CN105338365B - 视频编码方法和视频编码装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种视频编码方法和一种视频编码装置，其中视频编码方法，包括：在对当前帧中的当前编码单元进行预测编码之前，计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值；获取当前编码单元的像素特征，根据像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值；选择编码代价值最小的编码方式对当前编码单元进行预测编码。本发明提供的是否要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值不依赖于帧内预测编码方式的编码代价值，并且实现了并行计算的算法，该视频编码方法更适用于硬件实现方式或并行处理方案，提高了编码效率。

Description

视频编码方法和视频编码装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及视频编码方法和视频编码装置。

背景技术

在目前的高效视频编码(HEVC)中的帧内块复制编码中，有一针对帧内块复制编码的忽略机制。在现有版本中，如果帧内预测编码方式的编码代价值小于预设值，则忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值。也就是说需要根据帧内预测编码方式的编码代价值才能判定是否要忽略计算帧内块复制方式的编码代价值，这就限定了在判断是否忽略计算帧内块复制方式的代价值之前，需要先计算帧内预测编码方式的编码代价值，并且，这种处理方法在采用软件实施方式时可工作得较好，但不适用于以需要并行处理的硬件方式实施。

因此，需要一种新的编码方式，使是否忽略计算帧内块复制编码方式的代价值的判断不依赖于帧内预测编码方式的编码代价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种新的视频编码技术，以至少解决是否忽略计算帧内块复制编码方式的代价值的判断依赖于帧内预测编码方式的编码代价值的问题。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种视频编码方法，包括：在对当前帧中的当前编码单元进行预测编码之前，计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值；获取所述当前编码单元的像素特征，根据所述像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值；选择编码代价值最小的编码方式对所述当前编码单元进行预测编码。

根据本发明的另一方面，还提供了一种视频编码装置，包括：编码代价值计算单元，在对当前帧中的当前编码单元进行预测编码之前，计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值；获取单元，获取所述当前编码单元的像素特征；判断单元，根据所述像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值；选择单元，选择编码代价值最小的编码方式对所述当前编码单元进行预测编码。

根据本发明的再一个方面，还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上所述的视频编码装置。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品，上述程序产品在执行时能够使上述机器执行如上所述的视频编码方法。

此外，根据本发明的其他方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有如上所述的程序产品。

上述根据本发明实施例的视频编码装置、视频编码方法以及电子设备，使得是否忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值的判断不依赖于帧内预测编码方式的代价值，能够至少实现以下有益效果之一：无需在计算出帧内预测编码方式的编码代价值之后，再进行是否忽略计算帧内块复制方式的编码代价值的判断，可提高编码效率，也降低了计算复杂度；判断是否忽略计算帧内块复制方式的编码代价值可与计算帧内预测编码方式的编码代价值可同时进行，因此在采用硬件实施时，可实现并行处理。

通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的高效视频编码结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的视频编码方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的哈德马变换示意图；

图4示出了根据本发明的实施例的视频编码装置的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

在说明根据本发明的实施例的视频编码方法之前，首先结合图1简略说明高效视频编码的编码过程。

高效视频编码主要包括两个数据流向，一是前向编码路径，二是反向重构路径。在编码过程中，原始数据进入编码器之后，当采用帧内编码时，首选选择相应的帧内预测模式进行帧内预测，最后对实际值和预测值之间的差值进行变换、量化、扫描和熵编码，同时编码后的码流经过反量化和反变换后重构预测残差图像，再将该预测残差图像与预测值相加得到重构帧，最后将结果经过去块效应滤波器送入帧存储器。采用帧间编码时，输入的图像块首先在参考帧中进行运动估计，得到运动矢量。运动估计后的残差图像经整数变换、量化、扫描和熵编码后与运动矢量一起送入信道传输。同时另一码流以相同方式重构后经去块效应滤波器送入帧存储器作为下一帧编码的参考图像。

为了减少计算量和计算复杂度，需要在多种编码方式中选择一编码代价值最小的编码方式进行编码。

在目前的视频编码方法中，首先计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值，然后判断帧内预测编码方式的编码代价值是否小于预设值，如果小于预设值，则无需计算帧内块复制编码方式的编码代价值。因此，要先计算帧内预测编码方式的编码代价值，然后才能判断是否跳过帧内预测编码方式，导致不能并行计算，影响编码效率。

