基于帧色度信息分析的编码方法、系统和设备技术方案

本发明专利技术公开了一种基于帧色度信息分析的编码方法，通过根据编码器编码模式和当前编码帧的类型，以及当前编码帧是否为场景切换帧对当前编码帧进行编码，在当前编码帧是场景切换帧时，对当前编码帧所处的当前场景进行色度信息缺失片段标识及色度信息缺失片段编码，针对当前场景被标识为色度信息缺失片段、非色度信息缺失片段和单色度信息缺失片段，对当前编码帧进行相应的编码，在当前编码帧为非场景切换帧时，根据当前场景的色度信息缺失片段标识情况，对当前编码帧进行编码。本发明专利技术还公开了一种基于帧色度信息分析的编码方法系统和设备。本发明专利技术达到减少编码树单元在后续率失真优化过程中的计算量，同时使率失真性能基本不变。同时使率失真性能基本不变。同时使率失真性能基本不变。

【技术实现步骤摘要】
基于帧色度信息分析的编码方法、系统和设备


[0001]本专利技术涉及视频编码领域，尤其涉及一种基于帧色度信息分析的编码方法
、
系统
、
设备和计算机存储介质
。

技术介绍

[0002]随着视频编解码技术的发展，视频编解码标准
VVC(Versatile Video Coding)
引入了许多新的编码技术
。
其中
VVC
中的交叉分量线性模型
(CCLM)
预测模式
,
其通过重构的亮度值来预测色度值，压缩了同一像素点各分量间的信息冗余度，进一步提升了视频编解码的率失真性能
。
这样，
VVC
的色度帧内预测模式扩展为8个
(5
个常规预测模式和3个
CCLM
模式
)。
新增的编码技术和扩展的预测方向，在提升编码器压缩性能的同时，也不可避免的带来了计算量的激增，从而影响编码器实用阶段的时效性
。
其中，现实片源中具有黑白场景的视频片段，由于此类场景色度信息缺失，如果采用常规的帧内预测编码方法，对每一个编码树单元逐一进行全模式率失真决策，不仅会造成计算量的极大浪费，而且对色度率失真性能的提升毫无帮助
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种方法
、
系统
、
设备和计算机存储介质，旨在解决算力浪费
、
色度率失真性能不高的技术问题
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于帧色度信息分析的编码方法，所述基于帧色度信息分析的编码方法包括以下步骤：
[0005]S1
：根据编码器编码模式和当前编码帧的类型，判定所述当前编码帧是否为场景切换帧；
[0006]S2
：若所述当前编码帧是所述场景切换帧，则对所述当前编码帧所处的当前场景，进行色度信息缺失片段标识及色度信息缺失片段编码：
[0007]若所述当前场景被标识为色度信息缺失片段，则将所述当前编码帧的所有编码树单元的
UV
色度预测模式简化为一个，对当前编码树单元的亮度及色度编码树块进行帧内预测编码；
[0008]若所述当前场景被标识为非色度信息缺失片段，则通过交叉分量帧内预测模式对所述当前编码帧进行编码；
[0009]若所述当前场景被标识为单色度信息缺失片段，则将缺失的色度信息的预测模式简化为一个，对非缺失的另一个色度信息采用交叉分量帧内预测决策方法，对所述当前编码帧进行编码；
[0010]S3
：若所述当前编码帧为非场景切换帧，则根据所述当前场景的色度信息缺失片段标识情况，对所述当前编码帧进行编码
。
[0011]可选地，所述根据编码器编码模式和当前编码帧的类型，判定所述当前编码帧是否为场景切换帧的步骤包括：
[0012]若所述当前编码帧为
I
帧且所述编码器开启自适应
I
帧编码模式，或者所述当前编码帧为第一个编码帧，则所述当前编码帧为场景切换帧；否则，
[0013]若
(
所述当前编码帧为非
I
帧且所述编码器开启自适应
I
帧编码模式
)
或者
(
所述当前编码帧的前一个编码帧为
I
帧
)
，则所述当前编码帧为非场景切换帧；
