一种视频编码方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种视频编码方法，所述方法包括：将目标帧的当前编码单元划分为相同大小的至少两个分块；分别计算所述至少两个分块中两两分块之间的相似度；根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行帧内预测模式筛选，并根据帧内预测模式筛选结果进行预测模式选择；根据所述预测模式选择结果对所述编码单元进行编码。本发明实施例还公开了一种视频编码装置。采用本发明，可以有效减少帧内预测模式选择次数，从而显著地提高视频编码速度。
【专利说明】一种视频编码方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种视频编码领域，尤其涉及一种视频编码过程中的预测模式选择方 法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着多媒体技术的迅速发展，现代计算机技术特别是海量数据存储与传输技术的 成熟，视频作为一种主要的媒体类型在人们的生活、教育、娱乐等方面日益成为不可或缺的 信息载体。在现有的视频压缩编码技术中，为了获得更高的压缩效率，开始采用将编码、预 测、变换的基本单元的相互独立的编码方式，预测单元和变换单元可以等于或小于编码单 元，通过该三个基本单元的分离，有利于各自功能达到最优效果，进而获得更高的压缩效 率，例如HEVC (High Efficient Video Coding，高性能视频编码）标准。但是，灵活多样的 CU (Coding Unit，编码单兀）、PU (Prediction Unit，预测单兀）、TU( transform Unit，变换 单元）模式组合，给编码器的模式选择带来了极大的运算负担。为了得到最优编码模式，在 视频编码过程中需要在帧间预测模式与帧内预测模式选择，而对于帧内预测，经常需要进 行MXM和NXN的预测编码及其对应的变换编码，其中MXM和NXN分另IJ为可选的预测单 元大小，Μ大于N并且不大于CU的宽度，由于帧内预测模式的计算量非常大，导致极大的增 加了预测模式选择的运算复杂度。
【发明内容】
[0003] 本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种视频编码方法和装置，可减少 帧内预测模式的选择次数。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种视频编码方法，所述方法包 括：
[0005] 将目标帧的当前编码单元划分为相同大小的至少两个分块；
[0006] 分别计算所述至少两个分块中两两分块之间的相似度；
[0007] 根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行帧内预测模式筛选，并根据 帧内预测模式筛选结果进行预测模式选择；
[0008] 根据所述预测模式选择结果对所述编码单元进行编码。
[0009] 相应地，本发明实施例还提供了一种视频编码装置，所述视频编码装置包括：
[0010] 预测划分模块，用于将目标帧的当前的编码单元划分为相同大小的至少两个分 块；
[0011] 相似度计算模块，用于分别计算所述至少两个分块中两两分块之间的相似度；
[0012] 预测模式选择模块，用于根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行帧 内预测模式筛选，并根据帧内预测模式筛选结果进行预测模式选择；
[0013] 编码模块，用于根据所述预测模式选择结果对所述编码单元进行编码。
[0014] 本发明实施例通过判断编码单元划分得到的至少两个分块的两两相似性实现合 理的跳过帧内预测模式选择，可在基本不降低编码质量的前提下，减少80%以上帧内预测 模式选择次数，从而显著地提高视频编码速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1是本发明实施例中的一种视频编码方法的流程示意图；
[0017] 图2是本发明实施例中的预测模式选择方法的详细流程示意图；
[0018] 图3是本发明实施例中的一种视频编码装置的结构示意图；
[0019] 图4是本发明实施例的视频编码装置中预测模式选择模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021] 图1是本发明实施例中的一种视频编码方法的流程示意图，如图所示本发明的视 频编码方法至少可以包括：
[0022] S101，将目标帧的当前编码单元划分为相同大小的至少两个分块。
