一种HEVC帧内预测模式快速选择方法与系统技术方案

本发明专利技术提出一种HEVC帧内预测模式快速选择方法与系统。所述系统包括视频帧输入模块、视频帧截取模块、目标帧分割单元、目标帧预测单元、预测模块评估单元以及预测模式选择单元；视频帧截取模块从所述视频图像中每次截取N个连续的帧图像；目标帧分割单元根据获得多个目标帧图像；目标帧预测单元包括帧图像分割单元、帧图像预测编码单元以及帧图像变换单元。预测模式选择单元用于基于所述帧图像预测编码单元涉及的多种预测模式的性能指标值，选择符合预定条件的预测模式。所述目标帧分割单元与所述视频帧截取模块通过数据管道技术建立数据通信。本发明专利技术的技术方案能够提高HEVC帧内预测模式快速选择效率。

【技术实现步骤摘要】
一种HEVC帧内预测模式快速选择方法与系统
本专利技术属于图像和视频编码及解码
，尤其涉及一种HEVC帧内预测模式快速选择方法与系统。
技术介绍
HEVC(HIGHEFFICIENCYVIDEOCODDING)是ISO/IECMPEG和ITU-TVCEG正在规划的新一代视频编码标准。随着近十几年高清视频以及超高清的广泛流行，高清视频的巨大信息量给通信网络带来了急剧增长的数据传输压力，也给高清视频的继续发展造成了不利影响。为解决该问题，VCEG和MPEG组织组成的JCT-VC在2010年1月正式收集下一代视频编码标准的提案(CFP),并推出了新的视频编码标准，称之为高效视频编码标准(HighEfficiencyVideoCoding)。与现在标准H.264相比，HEVC能够在相同的图像质量的前提下实现编码比特率降低50％，从而能够更好地适应各种不同的网络环境，并且能够支持多核并行编解码。帧内预测是新一代视频压缩编码标准HEVC的重要部分之一，而且它是HEVC编码框架中复杂度较高的模块，难以满足实际应用的需求。因此，关于帧内预测快速算法的研究逐渐成为了国内外视频压缩编码领域的热点之一。基于四叉树的块分割技术是HEVC技术最显著的改进之一。其中编码单元分割技术是指根据图像内容进行编码单元的划分。图像纹理平坦的区域采用大尺寸进行编码以节省传输开销；图像纹理丰富的区域采用小尺寸进行编码以实现更加精确的预测。公开号为JP2011158027的专利申请是索尼提出的一种通过四叉树结构进行编码单元分割的方法；公开号为CN103780910A的专利申请是华为提出的一种视频编码中的块分割方式和最佳预测模式确定方法。申请号CN201980005125.4的中国专利技术专利申请则提出一种视频处理的方法包括对于使用帧间-帧内预测编码技术编码的视频的块和该视频的比特流表示的转换，基于块中一位置处的帧间预测值和帧内预测值的加权和来确定该位置处的预测值。加权和基于将偏移添加到基于帧间预测值和帧内预测值而获得的初始和。该偏移在执行以确定加权和的右移操作之前被添加。该方法还包括基于该确定执行该转换。申请号为CN202010339113.X的中国专利技术专利申请则提出一种VVC帧内帧间跳过方法、系统、设备及存储介质，本方法包括步骤：用除VCC以外的编码器对输入码流进行编码，得到CU块的帧内预测模式RD-cost信息和帧间预测模式的RD-cost信息；获取对应于当前CU块位置的帧内预测模式的RD-cost和帧间预测模式的RD-cost之间的差值，确定当前CU块的VCC编码的预测模式。本专利技术能够利用其他视频标准得到的CU块的帧内预测模式的RD-cost信息和帧间预测模式的RD-cost信息，精确地对VVC编码中CU块的预测模式做出预判，从而达到降低VVC的编码复杂度，提高转码效率的目的。然而，HEVC视频编码标准在H.264/AVC基础上提高了至少40％编码效率，但也大大提高了编码器的算法复杂度。复杂度的提高显著增加了HEVC整体算法的实现成本，这使得系统的设计变得特别复杂。这其中的问题包括：帧间预测的搜索范围扩大，进一步提高了运动估计的计算复杂度；帧间预测时使用多参考帧，使得计算复杂度与参考帧数目线性增加。也就是说，HEVC虽然引入了很多先进的编码技术以提高其编码效率，但编码效率的提高是以过高的计算复杂度为代价的。因此，如何在保证HEVC编码效率基本不变的前提下，尽可能地降低编码复杂度提高帧间预测模式的选择效率依然是一个亟待解决的技术问题
