一种视频图像帧内编码单元纹理分析及编码单元选择方法

摘要

本发明公开了一种视频图像帧内编码单元纹理分析及编码单元选择方法，采用第一纹理复杂度对视频图像帧内编码单元进行纹理分析，所述第一纹理复杂度为一个编码单元的全部像素点的局部范围值的方差，其中，所述局部范围值是指一个像素点的局部范围内最大像素值与最小像素值的差值，所述局部范围指该像素点四周与其相邻的其他像素点，通过比较第一纹理复杂度进行编码单元的选择。本发明的方法实行简单、快速，且在保证视频图像质量的前提下，大大缩短了编码时间。

权利要求

1.一种基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将待编码的视频图像分割为多个64×64的编码单元A(i)，其中i表示将该视频图像分割为64×64的编码单元的个数，将其中一个A(i)按照四叉树分层分割为四个32×32的编码单元B(i,j)，其中j表示将A(i)分割成四个32×32的编码单元的相应编号，j＝1，2，3，4；

S2、对于其中一个A(i)，计算其第一纹理复杂度，并计算B(i,j)的所述第一纹理复杂度，所述第一纹理复杂度为编码单元的全部像素点的局部范围值的方差，其中，所述局部范围值是指一个像素点的局部范围内最大像素值与最小像素值的差值，所述局部范围指该像素点四周与其相邻的其他像素点；

S3、比较A(i)和B(i,j)的第一纹理复杂度，当A(i)的第一纹理复杂度小于或等于四个B(i,j)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断A(i)为平滑单元，结束对A(i)的处理。

2.如权利要求1所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，其特征在于，还包括以下步骤：S4、当A(i)的第一纹理复杂度大于四个B(i,j)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断A(i)为复杂单元，进入S5；

S5、将判断为复杂单元的A(i)中的其中一个B(i,j)按照四叉树分层分割为四个16×16的编码单元C(i,j,m)，计算C(i,j,m)的所述第一纹理复杂度，其中m表示将B(i,j)分割成四个16×16的编码单元的相应编号，m＝1，2，3，4；

S6、比较B(i,j)和C(i,j,m)的第一纹理复杂度，

当B(i,j)的第一纹理复杂度小于或等于四个C(i,j,m)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断B(i,j)为平滑单元，结束对B(i,j)的处理；

当B(i,j)的第一纹理复杂度大于四个C(i,j,m)的第一纹理复杂度的最小值时，进入S7；

S7、计算B(i,j)的第二纹理复杂度，所述第二纹理复杂度为一个编码单元内全部像素点的所述局部范围值的均值与中值的差值，比较B(i,j)的第二纹理复杂度与0的大小，当其第二纹理复杂度小于或等于0时，则判断B(i,j)为平滑单元，结束对B(i,j)的处理；

否则，判断B(i,j)为复杂单元，将判断为复杂单元的B(i,j)分割为四个16×16的编码单元C(i,j,m)，进入S8；

S8、比较其中一个C(i,j,m)的第一纹理复杂度与预设阈值T的大小，

当C(i,j,m)的第一纹理复杂度小于或等于T时，判断C(i,j,m)为平滑单元，结束对C(i,j,m)的处理；

当C(i,j,m)的第一纹理复杂度大于T时，分割当前C(i,j,m)为四个8×8的编码单元。

3.如权利要求2所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，其特征在于，定义所述预设阈值T＝(QP/16)+11，其中QP为量化参数，其值为0-51之间的任意自然数。

4.如权利要求3所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，其特征在于，所述QP为22、27、32或37中的一个值。

说明书

一种视频图像帧内编码单元纹理分析及编码单元选择方法

技术领域

[0001] 本发明涉及视频编码领域，具体涉及一种视频图像帧内编码单元纹理分析及编码单元选择方法。

背景技术

[0002] 有资料显示，到2017年时，90％的网络数据将会是视频数据，这其中又将会有大部分是高清视频数据。最新的视频编码标准HEVC，提出了许多新的特性，高效的进行视频压缩。

[0003] HEVC与H.264/AVC相似的是，基于块的预测和压缩是其基础。由于视频的分辨率已经提高到了物理分辨率720p的格式甚至更高，以16×16为最大值的宏块已显得不适于描述高清视频的特征，所以HEVC提出了一种更宽的块尺寸。在HEVC中，一个编码树单元会被分成多种不同尺寸的编码单元，大小从8×8到64×64不等。由于编码单元决定最初块的大小对后面的预测单元、变换单元的一步划分都有很大影响，相对于编码单元大小为16×16，设置编码单元大小为64×64可以减少12％的比特率，HEVC相比H.264标准，其压缩效率提升了一倍以上，但其编码复杂度却增加了2至4倍，对应的编码时间也就增加了，基于这个问题，HEVC自身也配套了几个关于编码单元选择模式的算法，但是仍旧复杂度较高。