在本实施例中，提出了一种新的视频编码方法，参考图2，该视频编码方法如下：

步骤202，在对当前帧中的当前编码单元进行预测编码之前，计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值；

步骤204，获取当前编码单元的像素特征，根据像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值；

步骤206，选择编码代价值最小的编码方式对当前编码单元进行预测编码。

应理解，根据像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值可在计算帧内预测编码方式的编码代价值之前进行，也可以与计算帧内预测编码方式的编码代价值同时进行，步骤的标号并不用于限定执行的顺序。

例如，在计算帧内预测编码方式的编码代价值，以及计算帧间预测编码方式的编码代价值的同时，获取所述当前编码单元的像素特征，根据该像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值，因此是否要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值不依赖于帧内预测编码方式的编码代价值，并且实现了并行计算的算法，该视频编码方法更适用于硬件实现方式或并行处理方案，提高了编码效率。

其中，在步骤204中，根据像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值具体包括：

若根据像素特征确定当前编码单元包括平坦区域，则忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值。

由于帧内块复制编码方式更适用于对于具有较多细节信息的编码单元，在对具有较多细节信息的编码单元进行编码时相对其他编码方式其计算量较小，而帧内预测编码方式更适用于包含较多平坦信息的编码单元，因此在确定当前编码单元包括平坦区域时，为了减小计算量，此时适合采用帧内预测编码方式对该编码单元进行编码。

在本实施例中，通过以下方法来获取当前编码单元的像素特征：

对当前编码单元包含的像素进行能量集中块变换，得到像素矩阵特性；

根据像素矩阵特性获取当前编码单元的像素特征。其中，像素矩阵特性主要包括块平坦度特征值和块细节变化度特征值。

能量集中块变换包括以下至少一种：哈德马变换、余弦变换、整数变换。

在块平坦度特征值与块细节变化度特征值之间的差值大于阈值时，确定当前编码单元包括平坦区域。

上述编码单元是对最大的编码单元(64×64)进行划分得到的，例如4×4，8×8，16×16。在下面的一个例子中，以4×4大小的编码单元、哈德马变换为例说明如何根据像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值。

假设当前编码单元为CU₄，对当前编码单元进行哈德马变换：W＝H₄×CU₄×H₄，其中，H₄为变换矩阵，W为像素矩阵特性。

如图3所示，左侧为待编码的原始像素块矩阵；右侧为Hardmard变换后矩阵。

H00＝(a00+a10+a20+a30)+(a01+a11+a21+a31)+(a02+a12+a22+a32)+(a03+a13+a23+a33)

H10＝(a00+a01+a02+a03+a10+a11+a12+a13)–(a20+a21+a22+a23+a30+a31+a32+a33)

H01＝(a00+a10+a20+a30+a01+a11+a21+a31)–(a02+a12+a22+a32+a03+a13+a23+a33)

H11＝(a00+a10+a01+a11)+(a22+a32+a23+a33)–(a20+a30+a21+a31)–(a02+a12+a03+a13)

从数学表达式可以看到：

H00为块内所有像素的像素和；

H10为像素块内左边两列像素与右边两列像素的差值，可以理解为这两列像素之间的变化趋势，H10越大则表示列像素之间相差越多，则块的列像素之间越不平坦；

H01为像素块内上边两行像素与下边两行像素的差值，可以理解为这两行像素之间的变化趋，H01越大则表示行像素之间相差越多，则块的行像素之间越不平坦；

H11为左上角加右下角的像素值与左下区域和右上区域的像素值之间的差值，可以理解为块区域之间像素的变化趋势，H11越大则表示块区域之间相差越多，在块区域内像素之间越不平坦。

以4x4的块的W_DC＝abs(H00)，

W_AC＝abs(H10)+abs(H01)+abs(H11)。

W_DC表示块平坦度特征值，W_AC表示块细节变化度特征值。

(W_DC–W_AC)差值越大，表明块内像素之间的差值小，即平坦度高，反之，块内像素之间差值大，平坦度低。

以上是以4x4的块为例作出的说明，8x8的块同理，在此不再赘述。

图4示出了根据本发明的实施例的视频编码装置的示意框图。

如图4所示，根据本发明的实施例的视频编码装置400可以包括：

编码代价值计算单元402，在对当前帧中的当前编码单元进行预测编码之前，计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值；