[0023] 具体实现中，以2NX2N大小的编码单元为例，可以将该编码单元划分为2个或2 个以上的相同大小的分块，如划分成2个则得到两个2NXN的分块，划分成4个则得到4个 NXN的分块，以此类推。
[0024] S102,分别计算所述至少两个分块中两两分块之间的相似度。
[0025] 具体实现中，可以采用残差参数表示所述至少两个分块中两两分块之间的相似 度，所述残差参数可以包括HAD(Hadamard absolute difference:哈达马变换的差异和）、 SAD (Sum of Absolute Difference:绝对误差和）、SATD (Sum of Absolute Transformed Difference:经过变换的绝对值误差和）以及MAD (Mean Absolute Difference:平均绝对 差值）中的任一种。
[0026] S103,根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行帧内预测模式筛选， 并根据帧内预测模式筛选结果进行预测模式选择。
[0027] 具体的，根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行帧内预测模式筛选 可以包括：根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度判断所述编码单元中划分得到 的分块之间内容差别是否较大，若差别较大、内容不平滑则表示当前编码单元不适合做大 尺寸的帧内预测，进而还可以根据述至少两个分块中两两分块之间的相似度判断所述编码 单元中划分得到的分块之间的内容变化是否较为平缓，若是则表示当前编码单元无需进一 步划分，可跳过小尺寸的帧内预测。进一步的，若帧内预测模式筛选的结果判断所述编码 单元不需要进行其中一个或部分的帧内预测，则可以在所剩的可选帧内预测模式和帧间预 测模式之内进行模式选择，直到确认最优的预测模式；若帧内预测模式筛选的结果判断所 述编码单元不需要进行所有帧内预测模式选择，则可以直接为该编码单元选择帧间预测模 式。
[0028] S104,根据所述预测模式选择结果对所述编码单元进行编码，即根据S103选择的 预测模式对应的预测结果进行后续的变换、量化以及编码处理过程。
[0029] 图2是本发明实施例中的帧内预测模式筛选方法的详细流程示意图，通过具体示 例说明本发明的帧内预测模式筛选方式，本实施例中的编码单元设为2NX2N，经过划分得 到4个NXN的分块，记该4个分块分别为A、B、C以及D。如图所示本发明实施例中的帧内 预测模式筛选过程可以包括：
[0030] S201，获取所述至少两个分块中两两分块之间的相似度。具体实现中，本发明实施 例中可以采用残差参数表示所述至少两个分块中两两分块之间的相似度，由于HAD是经过 哈达马变换的残差绝对值之和，比直接计算残差之和更能反映两个图像块之间相似度，且 运算复杂度很低，以此本实施例中以此为示例，分别计算A与B、C与D、A与C以及B与D之 间的HAD并求和记为sumHAD，用以表示划分得到的4个分块中两两分块之间的相似度。
[0031] S202,判断目标帧为非I帧并且两两分块之间的相似度满足第一预设条件。具体 的，若目标帧为I帧，可以默认当前编码单元需要进行所有帧内预测模式的模式选择或默 认需要进行包括预设帧内预测模式的模式选择，例如默认I帧中的编码单元需要进行MXM 的帧内预测并进行后续的预测模式选择，N<M< 2N ;若目标帧为非I帧，例如P帧或B帧， 则进一步判断当前编码单元中两两分块之间的相似度是否满足第一预设条件。本发明实施 例中的视频巾贞序列分成多个连续的图像组（Group of Pictures, G0P)进行编码，每个图像 组中包含至少一个只采用帧内编码的I帧以及至少一个非I帧，I帧（I frame)被称为内 部画面（intra picture)或关键巾贞，I巾贞通常是每个G0P的第一个巾贞，非I巾贞可以包括P中贞 (predictive-frame，前向预测编码巾贞)和B巾贞（bi-directional interpolated prediction frame，双向预测内插编码帧)，P帧和B帧可采用帧内编码和帧间编码两种方式，P帧只有前 向预测模式，即只能以视频序列中按播放顺序排在当前帧之前的I帧作为参考帧进行预测 编码，而B帧有前向、后向和双向预测模式。进而所述第一预设条件可以为根据两两分块之 间的相似度判断分块之间的内容是否差别较大需满足的条件，本实施例中采用sumHAD表 示划分得到的4个分块中两两分块之间的相似度，进而可以预先根据设定的量化参数以及 所述编码单元的大小即2NX2N确定第一预设阈值，本实施例中假设确定得到第一预设阈 值为1，若计算得到的sumHAD大于第一预设阈值1，则判断当前编码单元中两两分块之间的 相似度满足第一预设条件，即表示当前编码单元中划分得到的分块之间的内容差别较大， 进而执行S203,否则执行S204。
