基于支持向量基的HEVC帧内编码方法与流程

本发明涉及图像通信领域中的视频编码帧内模式技术问题，具体涉及一种基于支持向量基的HEVC帧内编码方法。

背景技术：

近年来，随着视频业务的飞速发展，人们对观看高清视频的需求也越来越高，目前主流的视频压缩编码标准H.264已经不能适应高数据量下的高清视频传输。在这种趋势下，新一代视频压缩编码标准HEVC应运而生。HEVC最主要的目标是在压缩效率上获得显著提高的同时减少50％左右的码率，但也由此带来了计算复杂度的提高。因此，如何在保证视频编码质量的同时降低编码的计算复杂度成为了视频编码领域研究的热点。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于支持向量基的HEVC帧内编码方法，主要是根据基于支持向量基的分类原理，对传入的视频帧进行编码单元划分，减少原始高性能视频编码帧内预测编码框架的计算复杂度。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于支持向量基的HEVC帧内编码方法，所述的方法包括以下步骤：

步骤一、按照编码顺序传入视频帧，判断当前编码帧是否为第一帧，若不是第一帧，则直接跳转到步骤四，否则直接进行HEVC标准的四叉树递归划分；

步骤二、统计不同编码深度下的特征值，组成训练样本；

步骤三、第一帧编码结束后，根据统计得到的训练样本对支持向量基分类器进行训练；

若得到不同深度下的判别向量，跳转到步骤六；

步骤四、对当前编码块提取特征值，用训练样本得到的支持向量基分类器对特征值进行分类，确定编码深度；

步骤五、根据步骤四确定的编码深度，进行该编码深度下的正常编码；

步骤六、若视频序列全部编码结束，则结束，否则重新跳转到步骤一。

更进一步的技术方案是所述支持向量基分类器的特征属性是编码块的灰度共生矩阵特征值。

更进一步的技术方案是所述特征值中选取能量、对比度、逆差矩、熵值和自相关性作为支持向量基分类器准备工作阶段的特征属性。

更进一步的技术方案是所述步骤四包括：将支持向量基分类器与HEVC标准编码框架进行结合步骤。

更进一步的技术方案是所述步骤二包括：对第一帧视频序列进行正常编码，得到训练样本。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果之一是：本发明能在保持降低计算复杂度的基础上，不额外增加硬件实现成本。视频编码技术很多情况下最终均要嵌入硬件设备，因此，对于改进方法的代码运算代价和所需要的数据存储硬件代价要求均较高。在硬件所需的存储器方面，由于本发明方法主要是根据支持向量基分类器进行CU划分的提前预判，本发明方法并未带来额外的数据存储要求，因此，若将本发明方法应用于硬件设备，对硬件设备的制造不会增加额外的成本，同时还能节省功耗。

附图说明

图1为本发明一个实施例的方法流程图。

图2为本发明一个实施例中采用的分类器分类示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1和图2所示，根据本发明的一个实施例，本实施例公开一种基于支持向量基的HEVC帧内编码方法，主要是根据基于支持向量基的分类原理，对传入的视频帧进行编码单元划分，减少原始高性能视频编码帧内预测编码框架的计算复杂度。

HEVC中采用灵活的四叉树分割机制,一帧图片被划分成若干互不重叠的LCU,并且针对每个LCU在进行编码时都采用四叉树划分机制,每一次划分都将当前CU划分成4个同等大小的CU,依次重复划分操作,直到CU尺寸达到最小(8×8)。这种灵活的块结构划分能够更好的适应高清视频,在背景区域纹理比较平坦的时候,通常CU趋向于划分为大的尺寸,相反对于纹理细节较多的部分,为了更好的进行编码CU往往选用小尺寸,这样的操作能够在保证视频质量的前提下高压缩率。

由于纹理是由灰度分布在空间位置上反复出现而形成的，因而在图像空间中相隔某距离的两象素之间会存在一定的灰度关系，即图像中灰度的空间相关特性。灰度共生矩阵就是一种通过研究灰度的空间相关特性来描述纹理的常用方法。

本实施例在灰度共生矩阵的特征值中选取能量、对比度、逆差矩、熵值和自相关性作为支持向量基分类器准备工作阶段的特征属性。

具体的，本实施例基于支持向量基的HEVC帧内编码方法包括如下步骤：

步骤一判断当前编码帧是否为第一帧，若不是第一帧，则直接跳转到步骤四，否则直接进行HEVC标准的四叉树递归划分；

步骤二统计不同编码深度下的特征值，组成训练样本；

步骤三第一帧编码结束后，根据统计得到的训练样本对支持向量基分类器进行训练，得到不同深度下的判别向量，跳转到步骤六；

步骤四对当前编码块提取特征值，用训练样本得到的支持向量基分类器对特征值进行分类，确定编码深度；

步骤五根据步骤四确定的编码深度，进行该编码深度下的正常编码，不必进行深度递归划分；

步骤六若视频序列全部编码结束，则结束，否则重新跳转到步骤一。

本发明的快速帧内编码方法，可以与HM15.0标准的帧内编码方法比较，比较过程如下：

1、同时打开两个方法的程序并设置好相同的配置文件，参考软件选择HM15.0，量化步长(QP)值分别取22、27、32、37。本发明将与HEVC视频编码标准的参考软件算法HM15.0的方法进行比较。并对其三种视频编码性能：峰值信噪比(PSNR)、比特率以及编码时间(其中PSNR体现视频的客观视频质量，视频编码时间体现编码的计算复杂度)，进行比较分析，比较性能的差距用以下三个指标进行评价：

ΔP(Y)=P(Y)_intra-p(Y)_hm15.0

其中，ΔPSNR表示本发明的方法与HM15.0标准方法峰值信噪比的差值，ΔBR表示本发明的方法与HM15.0标准方法比特率差值的百分率，ΔT表示本发明的方法与HM15.0标准方法时间差值的百分率。

2、输入2个相同的视频序列；

3、分别对2个相同的视频序列进行视频编码；

4、利用HM15.0标准方法对视频序列在HEVC方式下进行视频编码；

5、利用本发明方法对视频序列在HEVC方式下进行视频编码；

本实施例在上述的配置条件下，针对一般的测试序列都能够保证在码率和率失真代价波动很小的情况下，达到节省编码时间的效果。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。