采用串预测模式的编码单元层级标识写入码流，与之对应的，解码器也需要解析该串预测模式编码单元层级标识。因此，现有的编、解码方式都存在着编、解码时间长和效率有待提升的问题。有鉴于此，本案由此而生。
技术实现思路
：本专利技术分别公开一种编码方法和解码方法，在图像(帧级)层次，采用预设的划分规则对不同特征的图像内容进行分类，根据划分的类别自适应地对图像内容进行串预测模式/非串预测模式的编解码，可以提高编解码效率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术公开的编码方法采用如下技术方案：按图像内容特征进行帧级划分的快速编码方法，内容包括：步骤1：在图像层次，采用预设划分规则对图像内容特征进行分类，将图像内容分为类别一和类别二；步骤2：根据图像内容分类结果，设置当前图像的串预测模式帧级标识信息，并将该串预测模式帧级标识信息写入码流；如果图像被划分为类别一，则将该图像的串预测模式帧级标识设置为“真”，如果图像被划分为类别二，则将该图像的串预测模式帧级标识设置为“假”；步骤3：判断当前图像的串预测模式帧级标识的设置结果：若串预测模式帧级标识设置为“假”，图像中的所有编码单元直接采用非串预测模式进行预编码，而并不采用串预测模式进行预编码，然后将当前编码单元非串预测模式标识以及非串预测模式的编码信息写入码流；若串预测模式帧级标识设置为“真”，则对整幅图像中的每个编码单元重复执行以下操作，直至所有的编码单元编码完毕：采用串预测模式以及非串预测模式进行预编码；然后判断当前编码单元率失真最小的模式是否为串预测模式：如果当前编码单元率失真最小的模式为串预测模式，则将当前编码单元串预测模式标识设置为“真”并写入码流，将当前编码单元串预测模式的编码信息也写入码流；如果当前编码单元率失真最小的模式为非串预测模式，则将当前编码单元串预测模式标识设置为“假”并写入码流，将当前编码单元非串预测模式标识以及非串预测模式的编码信息也写入码流。进一步，所述非串预测模式采用以下模式之一或者多种任意组合使用：帧内预测模式；帧间预测模式；IBC模式；Palette模式。进一步，所述步骤1中的预设划分规则采用以下规则之一或者将其组合使用：(1)具有相同哈希值i的像素总数Numhashvalue＝i满足预设条件A划分为类别一，否则划分为类别二；(2)相邻哈希值的像素总数Numhashvalue＝i和Numhashvalue＝i+1之间满足预设条件B划分为类别一，否则划分为类别二。进一步，所述预设条件A采用以下方式之一或者多种任意组合使用：大于固定阈值；等于固定阈值；大于非固定阈值；等于非固定阈值；预设条件B采用以下方式之一或者多种任意组合使用：(1)相邻哈希值的像素总数中数值较小者与较大者之间的差值绝对值大于某一固定阈值；(2)相邻哈希值的像素总数中数值较小者与较大者之间的差值绝对值大于某一非固定阈值。进一步，所述哈希值计算时，采用以下方式之一或者多种任意组合使用：(1)对不同采样格式的像素采用不同的哈希值计算方式；(2)对不同采样格式的像素采用相同的哈希值计算方式；(3)对不同比特数的像素采用不同的哈希本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.按图像内容特征进行帧级划分的快速编码方法，其特征在于：内容包括：/n步骤1：在图像层次，采用预设划分规则对图像内容特征进行分类，将图像内容分为类别一和类别二；/n步骤2：根据图像内容分类结果，设置当前图像的串预测模式帧级标识信息，并将该串预测模式帧级标识信息写入码流；如果图像被划分为类别一，则将该图像的串预测模式帧级标识设置为“真”，如果图像被划分为类别二，则将该图像的串预测模式帧级标识设置为“假”；/n步骤3：判断当前图像的串预测模式帧级标识的设置结果：/n若串预测模式帧级标识设置为“假”，图像中的所有编码单元直接采用非串预测模式进行预编码，而并不采用串预测模式进行预编码，然后将当前编码单元非串预测模式标识以及非串预测模式的编码信息写入码流；/n若串预测模式帧级标识设置为“真”，则对整幅图像中的每个编码单元重复执行以下操作，直至所有的编码单元编码完毕：采用串预测模式以及非串预测模式进行预编码；然后判断当前编码单元率失真最小的模式是否为串预测模式：如果当前编码单元率失真最小的模式为串预测模式，则将当前编码单元串预测模式标识设置为“真”并写入码流，将当前编码单元串预测模式的编码信息也写入码流；如果当前编码单元率失真最小的模式为非串预测模式，则将当前编码单元串预测模式标识设置为“假”并写入码流，将当前编码单元非串预测模式标识以及非串预测模式的编码信息也写入码流。/n...

【技术特征摘要】
1.按图像内容特征进行帧级划分的快速编码方法，其特征在于：内容包括：
步骤1：在图像层次，采用预设划分规则对图像内容特征进行分类，将图像内容分为类别一和类别二；
步骤2：根据图像内容分类结果，设置当前图像的串预测模式帧级标识信息，并将该串预测模式帧级标识信息写入码流；如果图像被划分为类别一，则将该图像的串预测模式帧级标识设置为“真”，如果图像被划分为类别二，则将该图像的串预测模式帧级标识设置为“假”；
步骤3：判断当前图像的串预测模式帧级标识的设置结果：
若串预测模式帧级标识设置为“假”，图像中的所有编码单元直接采用非串预测模式进行预编码，而并不采用串预测模式进行预编码，然后将当前编码单元非串预测模式标识以及非串预测模式的编码信息写入码流；
若串预测模式帧级标识设置为“真”，则对整幅图像中的每个编码单元重复执行以下操作，直至所有的编码单元编码完毕：采用串预测模式以及非串预测模式进行预编码；然后判断当前编码单元率失真最小的模式是否为串预测模式：如果当前编码单元率失真最小的模式为串预测模式，则将当前编码单元串预测模式标识设置为“真”并写入码流，将当前编码单元串预测模式的编码信息也写入码流；如果当前编码单元率失真最小的模式为非串预测模式，则将当前编码单元串预测模式标识设置为“假”并写入码流，将当前编码单元非串预测模式标识以及非串预测模式的编码信息也写入码流。


2.根据权利要求1所述的按图像内容特征进行帧级划分的快速编码方法，其特征在于：所述非串预测模式采用以下模式之一或者多种任意组合使用：帧内预测模式；帧间预测模式；IBC模式；Palette模式。


3.根据权利要求1所述的按图像内容特征进行帧级划分的快速编码方法，其特征在于：所述步骤1中的预设划分规则采用以下规则之一或者将其组合使用：(1)具有相同哈希值i的像素总数Numhashvalue＝i满足预设条件A划分为类别一，否则划分为类别二；(2)相邻哈希值的像素总数Numhashvalue＝i和Numhashvalue＝i+1之间满足预设条件B划分为类别一，否则划分为类别二。


4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利平，周青阳，林涛，周开伦，胡珂立，沈士根，屠昂燕，唐剑平，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33