[0032] S203,确定不选择帧内MX Μ预测模式。
[0033] 具体的，若S201判断目标帧为非I帧并且两两分块之间的相似度满足第一预设条 件，则表示非I帧中的当前编码单元中划分得到的分块之间的内容差别较大，可以确认不 选择大尺寸的帧内预测模式，本实施例中为确认当前编码单元不选择ΜΧΜ的帧内预测，Μ 为可选的预测单元的尺寸大小，Ν < Μ彡2Ν。
[0034] S204,进行ΜΧΜ帧内预测。
[0035] S205,判断两两分块之间的相似度是否满足第二预设条件。所述第二预设条件可 以为根据两两分块之间的相似度判断分块之间的内容变化是否较为平缓需满足的条件，具 体实现中，本实施例采用sumHAD表示所述4分块中两两分块之间的相似度，进而可以预先 根据设定的量化参数以及所述编码单元的大小即2NX2N确定第二预设阈值，本实施例中 假设确定得到第二预设阈值为2,若计算得到的sumHAD小于第二预设阈值2,则判断当前编 码单元中两两分块之间的相似度满足第二预设条件，表示当前编码单元中划分得到的分块 之间的内容变化较为平缓。进而若判断目标帧为非I帧并且两两分块之间的相似度满足第 一预设条件，则执行S205,否则执行S206。
[0036] S206,确定不选择帧内NXN预测模式。
[0037] 具体的，若S205判断两两分块之间的相似度满足第二预设条件，则表示非I帧中 的当前编码单元中划分得到的分块之间的内容变化较为平缓，可以确认不需进行更小单元 的帧内预测，本实施例中即可以跳过帧内NXN预测模式选择。若之前流程执行的是S203， 即确定不选择帧内MXM预测模式并且确定不选择帧内NXN预测模式，这时可以选择帧间 编码模式对当前编码单元进行后续编码处理；若之前流程执行的是S204,即确定不选择帧 内NXN预测模式但需要进行帧内MXM预测模式选择，则可以在MXM帧内预测模式和帧间 预测模式中进一步进行模式选择。
[0038] S207，进行N X N帧内预测。
[0039] 具体的，若之前流程执行的是S203,即确定不选择帧内MXM预测模式，则后续可 以在NXN帧内预测模式和帧间预测模式中进一步进行模式选择；而若之前流程执行的是 S204,即确定需要进行帧内MXM和NXN预测模式选择，则可以在上述两种帧内预测模式中 确定最优帧内预测模式，再与帧间预测模式中进一步进行模式选择，以最终确认对当前编 码单元选择的预测模式。
[0040] 图3是本发明实施例中的一种视频编码装置的结构示意图，如图所示本发明实施 例的视频编码装置可以至少包括：
[0041] 预测划分模块310,用于将目标帧的当前的编码单元划分为相同大小的至少两个 分块。具体实现中，以2NX2N大小的编码单元为例，预测划分模块310可以将该编码单元 划分为2个或2个以上的相同大小的分块，如划分成2个则得到两个2NXN的分块，划分成 4个则得到4个NXN的分块，以此类推。
[0042] 相似度计算模块320,用于分别计算所述至少两个分块中两两分块之间的相似度。 具体实现中，可以采用残差参数表示所述至少两个分块中两两分块之间的相似度，所述残 差参数可以包括HAD(Hadamard absolute difference:哈达马变换的差异和）、SAD(Sum of Absolute Difference:绝对误差和）、SATD (Sum of Absolute Transformed Difference: 经过变换的绝对值误差和）以及MAD (Mean Absolute Difference:平均绝对差值）中的任 一种。由于HAD是经过哈达马变换的残差绝对值之和，比直接计算残差之和更能反映两个 图像块之间相似度，且运算复杂度很低，以此本实施例中以此为示例，相似度计算模块320 可以分别计算A与B、C与D、A与C以及B与D之间的HAD并求和记为sumHAD，用以表示划 分得到的4个分块中两两分块之间的相似度。