获取单元404，获取当前编码单元的像素特征；

判断单元406，根据像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值；

选择单元408，选择编码代价值最小的编码方式对当前编码单元进行预测编码。

判断单元406在根据像素特征确定当前编码单元包括平坦区域时，通知所述编码代价值计算单元402忽略计算所述帧内块复制方式的编码代价值。

其中，所述获取单元404包括：

变换单元4042，对所述当前编码单元包含的像素进行能量集中块变换，得到像素矩阵特性；像素特征计算单元4044，根据所述像素矩阵特性获取所述当前编码单元的像素特征。

其中，所述能量集中块变换包括以下至少一种：

哈德马变换、余弦变换、整数变换。

所述像素矩阵特性包括块平坦度特征值和块细节变化度特征值；判断单元406在块平坦度特征值与块细节变化度特征值之间的差值大于阈值时，确定当前编码单元包括平坦区域。

在上述实施例中，使用了哈德马变换，在视频编码处理的绝对变换差和计算(SATD)过程中经常使用哈德马变换。因此在采用硬件实施时，可是否忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值的判定算法以及绝对变换差和计算可使用共同的哈德马变换模块，因此无需增加额外的用于处理哈德马变换的硬件资源。

正如上文所述，根据本发明的视频编码技术可采用并行处理方式来进行运算，无需在计算帧内预测编码方式的编码代价值和帧间预测编码方式的编码代价值之后，再判断是否忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值，因此可提高编码效率。

此外，本发明的实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上所述的视频编码装置。在根据本发明的实施例的上述电子设备的具体实现方式中，上述电子设备可以是以下设备中的任意一种设备：计算机；平板电脑；个人数字助理；多媒体播放设备；手机以及电纸书等等。其中，该电子设备具有上述用于视频编码装置的各种功能和技术效果，这里不再赘述。

上述根据本发明的实施例的视频编码装置中的各个组成单元、子单元、模块等可以通过软件、固件、硬件或其任意组合的方式进行配置。在通过软件或固件实现的情况下，可从存储介质或网络向具有专用硬件结构的机器安装构成该软件或固件的程序，该机器在安装有各种程序时，能够执行上述各组成单元、子单元的各种功能。

此外，本发明还提出了一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。上述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本发明的实施例的视频编码方法。相应地，用于承载这种程序产品的例如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等的各种存储介质也包括在本发明的公开中。

此外，本发明的各实施例的方法不限于按照说明书中描述的或者附图中示出的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。

此外，显然，根据本发明的上述方法的各个操作过程也可以以存储在各种机器可读的存储介质中的计算机可执行程序的方式实现。

而且，本发明的目的也可以通过下述方式实现：将存储有上述可执行程序代码的存储介质直接或者间接地提供给系统或设备，并且该系统或设备中的计算机或者中央处理单元(CPU)读出并执行上述程序代码。

此时，只要该系统或者设备具有执行程序的功能，则本发明的实施方式不局限于程序，并且该程序也可以是任意的形式，例如，目标程序、解释器执行的程序或者提供给操作系统的脚本程序等。

上述这些机器可读存储介质包括但不限于：各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如光、磁和磁光盘，以及其它适于存储信息的介质等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

综上，在根据本发明的实施例中，本发明提供了如下方案但不限于此：

附记1.一种视频编码方法，包括：

在对当前帧中的当前编码单元进行预测编码之前，计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值；

获取所述当前编码单元的像素特征，根据所述像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值；

选择编码代价值最小的编码方式对所述当前编码单元进行预测编码。

附记2.根据附记1所述的视频编码方法，根据所述像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值，包括：

若根据所述像素特征确定所述当前编码单元包括平坦区域，则忽略计算所述帧内块复制编码方式的编码代价值。

附记3.根据附记2所述的视频编码方法，获取所述当前编码单元的像素特征，包括：

对所述当前编码单元包含的像素进行能量集中块变换，得到像素矩阵特性；

根据所述像素矩阵特性获取所述当前编码单元的像素特征。

附记4.根据附记3所述的视频编码方法，其中，所述能量集中块变换包括以下至少一种：

哈德马变换、余弦变换、整数变换。

附记5.根据附记3或4所述的视频编码方法，所述像素矩阵特性包括块平坦度特征值和块细节变化度特征值；

根据所述像素特征确定所述当前编码单元包括平坦区域的方法包括：

在所述块平坦度特征值与所述块细节变化度特征值之间的差值大于阈值时，确定所述当前编码单元包括平坦区域。

附记6.一种视频编码装置，包括：

编码代价值计算单元，在对当前帧中的当前编码单元进行预测编码之前，计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值；

