基于紋理特性的HEVC幀內預測模式的快速選擇方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種基于紋理特性的HEVC幀內預測模式的快速選擇方法及裝置，通過確定待預測單元PU的邊緣紋理圖中每個元素的紋理幅值及紋理方向，生成紋理方向統計直方圖，進而對所述PU的強紋理方向進行判定，當所述PU具有強紋理方向且與任一鄰接塊的預測模式方向匹配時，則將所述強紋理方向作為最終預測模式方向。本發明專利技術在保證編碼質量的前提下，減少了搜索次數，有效降低模式選擇的計算時間，顯著提高模式選擇速度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及視頻編解碼
，特別涉及一種基于紋理特性的HEVC幀內預測模式的快速選擇方法及裝置。
技術介紹
HEVC (High Efficiency Video Coding)協議旨在提供一種比當前 H. 264 協議壓縮率更高且計算復雜度沒有顯著增加的高分辨率視頻編解碼技術。HEVC提出了三種更加高效和富有彈性的視頻內容表示單元，包括編碼單元(coding unit,⑶)，預測單元(prediction unit, PU),以及傳輸單兀(transform unit, TU)。其中 F1U 具有最小 4X4，最大64X64五種尺寸。為了適應單元的變化以及提高預測的準確度，HEVC引入了幀內預測方法(Arbitrary Direction Intra, ADI)。該方法定義了多達35種的巾貞內預測模式，并以率失真優化(rate-distortion optimization, RDO)為準則對35種模式進行搜索,從而確定唯一的最優預測模式。由于RDO的計算非常耗時，直接對全部的35種預測模式進行RDO篩選在實現上并不可行。因此，HEVC設計了一種“先粗選后細選(Rough-to-Fine)”的模式選擇方案，方案的流程如圖I。ADI初始化根據當前I3U的大小，確定當前搜索的預測模式數為35 (Size>8X8)或18 (Size〈=8X8)。模式粗選(Rough mode decision)使用計算量相對較小的哈達馬變換,計算每種預測模式的殘差變換絕對值(Sum of absolute transformed differences, SATD),從中篩選出若干具有最小SATD值的候選模式。之后對生成的候選模式進行RDO細選(RD0mode decision),計算每個候選模式的RD0,最終確定唯一的預測方向模式。該方案的主要特點是具有較高的編碼質量。可是統計結果表明，采用“先粗選后細選”篩選策略后，在HEVC推薦的高性能模式配置和低復雜度模式配置下，幀內預測的模式選擇依然分別占用整個編碼過程78%和62%的處理時間。可以看出，過多的模式搜索量是使得模式選擇成為整個編碼系統的效率瓶頸的主要原因。因此，提高編碼效率的根本在于在保證編碼質量的前提下，盡可能地減少需要搜索的模式方向個數。
技術實現思路
(一)解決的技術問題過多的模式搜索量使得整個編碼系統的模式選擇效率低下的問題。(二)技術方案一種基于紋理特性的HEVC幀內預測模式的快速選擇方法，所述方法包括A :確定待預測單元I3U的邊緣紋理圖中每個元素的幅值及方向；B :對方向進行統計，生成紋理方向統計直方圖；C :對所述PU的強紋理方向進行判定，當所述具有強紋理方向且與任一相鄰塊的預測模式方向匹配時，則將所述強紋理方向對應的模式作為最終預測模式；所述強紋理方向為所述PU在任一方向上的幅值能量與所述紋理方向統計直方圖中所有方向總幅值的總能量的比值大于預設閾值時的方向。優選地，步驟A中利用最大匹配法確定所述邊緣紋理圖中每個元素的方向，所述最大匹配法為用定點運算完成所述方向與預測模式方向之間匹配度的運算。 優選地，所述方法進一步包括當所述包含nXn像素，則可得到大小為mXm的幅值表；其中，m=n-l。優選地，步驟B具體包括將所述邊緣紋理圖中所有方向一致的元素的幅值進行累加，通過比較各個方向的累加值，生成紋理方向統計直方圖。優選地，所述累加值最大的紋理方向為紋理主方向；生成紋理方向統計直方圖時采用相鄰方向加權投票機制；所述相鄰方向加權投票機制為邊緣紋理圖中的每個元素將自身幅值向紋理主方向投票的同時，將幅值與加權系數的乘積值投票給紋理主方向的相鄰方向。優選地，在步驟C中，當判定不存在所述強紋理方向或者當所述具有強紋理方向但與任一相鄰塊的預測模式方向不匹配時，則確定最小搜索方向集合。優選地，當紋理方向統計直方圖中非零值少于最小搜索方向個數時，則舍棄零值方向，從而得到非零值的模式；對非零值的模式計算SATD值并進行篩選，得到具有最小SATD值的候選模式。優選地，當次小SATD值與最小SATD值的比值超過預定閾值時，則所述最小SATD值對應的模式為最終預測模式。優選地，若次小SATD值與最小SATD值的比值未超過預定閾值，則對所述候選模式進行RDO計算，從而得到最終預測模式。