本發(fā)明屬于高性能視頻編碼(highefficientvideocoding，hevc)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于hevc中樣點(diǎn)的快速自適應(yīng)補(bǔ)償(sampleadaptiveoffset，sao)方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，視頻內(nèi)容逐漸朝著高畫(huà)質(zhì)與高解析度發(fā)展，為了應(yīng)此需求，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織iso/iec和itu-t制訂了新一代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，highefficientvideocoding(hevc)，比h.264/avc及之前幾代編碼技術(shù)提供更高的壓縮效率。hevc能夠用比h.264少一半的碼率提供相同清晰度的視頻，可以節(jié)省大量的存儲(chǔ)空間、視頻傳輸?shù)膸捄徒档途S護(hù)成本。

hevc標(biāo)準(zhǔn)編碼過(guò)程大致如下：幀首先被切分成多個(gè)塊狀區(qū)域，hevc提出了基于大尺度四叉樹(shù)編碼結(jié)構(gòu)，使用編碼單元、預(yù)測(cè)單元和變換單元描述整個(gè)編碼過(guò)程，可變范圍為64x64至8x8。圖像首先以最大編碼單元為單位進(jìn)行編碼，在最大編碼單元內(nèi)部按照四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行子塊劃分，直至成為最小編碼單元為止。對(duì)于每個(gè)編碼單元，hevc使用預(yù)測(cè)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)該編碼單元的預(yù)測(cè)過(guò)程，預(yù)測(cè)單元的尺寸受限于所屬的編碼單元，它可以是方塊也可以是矩形。hevc支持4x4至32x32的編碼變換，以變換單元為基本單元進(jìn)行變換和量化。為提高大尺寸編碼單元的編碼效率，dct變換同樣采用四叉樹(shù)的變換結(jié)構(gòu)。hevc的幀內(nèi)、幀間預(yù)測(cè)采用相鄰塊重構(gòu)像素對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，從相鄰塊的運(yùn)動(dòng)矢量中選擇預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量，支持多參考幀預(yù)測(cè)等。同時(shí)，hevc采用了如多角度預(yù)測(cè)，高精度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N技術(shù)，使得預(yù)測(cè)精度大大提高。hevc的幀內(nèi)預(yù)測(cè)將預(yù)測(cè)方向擴(kuò)展到33種，增加了幀內(nèi)預(yù)測(cè)的精確度。hevc的編碼器內(nèi)部增加了像素比特深度，最大可支持12bit的解碼圖像輸出，提高了解碼圖像的信息精度，在雙向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過(guò)程都將使用14bit的精度進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。另外hevc采用上下文自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼，用于高效編碼。幀內(nèi)或幀間的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際畫(huà)面之間的殘差數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)變換、采樣、量化、熵編碼后和預(yù)測(cè)信息一起傳輸給解碼器。編碼器和解碼器通過(guò)傳輸預(yù)測(cè)模式信息和運(yùn)動(dòng)矢量(mv)，計(jì)算運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，進(jìn)而重建幀間預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

sao應(yīng)用于去方塊濾波之后，首先，將每幀圖片劃分成若干個(gè)最大編碼單元(lcu)，sao對(duì)于處于不同圖像區(qū)域的lcu進(jìn)行局部信息補(bǔ)償，以減少源圖像與重構(gòu)圖像之間的失真。sao分為兩種類型：邊界補(bǔ)償(edgeoffset，eo)和邊帶補(bǔ)償(bandoffset，bo)。實(shí)際操作過(guò)程中還引入了參數(shù)融合模式(merge)。eo是通過(guò)比較當(dāng)前像素值與相鄰像素值的大小進(jìn)行分類，然后，根據(jù)類別對(duì)屬于同一類別的像素補(bǔ)償相同的數(shù)值。邊界補(bǔ)償可以具體分為四種模式，分別是：水平方向(eo_0)、垂直方向(eo_1)、135°方向(eo_2)、45°方向(eo_3)，如圖1所示。對(duì)圖1中任意一種模式，根據(jù)表1中規(guī)則，可將去方塊濾波之后的重構(gòu)像素分為5個(gè)不同的類型，其中，類別0和類別1屬于積極的補(bǔ)償，補(bǔ)償值要大于等于0；類別2和類別3屬于消極的補(bǔ)償，補(bǔ)償值要小于等于0；從而濾波器達(dá)到平滑的效果。對(duì)于不屬于以上四個(gè)類別的像素不進(jìn)行補(bǔ)償。編碼器只需要傳輸補(bǔ)償值的絕對(duì)值，在解碼端會(huì)根據(jù)當(dāng)前像素屬于什么類別，給補(bǔ)償值加正負(fù)符號(hào)。

