一种基于运动区域划分的hevc运动估计提前终止方法
【专利摘要】本发明公布了一种基于运动区域划分的HEVC运动估计提前终止方法，该方法首先利用空域相邻预测单元的运动信息，判断当前预测单元的所属运动区域（运动一致性区域或运动非一致性区域），然后对不同类型的运动区域设置不同的阈值提前终止策略将运动估计过程提前终止。本发明所提出的基于运动区域划分的HEVC运动估计提前终止方法能够在保证编码质量的前提下，显著提高编码速度。
【专利说明】—种基于运动区域划分的HEVC运动估计提前终止方法
【技术领域】
[0001]本发明属于多媒体编码领域，具体涉及一种针对HEVC视频编码标准的运动估计提前终止方法，是一种通过判断图像块所属运动区域进行运动估计提前终止的方法。
【背景技术】
[0002]随着网络技术和终端处理能力不断提高，人们对现有视频压缩标准H.264/AVC，提出了新的要求，希望能够提供:1)高清、超高清分辨率视频压缩，2) 3D视频压缩，3)移动无线视频压缩，以满足新的家庭影院、远程监控、数字广播、移动流媒体、便携摄像和医学成像等领域的应用。为此，JCT-VC (Joint Collaborative Team on Video Coding)于 2013 年I月正式发布新一代视频编码标准HEVC (High Efficiency Video Coding)。
[0003]HEVC的目标是在H.264/AVC high profile的基础上，通过采用多种先进的编码技术，使其压缩效率提高一倍，即在保证相同视频图像质量的前提下，视频流的码率减少50%。但是编码性能的提升是以增加计算复杂度为代价的，HEVC目前难以在实时性场合应用，因此如何在保证HEVC的编码性能的前提下，降低其编码计算复杂度并能实用化应用，成为目前一个重要的研究方向。
[0004]HEVC引入了灵活的层次型编码数据结构，包括编码单元(Coding Unit，⑶)、预测单兀(Prediction Unit,PU)和变换单兀(Transform Unit,TU)。编码树单兀(Coding TreeUnit，CTU)与H.264/AVC宏块类似，编码树单元以四叉树递归的方式划分成子节点，四叉树中每一个节点代表一个编码单元。编码单元大小从64X64到8X8，一个编码单元在帧间编码中支持7种分割模式，将编码单元分成若干预测单元。每个预测单元需进行运动估计过程，对于一个64X 64的编码树单元共进行1105次运动估计过程。同时，HEVC在运动估计过程引入了两项新技术:1)先进运动向量预测技术(Advanced Motion Vector Prediction,AMVP)，相对于现有视频编码标准H.264/AVC的运动向量预测技术增加了时域预测和空域候选运动向量的个数，使得预测的准确度更高，但是同时运动向量预测的时间复杂度也相应提高；2)新的分数像素插值滤波器，亮度分量的分数像素插值滤波器由H.264/AVC的6抽头滤波器改进为8抽头滤波器，色度分量的分数像素插值滤波器由H.264/AVC的2抽头滤波器改进为4抽头滤波器，新的插值滤波器有效提高了编码性能，但同时计算复杂度也相应增加。HEVC的运动估计过程计算复杂度大幅度增加，因此对运动估计过程进行优化很有必要。目前利用阈值判断提前终止运动估计过程的方法，对所有预测单元一视同仁，其代价分布没有明显规律，因此难以取到准确的阈值，导致算法性能较差。为此，本发明对当前预测单元进行分类，使得代价分布呈现不同的规律，并采取不同的阈值提前终止运动估计过程。
[0005]本发明首先判断当前预测单元的所属运动区域，然后对不同的区域采用自适应的阈值，提前终止运动估计过程，在保证编码性能的前提下，有效减少了运动估计过程的时间
复杂度。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种基于运动区域划分的HEVC运动估计提前终止方法，该方法首先利用空域相邻预测单元的运动信息，判断当前预测单元的所属运动区域(运动一致性区域或运动非一致性区域)，然后对不同类型的运动区域采用不同的提前终止策略，自适应的提前终止全部或部分运动估计过程。实验证明本方法能够在保证编码性能的前提下，有效地减少编码时间。
[0007]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0008]一种基于运动区域划分的HEVC运动估计提前终止方法，该方法的步骤如下:
[0009]步骤(I)、对当前预测单元，获得其空域相邻预测单元的运动信息，并判断当前预测单元属于运动一致性区域还是运动非一致性区域；
[0010]步骤(2)、若当前预测单元属于运动一致性区域，则计算阈值Tl，并据此阈值判断是否提前终止当前预测单元的运动估计过程；