[0043] 预测模式选择模块330,用于根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进 行帧内预测模式筛选，并根据帧内预测模式筛选结果进行预测模式选择。具体实现中，预测 模式选择模块330可以根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度判断所述编码单 元中划分得到的分块之间内容差别是否较大，若差别较大、内容不平滑则表示当前编码单 元不适合做大尺寸的帧内预测，如帧内ΜX Μ帧内预测，其中ΜX Μ为可选的预测单元的尺寸 大小，Μ大于Ν并且不大于编码单元的宽度即2Ν，其中ΝΧΝ为划分得到的分块的大小；进 而预测模式选择模块330还可以根据述至少两个分块中两两分块之间的相似度判断所述 编码单元中划分得到的分块之间的内容变化是否较为平缓，若是则表示当前编码单元无需 进一步划分，可确认跳过小尺寸的帧内预测，如帧内ΝΧΝ预测。进一步的，预测模式选择模 块330若根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度得到的帧内预测模式筛选结果 为判断所述编码单元不需要进行其中一个或部分的帧内预测模式选择，则预测模式选择模 块330可以在所剩的可选帧内预测模式和帧间预测模式之内进行模式选择，直到确认最优 的预测模式；若根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度得到的帧内预测模式筛选 结果判断所述编码单元不需要进行所有帧内预测模式选择，则预测模式选择模块330可以 直接为该编码单元选择帧间预测模式。
[0044] 进一步，本发明实施例中的预测模式选择模块330如图4所示可以包括：第一判断 单元331、第二判断单元332以及阈值确定单元333,其中：
[0045] 第一判断单元331用于判断所述至少两个分块中两两分块之间的相似度是否满 足第一预设条件，若是则所述预测模式选择模块不选择帧内ΜΧΜ预测模式，其中Μ为大于 Ν并且不大于所述编码单元的宽度的自然数，本实施例编码单元宽度即为2Ν，Ν < Μ彡2Ν。 具体实现中，所述第一预设条件可以为根据两两分块之间的相似度判断分块之间的内容是 否差别较大需满足的条件，本实施例中采用计算得到的sumHAD表示划分得到的4个分块中 两两分块之间的相似度，进而可以判断计算得到的sumHAD是否大于第一预设阈值，若是则 判断当前编码单元中两两分块之间的相似度满足第一预设条件，即表示当前编码单元中划 分得到的分块之间的内容差别较大，预测模式选择模块330从而可以确认不选择大尺寸的 帧内预测，本实施例中为确认当前编码单元不选择MXM的帧内预测，Ν < Μ < 2N。
[0046] 第二判断单元332,用于判断所述至少两个分块中两两分块之间的相似度是否满 足第二预设条件，若是则所述预测模式选择模块不选择帧内ΝΧΝ预测模式。具体的，所述 第二预设条件可以为根据两两分块之间的相似度判断分块之间的内容变化是否较为平缓 需满足的条件，本实施例采用计算得到的sumHAD表示所述4分块中两两分块之间的相似 度，若计算得到的sumHAD小于第二预设阈值，则判断当前编码单元中两两分块之间的相似 度满足第二预设条件，表示当前编码单元中划分得到的分块之间的内容变化较为平缓。进 而若判断目标帧为非I帧并且两两分块之间的相似度满足第二预设条件，预测模式选择模 块330从而可以确认不需进行更小单元的帧内预测，即可以跳过帧内NXN预测模式选择。
[0047] 阈值确定单元333,用于根据预先设定的量化参数以及所述编码单元的大小确定 所述第一预设阈值和/或第二预设阈值。
[0048] 编码模块340,用于根据所述预测模式选择结果对所述编码单元进行编码。，即根 据预测模式选择模块330确认的预测模式对应的预测结果进行后续的变换、量化以及编码 处理过程。
[0049] 可选的，本发明实施例中的视频编码装置进一步还可以包括：
[0050] 非I帧确认模块350,用于判断所述目标帧是否为非I巾贞，所述预测模式选择模块 330根据非I帧确认模块的判断结果以及所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行 预测模式选择。具体实现中，具体的，若目标帧为I帧，所述预测模式选择模块330可以默 认当前编码单元需要进行所有帧内预测模式的模式选择或默认需要进行包括预设帧内预 测模式的模式选择，例如默认I帧中的编码单元需要进行MXM的帧内预测并进行后续的预 测模式选择；若目标巾贞为非I巾贞，例如P巾贞或B巾贞，则所述预测模式选择模块330中的第一 判断单元331进一步判断当前编码单元中两两分块之间的相似度是否满足第一预设条件， 若当前帧为非I帧并且当前编码单元中两两分块之间的相似度是否满足第一预设条件则 可以确认不选择ΜXΜ的帧内预测。
[0051] 本发明实施例通过判断编码单元划分得到的至少两个分块的两两相似性实现合 理的跳过帧内预测模式选择，可在基本不降低编码质量的前提下，减少80%以上帧内预测 模式选择次数，从而显著地提高视频编码速度。
[0052] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OMly Memory, ROM)或随机存储记忆体（RaMdom Access Memory，RAM)等。