发明内容

[0004] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

[0005] 本发明还有一个目的是提供一种对视频图像帧内编码单元进行纹理分析的方法，通过局部范围值设计了反映第一纹理复杂度的方法，通过第一纹理复杂度对视频图像帧内编码单元进行纹理分析，对编码单元大小进行选择，大大减少视频编码时间。

[0006] 本发明还有一个目的是提供一种基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，通过局部范围值设计了反映第二纹理复杂度的方法，并通过第二纹理复杂度辅助第一纹理复杂度对视频图像帧内编码单元进行纹理分析，对编码单元大小进行选择，在减少编码时间的同时保证视频编码质量。

[0007] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种技术方案：

[0008] 一种对视频图像帧内编码单元进行纹理分析的方法，采用第一纹理复杂度对视频图像帧内编码单元进行纹理分析，所述第一纹理复杂度为一个编码单元的全部像素点的局部范围值的方差，其中，所述局部范围值是指一个像素点的局部范围内最大像素值与最小像素值的差值，所述局部范围指该像素点四周与其相邻的其他像素点。

[0009] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，还提供了一种技术方案：

[0010] 一种基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，包括以下步骤：

[0011] S1、将待编码的视频图像分割为多个64×64的编码单元A(i)，其中i表示将该视频图像分割为64×64的编码单元的个数，将其中一个A(i)按照四叉树分层分割为四个32×32的编码单元B(i,j)，其中j表示将A(i)分割成四个32×32的编码单元的相应编号，j＝1，2，3，4；

[0012] S2、对于其中一个A(i)，计算其第一纹理复杂度，并计算B(i,j)的所述第一纹理复杂度，所述第一纹理复杂度为编码单元的全部像素点的局部范围值的方差，其中，所述局部范围值是指一个像素点的局部范围内最大像素值与最小像素值的差值，所述局部范围指该像素点四周与其相邻的其他像素点；

[0013] S3、比较A(i)和B(i,j)的第一纹理复杂度，当A(i)的第一纹理复杂度小于或等于四个B(i,j)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断A(i)为平滑单元，结束对A(i)的处理。

[0014] 优选的是，所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，还包括以下步骤：

[0015] S4、当A(i)的第一纹理复杂度大于四个B(i,j)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断A(i)为复杂单元，进入S5；

[0016] S5、将判断为复杂单元的A(i)中的其中一个B(i,j)按照四叉树分层分割为四个16×16的编码单元C(i,j,m)，计算C(i,j,m)的所述第一纹理复杂度，其中m表示将B(i,j)分割成四个16×16的编码单元的相应编号，m＝1，2，3，4；

[0017] S6、比较B(i,j)和C(i,j,m)的第一纹理复杂度，

[0018] 当B(i,j)的第一纹理复杂度小于或等于四个C(i,j,m)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断B(i,j)为平滑单元，结束对B(i,j)的处理；

[0019] 当B(i,j)的第一纹理复杂度大于四个C(i,j,m)的第一纹理复杂度的最小值时，进入S7；

[0020] S7、计算B(i,j)的第二纹理复杂度，所述第二纹理复杂度为一个编码单元内全部像素点的所述局部范围值的均值与中值的差值，比较B(i,j)的第二纹理复杂度与0的大小，[0021] 当其第二纹理复杂度小于或等于0时，则判断B(i,j)为平滑单元，结束对B(i,j)的处理；

[0022] 否则，判断B(i,j)为复杂单元，将判断为复杂单元的B(i,j)分割为四个16×16的编码单元C(i,j,m)，进入S8；

[0023] S8、比较其中一个C(i,j,m)的第一纹理复杂度与预设阈值T的大小，[0024] 当C(i,j,m)的第一纹理复杂度小于或等于T时，判断C(i,j,m)为平滑单元，结束对C(i,j,m)的处理；

[0025] 当C(i,j,m)的第一纹理复杂度大于T时，分割当前C(i,j,m)为四个8×8的编码单元。

[0026] 优选的是，所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，定义所述预设阈值T＝(QP/16)+11，其中QP为量化参数，其值为0-51之间的任意自然数。

[0027] 优选的是，所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，所述QP为22、27、32或37中的一个值。

[0028] 本发明的有益效果如下：

[0029] 1)本发明所述的对视频图像帧内编码单元进行纹理分析的方法，通过引入局部范围值，对视频图像帧内编码单元的纹理分析，相比直接对像素点进行方差统计，方法更深入，分析方法更实用，本发明的方法计算量小，选择方法简单，能快速对编码单元进行选择，缩短编码时间；

