一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法与系统，涉及图像处理技术领域，包括步骤：基于Merge模式获取运动矢量候选列表；根据预设选取规则选取运动矢量候选列表中的初始运动矢量；以初始运动矢量为基准进行起点的设置，并以正六边形为框架进行运动矢量搜索方向扩展；以起点为原点，根据扩展后的各搜索方向进行步长范围缩小下的运动矢量搜索；根据搜索获得的运动矢量集进行最小率失真准则下的率失真代价计算；选取率失真代价最小的运动矢量作为当前预测单元的最佳预测运动矢量。本发明专利技术在现有技术的基础MMVD技术中的搜索方向基于正六边形框架扩展为6个，能够更好预测物体运动信息，获得更优的编码效果。获得更优的编码效果。获得更优的编码效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法与系统


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法与系统。

技术介绍

[0002]H.266/VVC是由ITU
‑
T视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC运动图像专家组（MPEG）共同协作，历经近4年完善，于2020年7月联合敲定的最新国际视频编码标准。随着视频分辨率的提高，VVC作为最先进的视频编码标准，与其前身高效视频编码（HEVC）标准相比，相同画质情况下，VVC可以节省50%左右编码码率。为提高帧间预测的准确性，VVC的帧间模式不仅对原本的Merge模式做了优化扩展调整，而且增添了一些在之前视频编码标准中没有出现过的帧间预测工具，如扩展的Merge模式（Extended merge prediction）、仿射运动补偿预测（Affine motion compensated prediction），双向光流技术（Bi
‑
directional optical flow）和带运动矢量差的合并模式（Merge mode with MVD，MMVD）等。但是，这些新提出的工具仍有许多不完善地方。
[0003]现如今，随着科技的发展、物体运动复杂化，设备移动灵活性不断增加，物体能够进行运动的方向也逐渐增多，仅针对上下左右四个方向上的平移预测已经很难准确预测大多数物体运动的情况，故此需要设计一种新型能预测更多物体运动特性的方向模型来进行优化。