[0053] 以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范 围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1. 一种视频编码方法，其特征在于，所述方法包括： 将目标帧的当前编码单元划分为相同大小的至少两个分块； 分别计算所述至少两个分块中两两分块之间的相似度； 根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行帧内预测模式筛选，并根据帧内 预测模式筛选结果进行预测模式选择； 根据所述预测模式选择结果对所述编码单元进行编码。
2. 如权利要求1所述的视频编码方法，其特征在于，所述根据所述至少两个分块中两 两分块之间的相似度进行帧内预测模式筛选之前还包括： 确认所述目标帧为非I帧。
3. 如权利要求1所述的视频编码方法，其特征在于，所述分块大小为NXN，N为自然数， 所述根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行帧内预测模式筛选包括： 判断所述至少两个分块中两两分块之间的相似度是否满足第一预设条件，若是则不选 择帧内MXM预测模式，其中Μ为大于N并且不大于所述编码单元的宽度的自然数；和/或 判断所述至少两个分块中两两分块之间的相似度是否满足第二预设条件，若是则不选 择帧内NXΝ预测模式。
4. 如权利要求3所述的视频编码方法，其特征在于，所述第一预设条件包括：所述至少 两个分块中两两分块之间的残差参数大于第一预设阈值； 所述第二预设条件包括：所述至少两个分块中两两分块之间的残差参数小于第二预设 阈值，其中所述第二预设阈值大于第一预设阈值。
5. 如权利要求4所述的视频编码方法，其特征在于，所述方法还包括： 根据预先设定的量化参数以及所述编码单元的大小确定所述第一预设阈值和/或第 二预设阈值。
6. 如权利要求3?5中任一项所述的视频编码方法，其特征在于，所述根据帧内预测模 式筛选结果进行预测模式选择包括： 若不选择帧内MXM预测模式并且不选择帧内NXN预测模式，则选择帧间编码模式。
7. -种视频编码装置，其特征在于，所述视频编码装置包括： 预测划分模块，用于将目标帧的当前的编码单元划分为相同大小的至少两个分块； 相似度计算模块，用于分别计算所述至少两个分块中两两分块之间的相似度； 预测模式选择模块，用于根据所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行帧内预 测模式筛选，并根据帧内预测模式筛选结果进行预测模式选择； 编码模块，用于根据所述预测模式选择结果对所述编码单元进行编码。
8. 如权利要求7所述的视频编码装置，其特征在于，所述视频编码装置还包括： 非I帧确认模块，用于判断所述目标帧是否为非I帧，所述预测模式选择模块根据非 I帧确认模块的判断结果以及所述至少两个分块中两两分块之间的相似度进行帧内预测模 式筛选。
9. 如权利要求7所述的视频编码装置，其特征在于，所述分块大小为NXN，N为自然数， 所述预测模式选择模块包括： 第一判断单元，用于判断所述至少两个分块中两两分块之间的相似度是否满足第一预 设条件，若是则所述预测模式选择模块不选择帧内MXM预测模式，其中Μ为大于N并且不 大于所述编码单元的宽度的自然数；和/或 第二判断单元，用于判断所述至少两个分块中两两分块之间的相似度是否满足第二预 设条件，若是则所述预测模式选择模块不选择帧内NXN预测模式。
10. 如权利要求9所述的视频编码装置，其特征在于，所述第一预设条件包括：所述至 少两个分块中两两分块之间的残差参数大于第一预设阈值； 所述第二预设条件包括：所述至少两个分块中两两分块之间的残差参数小于第二预设 阈值，其中所述第二预设阈值大于第一预设阈值。
11. 如权利要求10所述的视频编码装置，其特征在于，所述预测模式选择模块还包括： 阈值确定单元，用于根据预先设定的量化参数以及所述编码单元的大小确定所述第一 预设阈值和/或第二预设阈值。
12. 如权利要求9?11中任一项所述的视频编码过程中的预测模式选择方法，其特征 在于，所述预测模式选择模块根据帧内预测模式筛选结果进行预测模式选择具体包括： 若不选择帧内MXM预测模式并且不选择帧内NXN预测模式，则所述预测模式选择模 块选择帧间编码模式。
【文档编号】H04N19/11GK104104947SQ201310112441
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月2日 优先权日:2013年4月2日
【发明者】毛煦楠 申请人:腾讯科技（深圳）有限公司