[0014]否则，获取所述当前场景的场景静态区域，将所述当前编码帧的前一编码帧的所有
Skip
编码树单元划入所述场景静态区域，计算所述场景静态区域共同位置变化度，根据所述场景静态区域共同位置变化度判断所述当前编码帧是否发生场景切换
。
[0015]可选地，所述根据所述场景静态区域共同位置变化度判断所述当前编码帧是否发生场景切换的步骤包括：
[0016]计算场景静态区域共同位置变化度：
[0017][0018]其中，
Y
kk
(i,j)、
分别表示场景静态区域的第
kk
个编码树单元其亮度编码树块第
i
行第
j
列的像素值
、
当前编码帧中与
Y
kk
(i,j)
具有相同位置的编码树单元其亮度编码树块第
i
行第
j
列的像素值；
std、sum
分别表示求均方差和对关系表达式值求和
(
关系表达式值，当关系成立则值为1，不成立则值为
0)
；
num_static
表示场景静态区域包含的编码树单元数量；
Thres1为变化度门限阈值；
[0019]若
num_change>Thres2，则所述当前编码帧为场景切换帧，即发生场景切换；
[0020]否则，所述当前编码帧为为非场景切换帧，即未发生场景切换；
[0021]其中，
Thres2为场景切换门限阈值
。
[0022]可选地，所述进行色度信息缺失片段标识的步骤包括：
[0023]S201
：划分色度信息缺失检测区域：
[0024]Ω
b
＝
{CTU
m,n
|(n
＝1且
3≤m≤M
‑
2)
或
(n
＝
N
且
3≤m≤M
‑
2)}
[0025]∪{CTU
m,n
|N/2
‑
2≤n≤N/2+2
且
M/2
‑
2≤m≤M/2+2}
，
[0026]CTU
m,n
为所述当前编码帧第
m
行第
n
列的编码树单元，
1≤m≤M,1≤n≤N
中
M、N
分别表示所述当前编码帧包含的编码树单元的行数
、
列数；
[0027]S202
：根据所述色度信息缺失检测区域计算所述当前编码帧的
uv
色度信息缺失标识符：
[0028]若
mean(abs(U
m,n
(i,j)
‑
128)|CTU
m,n
∈
Ω
b
)<Thres3成立，则
chroma_u
被赋值为1，若不成立，则赋值为0，
[0029]若
mean(abs(V
m,n
(i,j)
‑
128)|CTU
m,n
∈
Ω
b
)&lt本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于帧色度信息分析的编码方法，其特征在于，所述基于帧色度信息分析的编码方法包括以下步骤：
S1
：根据编码器编码模式和当前编码帧的类型，判定所述当前编码帧是否为场景切换帧；
S2
：若所述当前编码帧是所述场景切换帧，则对所述当前编码帧所处的当前场景，进行色度信息缺失片段标识及色度信息缺失片段编码：若所述当前场景被标识为色度信息缺失片段，则将所述当前编码帧的所有编码树单元的
UV
色度预测模式简化为一个，对当前编码树单元的亮度及色度编码树块进行帧内预测编码；若所述当前场景被标识为非色度信息缺失片段，则通过交叉分量帧内预测模式对所述当前编码帧进行编码；若所述当前场景被标识为单色度信息缺失片段，则将缺失的色度信息的预测模式简化为一个，对非缺失的另一个色度信息采用交叉分量帧内预测决策方法，对所述当前编码帧进行编码；
S3
：若所述当前编码帧为非场景切换帧，则根据所述当前场景的色度信息缺失片段标识情况，对所述当前编码帧进行编码
。2.
如权利要求1所述的基于帧色度信息分析的编码方法，其特征在于，所述根据编码器编码模式和当前编码帧的类型，判定所述当前编码帧是否为场景切换帧的步骤包括：若
(
所述当前编码帧为
I
帧且所述编码器开启自适应
I
帧编码模式
)
，或者
(
所述当前编码帧为第一个编码帧
)
，则所述当前编码帧为场景切换帧；若
(
所述当前编码帧为非
I
帧且所述编码器开启自适应
I
帧编码模式
)
或者
(