[0030] 2)本发明所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，结合通过局部范围值设计的第一纹理复杂度和第二纹理复杂度分析视频图像帧内编码单元的纹理特征，在保证视频质量的前提下，对编码单元进行选择，编码时间相比常规的方法缩短了72.24％。

附图说明

[0031] 图1为本发明所述的局部范围值的计算方法示意图；

[0032] 图2为本发明所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法的流程示意图。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0034] 一种对视频图像帧内编码单元进行纹理分析的方法，采用第一纹理复杂度对视频图像帧内编码单元进行纹理分析，所述第一纹理复杂度为一个编码单元的全部像素点的局部范围值的方差，其中，所述局部范围值是指一个像素点的局部范围内最大像素值与最小像素值的差值，所述局部范围指该像素点四周与其相邻的其他像素点。

[0035] 如图1中所示，(a)为一个编码单元，对于(a)中的一个像素值为6的像素点，其局部范围包括像素值为1、2、3、5、7、9、10和11的像素点，故其局部范围值为最大像素值11与最小像素值1的差值，即10。

[0036] 如图1中所示，(b)为(a)对应像素点的局部范围值，(a)的所述第一纹理复杂度为(b)内所有值的方差。

[0037] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，还提供了一种技术方案：

[0038] 一种基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，包括以下步骤：

[0039] S1、将待编码的视频图像分割为多个64×64的编码单元A(i)，其中i表示将该视频图像分割为64×64的编码单元的个数，将其中一个A(i)按照四叉树分层分割为四个32×32的编码单元B(i,j)，其中j表示将A(i)分割成四个32×32的编码单元的相应编号，j＝1，2，3，4；

[0040] S2、对于其中一个A(i)，计算其第一纹理复杂度，并计算B(i,j)的所述第一纹理复杂度，所述第一纹理复杂度为编码单元的全部像素点的局部范围值的方差，其中，所述局部范围值是指一个像素点的局部范围内最大像素值与最小像素值的差值，所述局部范围指该像素点四周与其相邻的其他像素点；

[0041] S3、比较A(i)和B(i,j)的第一纹理复杂度，当A(i)的第一纹理复杂度小于或等于四个B(i,j)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断A(i)为平滑单元，结束对A(i)的处理；否则判断A(i)为复杂单元；

[0042] S4、将判断为复杂单元A(i)中的其中一个B(i,j)分割为四个16×16的编码单元C(i,j,m)，其中m表示将B(i,j)分割成四个16×16的编码单元的相应编号，m＝1，2，3，4，计算C(i,j,m)的第一纹理复杂度；

[0043] S5、比较B(i,j)和C(i,j,m)的第一纹理复杂度，当B(i,j)的第一纹理复杂度小于或等于四个C(i,j,m)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断B(i,j)为平滑单元，结束对B(i,j)的处理；否则判断B(i,j)为复杂单元，进入S6；

[0044] S6、比较判断为复杂单元的B(i,j)中的其中一个C(i,j,m)的第一纹理复杂度与预设阈值T的大小，

[0045] 当C(i,j,m)的第一纹理复杂度小于或等于T时，判断C(i,j,m)为平滑单元，结束对C(i,j,m)的处理；

[0046] 当C(i,j,m)的第一纹理复杂度大于T时，分割当前C(i,j,m)为四个8×8的编码单元。

[0047] 以上为判断一个编码单元A(i)是否分割的方法，对于其他的多个编码单元A(i)同样采用上述方法判断以做下一步选择。

[0048] 在本发明方案中，在判断A(i)是否分割为B(i,j)和在判断B(i,j)是否分割为C(i,j,m)时，均通过比较第一纹理复杂度选择编码单元，本方案的方法简单快速，能在一定程度上缩短编码时间。

[0049] 更优的，本发明基于上述方案还提供了一种技术方案：

[0050] 如图2所示，一种基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，包括以下步骤：

[0051] S1、将待编码的视频图像分割为多个64×64的编码单元A(i)，其中i表示将该视频图像分割为64×64的编码单元的个数，将其中一个A(i)按照四叉树分层分割为四个32×32的编码单元B(i,j)，其中j表示将A(i)分割成四个32×32的编码单元的相应编号，j＝1，2，3，4；

[0052] S2、对于其中一个A(i)，计算其第一纹理复杂度，并计算B(i,j)的所述第一纹理复杂度，所述第一纹理复杂度为编码单元的全部像素点的局部范围值的方差，其中，所述局部范围值是指一个像素点的局部范围内最大像素值与最小像素值的差值，所述局部范围指该像素点四周与其相邻的其他像素点；