[0011]步骤(3)、若当前预测单元属于运动非一致性区域，则计算阈值T2，并据此阈值判断是否提前终止当前预测单元的运动估计过程；
[0012]步骤(4)、获取HEVC中先进运动向量预测技术(Advanced Motion VectorPre-diction, AMVP)预测的运动向量MVP和运动估计过程得到的运动向量MV,若当前预测单元满足MV=MVP,则更新相关参数值。
[0013]所述步骤(I)具体包括如下步骤:
[0014]步骤(11)、获得当前预测单元左边已编码的预测单元A的运动向量MVa，获取方法同AMVP过程一致；
[0015]步骤(12)、获得当前预测单元上边已编码的预测单元B的运动向量MVb，获取方法同AMVP过程一致；
[0016]步骤(13)、若MVa = MVb，当前预测单元被确定为运动一致性区域；否则，当前预测单元被确定为运动非一致性区域。
[0017]所述步骤(2)具体包括如下步骤:
[0018]步骤(2 I )、 计算 阈值 T I 的参 数
【权利要求】
1.一种基于运动区域划分的HEVC运动估计提前终止方法，其特征在于:该方法的步骤如下: 步骤(I)、对当前预测单元，获得其空域相邻预测单元的运动信息，并判断当前预测单元属于运动一致性区域还是运动非一致性区域； 步骤(2)、若当前预测单元属于运动一致性区域，则计算阈值Tl，并据此阈值判断是否提前终止当前预测单元的运动估计过程； 步骤(3)、若当前预测单元属于运动非一致性区域，则计算阈值T2，并据此阈值判断是否提前终止当前预测单元的运动估计过程； 步骤(4)、获取HEVC中先进运动向量预测技术(Advanced Motion VectorPre-diction, AMVP)预测的运动向量MVP和运动估计过程得到的运动向量MV,若当前预测单元满足MV=MVP,则更新相关参数值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(I)具体包括如下步骤: 步骤(11)、获得当前预测单元左边已编码的预测单元A的运动向量MVa，获取方法同AMVP过程一致； 步骤(12)、获得当前预测 单元上边已编码的预测单元B的运动向量MVb，获取方法同AMVP过程一致； 步骤(13)、若MVa = MVb,当前预测单元被确定为运动一致性区域；否则，当前预测单元被确定为运动非一致性区域。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)具体包括如下步骤: 步骤(2 I )、 计算 阈值 T I 的参 数
SATD AVGn.,,, +SUM SATDSATD_AVGcurrent =——=hunter+ 1:—— 其中 SATD_AVG_.是前一帧中SATD_AVGmt的值，作为当前帧SATD_AVG—初值，若前一帧为I帧，则置为O ;SUM_SATDcurrent是当前帧满足MV = MVP时，SATD归一化后的累加和，编码一帧前置为O ;COunter为当前帧中已出现MV = MVP的次数，编码一帧前置为O ; 步骤(22)、计算运动一致性区域阈值Tl，Tl = 1.1 X SATD_AVGcurrent ； 步骤(23)、如果当前预测单元MVP对应的SATD值小于Tl阈值，则跳过当前预测单元的运动估计过程；否则仅跳过整像素点的运动估计过程。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤(3)具体包括如下步骤: 步骤(31)、同步骤(21)，计算得到阈值T2的参数SATD-AVGeumnt ； 步骤(32)、计算运动非一致性区域阈值T2，T2 = 0.8XSATD_AVGcurrent ； 步骤(33)、如果当前预测单元MVP对应的SATD值小于T2阈值，则跳过运动估计过程；否则进行完整的运动估计过程。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(4)具体包括如下步骤: 步骤(41)、获取AMVP预测的运动向量MVP和运动估计过程得到的运动向量MV ； 步骤(42)、如果当前预测单元满足条件MV=MVP,则更新参数counter = counter+1,
^ 丁D
'urreni=SUM — SA TDcilirent + ;，其中SATD是当前预测单元在运动
width χ height估计过程之后得到的SAT D值，width和height分别代表当前预测单元的宽度和高度。
【文档编号】H04N7/26GK103475883SQ201310446835
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】樊锐, 张永飞, 李波, 王海波 申请人:北京航空航天大学