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种HEVC帧内预测模式快速选择方法与系统。所述系统包括视频帧输入模块、视频帧截取模块、目标帧分割单元、目标帧预测单元、预测模块评估单元以及预测模式选择单元；视频帧截取模块从所述视频图像中每次截取N个连续的帧图像；目标帧分割单元根据获得多个目标帧图像；目标帧预测单元包括帧图像分割单元、帧图像预测编码单元以及帧图像变换单元。预测模式选择单元用于基于所述帧图像预测编码单元涉及的多种预测模式的性能指标值，选择符合预定条件的预测模式。所述目标帧分割单元与所述视频帧截取模块通过数据管道技术建立数据通信。本专利技术的技术方案能够提高HEVC帧内预测模式快速选择效率。具体而言，在本专利技术的第一个方面，提供一种HEVC帧内预测模式快速选择系统，所述系统包括视频帧输入模块、视频帧截取模块、目标帧分割单元、目标帧预测单元、预测模块评估单元以及预测模式选择单元；所述视频帧输入模块用于输入至少一个视频图像；作为改进之一，所述视频帧截取模块，用于从所述视频图像中每次截取N个连续的帧图像，并将每个所述N个连续帧图像作为一组待处理帧，其中3≤N≤MaxN，MaxN为可调节的正整数；在上述改进基础上，所述目标帧分割单元与所述视频帧截取模块连接，用于根据所述视频帧截取模块获得的多组待处理帧获得多个目标帧图像，其中，从每一组所述待处理帧中获得M个目标帧图像，1≤M≤N；所述目标帧预测单元包括帧图像分割单元、帧图像预测编码单元以及帧图像变换单元；所述帧图像分割单元与所述目标帧分割单元连接，用于对所述目标帧图像进行编码分割，获得多个互不重叠的最大编码单元；所述帧图像预测编码单元用于将所述最大编码单元进行循环分割划分，直至获得最小编码单元；所述帧图像变换单元用于对所述最小编码单元执行DCT编码，将残量信息进行变换以减少冗余；所述预测模块评估单元用于评估所述帧图像预测编码单元提供多种的预测模式的性能指标值；所述预测模式选择单元用于基于所述多种的预测模式的性能指标值，选择符合预定条件的预测模式。作为再一个改进之一，所述目标帧分割单元包括多个并行接收待处理帧数据的通信进程，所述目标帧分割单元与所述视频帧截取模块通过数据管道技术建立数据通信。更具体的，作为改进的关键技术手段之一，所述目标帧分割单元包括多个并行接收待处理帧数据的通信进程；所述多个并行的通信进程之间的至少两个相邻进程通过数据管道连接。作为再一个改进之一，所述系统还包括评估反馈模块与视频帧截取调节模块；所述视频帧截取调节模块用于调节所述视频帧截取模块的参数MaxN的大小；所述评估反馈模块连接所述预测模块评估单元与所述视频帧截取调节模块，根据所述预测模块评估单元评估得出的所述多种预测模式的多个率失真代价值，生成评估反馈参数发送至所述视频帧截取调节模块；所述视频帧截取调节模块根据所述评估反馈参数调节所述视频帧截取模块的参数MaxN的大小。在本专利技术的第二个方面，提供一种HEVC帧内预测模式快速选择方法，所述方法包括如下步骤：S801：获取输入的视频图像；S802：从所述视频图像中每次截取N个连续的帧图像，获得多个待处理帧组FrameGroupi＝{Framei,Framei+1,…Framei+N-1}；其中Framei,Framei+1,…Framei+N-1为N个连续的帧图像；S803：多个并行进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种HEVC帧内预测模式快速选择系统，所述系统包括视频帧输入模块、视频帧截取模块、目标帧分割单元、目标帧预测单元、预测模块评估单元以及预测模式选择单元；/n所述视频帧输入模块用于输入至少一个视频图像；/n其特征在于：/n所述视频帧截取模块，用于从所述视频图像中每次截取N个连续的帧图像，并将每个所述N个连续帧图像作为一组待处理帧，其中3≤N≤MaxN，MaxN为可调节的正整数；/n所述目标帧分割单元与所述视频帧截取模块连接，用于根据所述视频帧截取模块获得的多组待处理帧获得多个目标帧图像，其中，从每一组所述待处理帧中获得M个目标帧图像，1≤M≤N；/n所述目标帧预测单元包括帧图像分割单元、帧图像预测编码单元以及帧图像变换单元；/n所述帧图像分割单元与所述目标帧分割单元连接，用于对所述目标帧图像进行编码分割，获得多个互不重叠的最大编码单元；/n所述帧图像预测编码单元用于将所述最大编码单元进行循环分割划分，直至获得最小编码单元；/n所述帧图像变换单元用于对所述最小编码单元执行DCT编码，将残量信息进行变换以减少冗余；/n所述预测模块评估单元用于评估所述帧图像预测编码单元提供的多种预测模式的性能指标值；/n所述预测模式选择单元用于基于所述多种的预测模式的性能指标值，选择符合预定条件的预测模式。/n...