[0053] S3、比较A(i)和B(i,j)的第一纹理复杂度，当A(i)的第一纹理复杂度小于或等于四个B(i,j)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断A(i)为平滑单元，结束对A(i)的处理；

[0054] S4、当A(i)的第一纹理复杂度大于四个B(i,j)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断A(i)为复杂单元，进入S5；

[0055] S5、将判断为复杂单元的A(i)中的其中一个B(i,j)按照四叉树分层分割为四个16×16的编码单元C(i,j,m)，计算C(i,j,m)的所述第一纹理复杂度，其中m表示将B(i,j)分割成四个16×16的编码单元的相应编号，m＝1，2，3，4；

[0056] S6、比较B(i,j)和C(i,j,m)的第一纹理复杂度，

[0057] 当B(i,j)的第一纹理复杂度小于或等于四个C(i,j,m)的第一纹理复杂度的最小值时，则判断B(i,j)为平滑单元，结束对B(i,j)的处理；

[0058] 当B(i,j)的第一纹理复杂度大于四个C(i,j,m)的第一纹理复杂度的最小值时，进入S7；

[0059] S7、计算B(i,j)的第二纹理复杂度，所述第二纹理复杂度为一个编码单元内全部像素点的所述局部范围值的均值与中值的差值，其中，中值表示局部范围值按大小顺序形成一个数列，处于中间位置的局部范围值就称为该编码单元内全部像素点的所述局部范围值的中值，均值即为平均值；

[0060] 比较B(i,j)的第二纹理复杂度与0的大小，

[0061] 当其第二纹理复杂度小于或等于0时，则判断B(i,j)为平滑单元，结束对B(i,j)的处理；

[0062] 否则，判断B(i,j)为复杂单元，将判断为复杂单元的B(i,j)分割为四个16×16的编码单元C(i,j,m)，进入S8；

[0063] S8、比较其中一个C(i,j,m)的第一纹理复杂度与预设阈值T的大小，[0064] 当C(i,j,m)的第一纹理复杂度小于或等于T时，判断C(i,j,m)为平滑单元，结束对C(i,j,m)的处理；

[0065] 当C(i,j,m)的第一纹理复杂度大于T时，分割当前C(i,j,m)为四个8×8的编码单元。

[0066] 以上为判断一个编码单元A(i)是否分割的方法，对于其他的多个编码单元A(i)同样采用上述方法判断以做下一步选择。

[0067] 本发明方案在判断A(i)是否分割为B(i,j)时，仅使用第一复杂度进行比较，因为本身64×64的编码单元A(i)太大，编码单元选择越大，那么失真就越大，所以当其第一纹理复杂度大于其分割出的B(i,j)的第一纹理复杂度的最小值时，选择往中间的深度来考虑，直接选择分割A(i)，这样即能节省编码时间，同时也能提高码率；

[0068] 而在判断B(i,j)是否分割为C(i,j,m)时，当B(i,j)的第一纹理复杂度大于其分割出的C(i,j,m)的第一纹理复杂度的最小值时，引入第二纹理复杂度，将B(i,j)的第二纹理复杂度与0比较，当其小于或等于0时，直接选择B(i,j)进行编码，因为B(i,j)尺寸适中，第二纹理复杂度小于或等于0说明B(i,j)的纹理复杂度较小，选择B(i,j)时，失真度在可接受的范围内，尽可能减少不必要的分割，从而进一步缩短编码时间。

[0069] 所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，定义所述预设阈值T＝(QP/16)+11，其中QP为量化参数，其值为0-51之间的任意自然数。QP在0-51之间时，峰值信噪比PSNR大于32dB，随着QP每增加4或5，PSNR减少1左右，当PSNR小于32dB时画质差，视频质量为肉眼所不能接受的，故QP设置在0-51之间。

[0070] 所述的基于HEVC的视频图像帧内编码单元选择方法，所述QP为22、27、32或37中的一个值。当QP介于22-37，PSNR为35-38dB之间，当PSNR为32-38dB之间时，视频质量为肉眼所能接受的，PSNR越大，视频质量越好，同时码率也越大，PSNR大于38dB时，肉眼看不出画质的差别，当QP＝22时，峰值信噪比PSNR接近38dB，随着QP每增加4或5，PSNR减少1左右，同时编码时间减少，当需要高质量的视频时，QP取22即可以满足，同时编码时间较短，当在不要求过高的画质时，可以选择QP取32或37，可以大大缩短编码时间，同时保持较高的画质。

[0071] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。