技术实现思路

[0004]为了更好的适应视频变化的需求，同时避免码率的增加，本专利技术提出了一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法，包括步骤：S1：基于Merge模式获取运动矢量候选列表；S2：根据预设选取规则选取运动矢量候选列表中的初始运动矢量；S3：以初始运动矢量为基准进行起点的设置，并以正六边形为框架进行运动矢量搜索方向扩展；S4：以起点为原点，根据扩展后的各搜索方向进行步长范围缩小下的运动矢量搜索；S5：根据搜索获得的运动矢量集进行最小率失真准则下的率失真代价计算；S6：选取率失真代价最小的运动矢量作为当前预测单元的最佳预测运动矢量。
[0005]进一步地，所述S3步骤中，起点为初始运动矢量在当前帧间图像的前一帧方向和后一帧方向的指向位置。
[0006]进一步地，所述S3步骤中，正六边形为水平方向上的正六边形，起点为正六边形的中心点。
[0007]进一步地，所述S3步骤中，扩展后的搜索方向为正六边形中心点与正六边形上各角点的连线方向。
[0008]进一步地，所述S4步骤中，运动矢量搜索是在初始像素大小到预设像素大小的步长范围内，进行步长2倍数递增的运动矢量搜索。
[0009]本专利技术还提出了一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测系统，包括：初始选取单元，用于基于Merge模式获取运动矢量候选列表，并根据预设选取规则选取运动矢量候选列表中的初始运动矢量；方向扩展单元，用于以初始运动矢量为基准进行起点的设置，并以正六边形为框架进行运动矢量搜索方向扩展；矢量搜索单元，用于以起点为原点，根据扩展后的各搜索方向进行步长范围缩小下的运动矢量搜索；率失真计算单元，用于根据搜索获得的运动矢量集进行最小率失真准则下的率失真代价计算；矢量选取单元，用于选取率失真代价最小的运动矢量作为当前预测单元的最佳预测运动矢量。
[0010]进一步地，所述方向扩展单元中，起点为初始运动矢量在当前帧间图像的前一帧方向和后一帧方向的指向位置。
[0011]进一步地，所述方向扩展单元中，正六边形为水平方向上的正六边形，起点为正六边形的中心点。
[0012]进一步地，所述方向扩展单元中，扩展后的搜索方向为正六边形中心点与正六边形上各角点的连线方向。
[0013]进一步地，所述矢量搜索单元中，运动矢量搜索是在初始像素大小到预设像素大小的步长范围内，进行步长2倍数递增的运动矢量搜索。
[0014]与现有技术相比，本专利技术至少含有以下有益效果：（1）本专利技术所述的一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法与系统，在现有技术的基础上将MMVD技术中的搜索方向从4个扩展为6个，从而使之能够更好预测物体运动信息，以此来获得更优的编码效果；（2）在对搜索方向进行扩增的同时，通过步长搜索范围的缩减，降低由于方向扩增导致运动矢量搜索获得过多运动矢量引起的编码码率上升；（3）采用水平方向下的正六边形作为方向扩增的框架，保留了原十字模型水平方向运动预测的基础上，通过搜索方向的扩增进一步提高了相对垂直方向运动更剧烈的水平方向上的预测性能。
附图说明
[0015]图1为一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法的步骤图；图2为一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测系统的结构图；图3为水平方向上正六边形运动矢量搜索方向示意图；图4为垂直方向上正六边形运动矢量搜索方向示意图。
具体实施方式
[0016]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，
但本专利技术并不限于这些实施例。
[0017]实施例一HEVC编码标准中首次提出了名为Merge的帧间预测技术。通过为当前的预测单元（PU）块建立一个大小为5的运动矢量（MV）候选列表，利用空域和时域上运动矢量的相关性，对空域相临编码块和时域相临编码块进行运动信息的分析，获取候选运动矢量，继而进行帧间预测。而VVC在HEVC的基础上进行了改进，对Merge模式进行了优化。首先，扩展了运动矢量候选列表的长度，由最初的5个候选运动矢量扩展到6个候选运动矢量；然后对Merge技术做出了改进，保留了对当前与预测单元进行时域和空域相临编码块的候选运动向量选取方法，同时增加了几种新的帧间候选列表选择方式用以填补候选列表，如：基于历史信息构建MVP（HMVP）、逐对的平均MVP；最后，依旧利用最小率失真（RD）准则进行率失真代价计算，比较后选择一个最优MV作为当前PU最佳预测MV。
[0018]然而，Merge模式获得的运动信息可能不准确，因为相临编码块的运动信息可能不是待预测编码块真正的运动趋势，所以MMVD技术被提出了。MMVD技术是在VVC编码标准中第一次被提出，是编码端和解码端都归属于Merge技术的一种帧间预测技术，其与Merge模式最大的差别就在于MMVD模式需要向解码端传递MVD。同时，考虑到算法效率的问题，目前暂且最多仅使用Merge候选列表中前四个候选作为初始运动向量。在原始的MMVD技术中，取1/4像素到32像素为步长范围进行运动矢量搜索，其步长随着搜索次数的增多而以2为倍数进行递增，达到32像素时停止增加；所以原始MMVD模式具体实现过程如下：首先基于Merge模式得到运动矢量候选列表，根据编码码率要求选取一定数量的初始运动矢量，以该初始运动矢量为基准，选取其在当前帧间图像的前一帧方向和后一帧方向的指向位置作为起点；其次，在起点上下左右四个方向上（也即是十字模型）进行可变步长的搜索；最后经过运动补偿得到预测值，通过预测值计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法，其特征在于，包括步骤：S1：基于Merge模式获取运动矢量候选列表；S2：根据预设选取规则选取运动矢量候选列表中的初始运动矢量；S3：以初始运动矢量为基准进行起点的设置，并以正六边形为框架进行运动矢量搜索方向扩展；S4：以起点为原点，根据扩展后的各搜索方向进行步长范围缩小下的运动矢量搜索；S5：根据搜索获得的运动矢量集进行最小率失真准则下的率失真代价计算；S6：选取率失真代价最小的运动矢量作为当前预测单元的最佳预测运动矢量。2.如权利要求1所述的一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法，其特征在于，所述S3步骤中，起点为初始运动矢量在当前帧间图像的前一帧方向和后一帧方向的指向位置。3.如权利要求1所述的一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法，其特征在于，所述S3步骤中，正六边形为水平方向上的正六边形，起点为正六边形的中心点。4.如权利要求3所述的一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法，其特征在于，所述S3步骤中，扩展后的搜索方向为正六边形中心点与正六边形上各角点的连线方向。5.如权利要求1所述的一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测方法，其特征在于，所述S4步骤中，运动矢量搜索是在初始像素大小到预设像素大小的步长范围内，进行步长2倍数递增的运动矢量搜索。6.一种基于方向扩展的视频编码MMVD预测...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋先涛，张纪庄，郭咏梅，郭咏阳，
申请(专利权)人：康达洲际医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：