一種基于紋理特性的HEVC幀內預測模式的快速選擇裝置，所述裝置包括紋理幅值計算與方向判定模塊，用于計算待預測單元的邊緣紋理圖中每個元素的幅值和判定所述I3U的邊緣紋理圖中每個元素的方向；紋理方向統計直方圖生成模塊，用于根據對所述方向進行統計，生成紋理方向統計直方圖；強紋理方向判定模塊，用于判定所述是否具有強紋理方向和所述強紋理方向是否與任一相鄰塊的預測模式方向匹配；當所述具有強紋理方向且與任一相鄰塊的預測模式方向匹配時，則將所述強紋理方向對應的模式作為最終預測模式； 所述強紋理方向為所述PU在任一方向上的幅值能量與所述紋理方向統計直方圖中所有方向總幅值的總能量的比值大于預設閾值時的方向。(三)有益效果本專利技術通過考察待預測單元的紋理方向分布特征，從全部的待搜索方向集合中篩選出最有可能的一個或幾個模式方向，在保證編碼質量的前提下，減少了搜索次數，有效降低模式選擇的計算時間，顯著提高模式選擇速度。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為HEVC幀內預測流程圖；圖2為本專利技術提供的基于紋理特征的快速模式選擇算法流程圖；圖3為本專利技術提供的紋理幅值計算與方向判定流程圖；圖4為本專利技術提供的紋理方向統計流程圖；圖5為本專利技術提供的強紋理方向判定流程圖；圖6為本專利技術提供的生成最小搜索方向集合流程圖；圖7為本專利技術提供的像素與紋理表元素之間的對應關系圖。具體實施例方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例I本專利技術提出了一種基于紋理特性的HEVC幀內預測模式的快速選擇方法，所述方法包括A :確定待預測單元I3U的邊緣紋理圖中每個元素的幅值及方向；B :對方向進行統計，生成紋理方向統計直方圖；C :對所述PU的強紋理方向進行判定，當所述具有強紋理方向且與任一相鄰塊的預測模式方向匹配時，則將所述強紋理方向對應的模式作為最終預測模式；所述強紋理方向為所述PU在任一方向上的幅值能量與所述紋理方向統計直方圖中所有方向總幅值的總能量的比值大于預設閾值時的方向。優選地，步驟A中利用最大匹配法確定所述邊緣紋理圖中每個元素的方向，所述最大匹配法為用定點運算完成所述方向與預測模式方向之間匹配度的運算。優選地，所述方法進一步包括當所述PU包含ηXη像素，則可得到大小為mXm的幅值表；其中，m=n-l。優選地，步驟B具體包括將所述邊緣紋理圖中所有方向一致的元素的幅值進行累加，通過比較各個方向的累加值，生成紋理方向統計直方圖。優選地，所述累加值最大的紋理方向為紋理主方向；生成紋理方向統計直方圖時采用相鄰方向加權投票機制；所述相鄰方向加權投票機制為邊緣紋理圖中的每個元本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于紋理特性的HEVC幀內預測模式的快速選擇方法，其特征在于，所述方法包括：A：確定待預測單元PU的邊緣紋理圖中每個元素的幅值及方向；B：對方向進行統計，生成紋理方向統計直方圖；C：對所述PU的強紋理方向進行判定，當所述PU具有強紋理方向且與任一相鄰塊的預測模式方向匹配時，則將所述強紋理方向對應的模式作為最終預測模式；所述強紋理方向為所述PU在任一方向上的幅值能量與所述紋理方向統計直方圖中所有方向總幅值的總能量的比值大于預設閾值時的方向。

【技術特征摘要】
1.一種基于紋理特性的HEVC幀內預測模式的快速選擇方法，其特征在于，所述方法包括 A :確定待預測單元PU的邊緣紋理圖中每個元素的幅值及方向； B :對方向進行統計，生成紋理方向統計直方圖； C :對所述的強紋理方向進行判定，當所述具有強紋理方向且與任一相鄰塊的預測模式方向匹配時，則將所述強紋理方向對應的模式作為最終預測模式； 所述強紋理方向為所述PU在任一方向上的幅值能量與所述紋理方向統計直方圖中所有方向總幅值的總能量的比值大于預設閾值時的方向。2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟A中利用最大匹配法確定所述邊緣紋理圖中每個元素的方向，所述最大匹配法為用定點運算完成所述方向與預測模式方向之間匹配度的運算。3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括當所述PU包含nXn像素，則可得到大小為mXm的幅值表；其中，m=n_l。4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟B具體包括將所述邊緣紋理圖中所有方向一致的元素的幅值進行累加，通過比較各個方向的累加值，生成紋理方向統計直方圖。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述累加值最大的紋理方向為紋理主方向； 生成紋理方向統計直方圖時采用相鄰方向加權投票機制； 所述相鄰方向加權投票機制為邊緣紋理圖中的每個元素將自身幅值向紋理主方向投票的同時，將幅值與加權系數的乘積值投票給紋理主方向的相鄰方向。6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，在步驟C中， 當判...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉振宇，陳光，汪東升，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：