所述当前编码帧的前一个编码帧为
I
帧
)
，则所述当前编码帧为非场景切换帧；否则，获取所述当前场景的场景静态区域，将所述当前编码帧的前一编码帧的所有
Skip
编码树单元划入所述场景静态区域，计算所述场景静态区域共同位置变化度，根据所述场景静态区域共同位置变化度判断所述当前编码帧是否发生场景切换
。3.
如权利要求2所述的基于帧色度信息分析的编码方法，其特征在于，所述根据所述场景静态区域共同位置变化度判断所述当前编码帧是否发生场景切换的步骤包括：计算场景静态区域共同位置变化度：其中，
Y
kk
(i,j)、
分别表示场景静态区域的第
kk
个编码树单元其亮度编码树块第
i
行第
j
列的像素值
、
当前编码帧中与
Y
kk
(i,j)
具有相同位置的编码树单元其亮度编码树块第
i
行第
j
列的像素值；
std、sum
分别表示求均方差和对关系表达式值求和
(
关系表达式值，当关系成立则值为1，不成立则值为
0)
；
num_static
表示场景静态区域包含的编码树单元数量；
Thres1为变化度门限阈值；若
num_change>Thres2，则所述当前编码帧为场景切换帧，即发生场景切换；否则，所述当前编码帧为为非场景切换帧，即未发生场景切换；其中，
Thres2为场景切换门限阈值
。4.
如权利要求1所述的基于帧色度信息分析的编码方法，其特征在于，所述进行色度信
息缺失片段标识的步骤包括：
S201
：划分色度信息缺失检测区域：
Ω
b
＝
{CTU
m,n
|(n
＝1且
3≤m≤M
‑
2)
或
(n
＝
N
且
3≤m≤M
‑
2)}∪{CTU
m,n
|N/2
‑
2≤n≤N/2+2
且
M/2
‑
2≤m≤M/2+2}
，
CTU
m,n
为所述当前编码帧第
m
行第
n
列的编码树单元，
1≤m≤M,1≤n≤N
中
M、N
分别表示所述当前编码帧包含的编码树单元的行数
、
列数；
S202
：根据所述色度信息缺失检测区域计算所述当前编码帧的
uv
色度信息缺失标识符：若
mean(abs(U
m,n
(i,j)
‑
128)|CTU
m,n
∈
Ω
b
)<Thres3成立，则
chroma_u
被赋值为1，若不成立，则赋值为0，若
mean(abs(V
m,n
(i,j)
‑
128)|CTU
m,n
∈
Ω
b
)<Thres3成立，则
chroma_v
被赋值为1，若不成立，则赋值为0，
U
m,n
(i,j)、V
m,n
(i,j)
分别为
CTU
m,n
的
U
色度编码树块第
i
行第
j
列像素值
、V
色度编码树块第
i
行第
j
列像素值；
chroma_u、chroma_v
分别为所述当前编码帧
u
色度信息缺失标识符
、v
色度信息缺失标识符；
abs、mean
分别表示求绝对值
、
求均值；
Thres3表示第三判定阈值；若得到
chroma_u+chroma_v
＝2，则标识所述当前场景为色度信息缺失片段；若得到
chroma_u+chroma_v
＝0，则标识所述当前场景为非色度信息缺失片段；若得到
chroma_u+chroma_v
＝1，则标识所述当前场景为单色度信息缺失片段
。5.
如权利要求1所述的基于帧色度信息分析的编码方法，其特征在于，所述若所述当前场景被标识为非色度信息缺失片段，则通过交叉分量帧内预测模式对所述当前编码帧进行编码的步骤包括：
S220
：初始化当前编码树单元为所述当前编码帧的第一个待编码树单元；
S221
：筛选出可进入到所述当前编码树单元色度编码树块的率失真决策阶段的预测模式：对所述当前编码树单元的亮度编码树块进行下采样，使所述亮度编...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪婷，
申请(专利权)人：熵函数深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：