获取单元，获取所述当前编码单元的像素特征；

判断单元，根据所述像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值；

选择单元，选择编码代价值最小的编码方式对所述当前编码单元进行预测编码。

附记7.根据附记6所述的视频编码装置，所述判断单元在根据所述像素特征确定所述当前编码单元包括平坦区域时，通知所述编码代价值计算单元忽略计算所述帧内块复制方式的编码代价值。

附记8.根据附记7所述的视频编码装置，所述获取单元包括：

变换单元，对所述当前编码单元包含的像素进行能量集中块变换，得到像素矩阵特性；

像素特征计算单元，根据所述像素矩阵特性获取所述当前编码单元的像素特征。

附记9.根据附记8所述的视频编码装置，其中，所述能量集中块变换包括以下至少一种：

哈德马变换、余弦变换、整数变换。

附记10.根据附记8或9所述的视频编码装置，所述像素矩阵特性包括块平坦度特征值和块细节变化度特征值；

所述判断单元在所述块平坦度特征值与所述块细节变化度特征值之间的差值大于阈值时，确定所述当前编码单元包括平坦区域。

附记11.一种电子设备，包括如附记6至10中任一项所述的视频编码装置。

Claims (4)

1.一种视频编码方法，包括：

在对当前帧中的当前编码单元进行预测编码之前，计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值；

获取所述当前编码单元的像素特征，根据所述像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值；

选择编码代价值最小的编码方式对所述当前编码单元进行预测编码；

根据所述像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值，包括：若根据所述像素特征确定所述当前编码单元包括平坦区域，则忽略计算所述帧内块复制编码方式的编码代价值；

获取所述当前编码单元的像素特征，包括：对所述当前编码单元包含的像素进行能量集中块变换，得到像素矩阵特性；根据所述像素矩阵特性获取所述当前编码单元的像素特征；

所述像素矩阵特性包括块平坦度特征值和块细节变化度特征值；根据所述像素特征确定所述当前编码单元包括平坦区域的方法包括：在所述块平坦度特征值与所述块细节变化度特征值之间的差值大于阈值时，确定所述当前编码单元包括平坦区域，

所述块平坦度特征值是所述当前编码单元内所有像素的像素和，所述块细节变化度特征值是表示列像素之间的变化趋势的特征值、表示行像素之间的变化趋势的特征值与表示块区域之间的变化趋势的特征值之和。

2.根据权利要求1所述的视频编码方法，其中，所述能量集中块变换包括以下至少一种：

哈德马变换、余弦变换、整数变换。

3.一种视频编码装置，包括：

编码代价值计算单元，在对当前帧中的当前编码单元进行预测编码之前，计算在采用帧内预测编码方式时所对应的编码代价值，以及计算在采用帧间预测编码方式时所对应的编码代价值；

获取单元，获取所述当前编码单元的像素特征；

判断单元，根据所述像素特征判断是否需要忽略计算帧内块复制编码方式的编码代价值；

选择单元，选择编码代价值最小的编码方式对所述当前编码单元进行预测编码；

所述判断单元在根据所述像素特征确定所述当前编码单元包括平坦区域时，通知所述编码代价值计算单元忽略计算所述帧内块复制方式的编码代价值；

所述获取单元包括：变换单元，对所述当前编码单元包含的像素进行能量集中块变换，得到像素矩阵特性；像素特征计算单元，根据所述像素矩阵特性获取所述当前编码单元的像素特征；

所述像素矩阵特性包括块平坦度特征值和块细节变化度特征值；所述判断单元在所述块平坦度特征值与所述块细节变化度特征值之间的差值大于阈值时，确定所述当前编码单元包括平坦区域，

所述块平坦度特征值是所述当前编码单元内所有像素的像素和，所述块细节变化度特征值是表示列像素之间的变化趋势的特征值、表示行像素之间的变化趋势的特征值与表示块区域之间的变化趋势的特征值之和。

4.根据权利要求3所述的视频编码装置，其中，所述能量集中块变换包括以下至少一种：

哈德马变换、余弦变换、整数变换。