一種hevc中屏幕內容壓縮的快速幀內模式決策和塊匹配方法
【技術領域】
[0001 ]本發明設及視頻編解碼技術領域，特別設及一種屏幕內容壓縮方法，具體設及一 種肥VC中屏幕內容壓縮的快速帖內模式決策和塊匹配方法。
【背景技術】
[0002] 繼 H. 264之/AVC 之后，2013年1 月，高效率視頻編碼皿V"High Efficiency Video Coding)正式成為新一代視頻編碼標準。肥VC的目標是相對于H.264/AVC的高檔次編碼效率 提高一倍，即在保證相同視頻質量的前提下，降低50%的編碼比特率。為了達到運個目標， 皿VC編碼標準引入了一系列的新型編碼工具，但同時皿VC編碼的計算復雜度也大幅度提 升。
[0003] 皿VC面向的應用主要有數字存儲媒體、實時會話服務、電視廣播，交互式存儲媒 體、遠程視頻監控、網絡媒體服務等。而屏幕內容壓縮(Screen content coding)是皿VC應 用的一種新的擴展。屏幕內容編碼技術廣泛應用在很多領域，比如無線顯示、共享屏幕，虛 擬桌面、遠程教育、視頻會議、遠程桌面等。
[0004] 屏幕內容視頻經常由自然視頻、文本、圖形圖像混合而成，由于包含內容多且日益 多樣化，同時由于圖像分辨率越來越高，在傳輸的過程中，必然會消耗很大的網絡帶寬。為 了節省帶寬提高通信質量，必須對屏幕內容視頻進行有效壓縮。
[0005] 與自然視頻不同的是，屏幕視頻內容含有靜態尖銳的邊緣、獨特的顏色等等。因此 基于屏幕內容編碼的肥VC標準中引入了帖內塊復制（Intra-BC)、顏色模板(PLT)模式、自適 應運動矢量分辨率、顏色轉換等，W此借助相關的屏幕內容來消除圖像的冗余。在上面方法 中，帖內塊復制（Intra-BC)和顏色模板(PLT)模式可W明顯的提升編碼性能，與此同時也有 很高的計算復雜度。
[0006] 帖內塊復制（Intra-BC)是一種塊匹配技術，該技術可W使帖間相似的塊估計和補 償技術使用固定塊尺寸，從而獲得更好的編碼效率。帖內塊復制用捜索當前帖的重建區域 替代W往捜索先前重建的帖，并且把塊矢量和補償殘差帶給解碼器。
[0007] 顏色模板(PLT)模式是另一種引人注目的屏幕內容編碼技術。它運用色彩映射的 方式，W顏色派生表或者顏色板中很少的值在屏幕內容上展示像素。具有高動態范圍的塊 在一定的動態范圍內被轉換成映射參數，從而更容易壓縮。
[000引由于屏幕內容編碼采用了上面的新技術，同時也增加了編碼器的計算復雜度。
【發明內容】
[0009] 針對上述現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種新穎的快速帖內模式決策和 塊匹配方法，該方法在進行背景檢測時跳過一些不必要的計算，從而減小了編碼器的復雜 度;同時，通過自適應的調整塊匹配時捜索步長的大小，提高帖內塊復制時候的塊估計。
[0010] 為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：
[0011] -種皿VC中屏幕內容壓縮的快速帖內模式決策和塊匹配方法，其中，所述快速帖 內模式決策包括如下步驟：
[0012] (1)估計當前帖的背景區域；
[0013] (2)計算當前帖中編碼單元和前一編碼帖中相同位置編碼單元的絕對誤差和SAD;
[0014] (3)定義一個闊值TH，判斷絕對誤差和SAD與闊值TH的關系，若SAD<TH，則當前的編 碼單元為背景;若SAD〉= TH，則當前的編碼單元為前景；
[0015] (4)如果當前編碼單元被估計為背景，即靜止的，為了加快模式決策過程，接下來 比較當前編碼單元的深度Dc與前一編碼帖中相同位置編碼單元的深度Dp;
[0016] (5)使用Is趾g(d)來表示深度為d的編碼單元是否為靜止，如果同時滿足如下所有 條件，除顏色模板模式之外，帖內模式決策將提前跳躍，條件如下：
[0017] a)帖的數量不能被10整除；