【技术特征摘要】
1.一种HEVC帧内预测模式快速选择系统，所述系统包括视频帧输入模块、视频帧截取模块、目标帧分割单元、目标帧预测单元、预测模块评估单元以及预测模式选择单元；
所述视频帧输入模块用于输入至少一个视频图像；
其特征在于：
所述视频帧截取模块，用于从所述视频图像中每次截取N个连续的帧图像，并将每个所述N个连续帧图像作为一组待处理帧，其中3≤N≤MaxN，MaxN为可调节的正整数；
所述目标帧分割单元与所述视频帧截取模块连接，用于根据所述视频帧截取模块获得的多组待处理帧获得多个目标帧图像，其中，从每一组所述待处理帧中获得M个目标帧图像，1≤M≤N；
所述目标帧预测单元包括帧图像分割单元、帧图像预测编码单元以及帧图像变换单元；
所述帧图像分割单元与所述目标帧分割单元连接，用于对所述目标帧图像进行编码分割，获得多个互不重叠的最大编码单元；
所述帧图像预测编码单元用于将所述最大编码单元进行循环分割划分，直至获得最小编码单元；
所述帧图像变换单元用于对所述最小编码单元执行DCT编码，将残量信息进行变换以减少冗余；
所述预测模块评估单元用于评估所述帧图像预测编码单元提供的多种预测模式的性能指标值；
所述预测模式选择单元用于基于所述多种的预测模式的性能指标值，选择符合预定条件的预测模式。


2.如权利要求1所述的一种HEVC帧内预测模式快速选择系统，其特征在于：
所述目标帧分割单元包括多个并行接收待处理帧数据的通信进程，所述目标帧分割单元与所述视频帧截取模块通过数据管道技术建立数据通信。


3.如权利要求1所述的一种HEVC帧内预测模式快速选择系统，其特征在于：
所述目标帧分割单元根据所述视频帧截取模块获得的多组待处理帧获得多个目标帧图像，具体包括：
对于待处理帧组FrameGroupi＝{Framei,Framei+1,…Framei+N-1}，
令k＝i，执行如下步骤：
S1：计算Framek与Framek+1的第一图像相似度；
S2：若所述相似度低于预定阈值，则将所述Framek与Framek+1均作为目标帧图像输出；
否则，令k＝k+1，返回步骤S1；
其中，Framei,Framei+1,…Framei+N-1为N个连续的帧图像。


4.如权利要求1所述的一种HEVC帧内预测模式快速选择系统，其特征在于：
所述预测模块评估单元用于评估所述帧图像预测编码单元提供多种的预测模式的性能指标值，具体包括：
评估所述多种预测模式的率失真代价值。


5.如权利要求4所述的一种HEVC帧内预测模式快速选择系统，其特征在于：
所述预测模式选择单元用于基于所述多种的预测模式的性能指标值，选择符合预定条件的预测模式，具体包括：
选择所述率失真代价值最小的预测模式作...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：广州佰锐网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44