[0018] b)相同位置的編碼單元被選為帖內模式或者帖內塊復制模式的最優模式；
[0019] C)當前編碼單元被判斷為靜止的且前一編碼帖中相同位置編碼單元的深度比較 大，即IsBkg(Dc) =化Ue且Dp>Dc;或者前一編碼帖中相同位置編碼單元深度比較小，Dp<Dc 且 Is 趾 g(Dp) = t;rue;
[0020] 所述塊匹配方法包括如下步驟：
[0021] (6)在二維捜索算法中，捜索位置x = x+dx;此處X表示水平捜索位置，dx表示原始 捜索步長，dx被設為1或2;
[0022] (7)在進行每一次捜索后，比較絕對誤差和SAD的值和預設闊值TH來決定是否提前 終止捜索過程；
[0023] (8)如果SAD〉aSADo,相應地調整步長dx的大小;其中，SADo表示絕對誤差和SAD序列 中的第M個最小值，a為當前編碼單元中的像素數。
[0024] 本發明與現有技術相比，具有W下技術效果:本發明的方法實現了帖內模式決策 過程的時間加速，采用了一個快速步長大小調整策略提升了帖內塊復制時的塊匹配速度。 與現有的參考軟件SCM3.0中算法相比，本發明的方法性能大幅度提升。對于無損壓縮，減少 了35%的編碼時間，比特率僅增加0.2%;對于有損壓縮，減少了39%的編碼時間，比特率僅 增加0.7%。本發明提升了編碼速度，降低了編碼時間，加快了帖內塊匹配速度，能夠獲得較 好的編碼效率。運項技術在高文本區域中相當有用。
[0025] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發 明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性的勞動前提下，還可W根 據運些附圖獲得其他的附圖。
[0026] 圖1為本發明快速帖內決策模式流程圖；
[0027] 圖2為本發明編碼單元CU深度劃分示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合實例對本發明作進一步的詳細說明，有必要指出的是，W下的實例只用 于對本發明做進一步的說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術熟悉人 員根據上述
【發明內容】
，對本發明做出一些非本質的改進和調整進行具體實施，應仍屬于本 發明的保護范圍。
[0029] 在皿VC編碼標準中，如圖2所示，采用四叉樹遞歸分塊的形式劃分編碼單元，遞歸 分塊劃分可W有效的針對不同的圖像特征，如針對平滑區域，可W使用大分塊，如64x64;針 對細節區域，可W使用精細分塊，如8x8。編碼單元CU的每一次劃分，都對應相應的深度，編 碼單元CU的深度預測被廣泛的應用在帖內或者帖間模式決策中。比如，當前編碼單元CU的 深度與空間深度和相鄰的編碼單元深度有關系，可W利用運一點來做編碼單元CU深度預 。即當CU的范圍超出了預測范圍W后，不對范圍W外CU進行檢測，運樣在計算時，就可W 降低編碼復雜度。同時，兩個相鄰的編碼單元CU是非常相似的，如在背景區域中，相鄰的編 碼單元CU的深度非常接近。簡單來講，從結構上圖像可W分為前景區域和背景區域，通常背 景區域是靜止的，沒有移動的，運動矢量為0。在典型的屏幕內容編碼應用序列中，很多是由 背景區域構成，故本發明在基于背景檢測的基礎上提出了一種屏幕內容壓縮的快速帖內模 式決策方法，然后在此基礎上提出了塊匹配方法。從運兩個方面提升帖內預測性能，首先， 借助編碼單元中的時間相關信息，發明出一種快速編碼單元預測機制;其次，在塊匹配帖內 塊復制時，運用自適應捜索步長進行加速處理，減少時間消耗。
[0030] -、快速帖內模式決策具體步驟如下：
[0031] 步驟1:根據現有的研究工作，估計當前編碼帖的背景區域；
[0032] 步驟2:計算當前帖中編碼單元CU和前一編碼帖中相同位置編碼單元CU的絕對誤 差和SAD，計算公式為
[0034] 式中，i、j為像素在分塊中的坐標位置，Pc為當前編碼單元C