表1重構(gòu)像素劃分類型的規(guī)則

邊帶補(bǔ)償將像素范圍內(nèi)等分為32個(gè)相同大小的邊帶，對(duì)屬于同一個(gè)邊帶內(nèi)的像素值，它們的像素補(bǔ)償值均相同。如對(duì)于8位的圖像，有效像素值為0～25，將其劃分為32條邊帶。在解碼端進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，會(huì)根據(jù)當(dāng)前像素所屬的邊帶，選擇對(duì)應(yīng)的邊帶補(bǔ)償值進(jìn)行補(bǔ)償。

對(duì)于每一個(gè)lcu都有三種sao模式進(jìn)行選擇：邊帶補(bǔ)償模式(eo)、邊界補(bǔ)償模式(bo)、不采用sao模式(off)，如果相鄰的lcu采用相同的sao模式，此時(shí)就會(huì)采用參數(shù)融合模式(merge)，對(duì)應(yīng)的sao采用相鄰塊的sao參數(shù)，可以降低碼率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于hevc中樣點(diǎn)的快速自適應(yīng)補(bǔ)償方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的用于hevc中樣點(diǎn)的快速自適應(yīng)補(bǔ)償方法，包括步驟：

步驟1，讀取待編碼視頻編碼時(shí)采用的量化參數(shù)值；

步驟2，編碼圖像幀時(shí)，獲取當(dāng)前圖像幀的分層信息；

步驟3，根據(jù)當(dāng)前圖像幀的量化參數(shù)值和分層信息，選取與量化參數(shù)、分層信息相對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償模式；

本步驟具體為：

對(duì)當(dāng)前圖像幀，當(dāng)滿足(1)其量化參數(shù)值大于32且其分層信息大于1、或滿足(2)其量化參數(shù)值大于27且其分層信息大于2時(shí)，當(dāng)前圖像幀選取skip_sao模式；所述skip_sao模式指對(duì)圖像幀不做樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償；

當(dāng)滿足(3)其量化參數(shù)值等于37且其分層信息等于1、或滿足(4)其量化參數(shù)值等于32且其分層信息等于2、或滿足(5)其量化參數(shù)值等于27且其分層信息等于3時(shí)，當(dāng)前圖像幀選擇half_sao模式；所述half_sao模式指對(duì)圖像幀做邊界補(bǔ)償時(shí)，只做eo_0模式或eo_1模式；

其他情況，當(dāng)前圖像幀選擇normal_sao模式，所述normal_sao模式指對(duì)圖像幀做完整的sao模式；

步驟4，針對(duì)當(dāng)前圖像幀中各最大編碼單元lcu，讀取最大編碼單元內(nèi)各編碼單元cu的塊劃分信息，根據(jù)cu的塊劃分信息獲取各lcu內(nèi)的cu數(shù)；

步驟5，根據(jù)各lcu內(nèi)的cu數(shù)，對(duì)各lcu分別做樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償；具體為：

當(dāng)lcu內(nèi)cu數(shù)為1時(shí)，對(duì)當(dāng)前l(fā)cu不做樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償；

當(dāng)lcu內(nèi)cu數(shù)大于1且小于8時(shí)，僅采用當(dāng)前圖像幀對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償模式中的邊帶補(bǔ)償對(duì)當(dāng)前l(fā)cu進(jìn)行樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償，若當(dāng)前圖像幀對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償模式不包括邊帶補(bǔ)償，則對(duì)當(dāng)前l(fā)cu不做樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償；

當(dāng)lcu內(nèi)cu數(shù)不小于8時(shí)，采用當(dāng)前圖像幀對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償模式對(duì)當(dāng)前l(fā)cu做整個(gè)sao編碼過(guò)程；

步驟6，重復(fù)步驟4～5，直至當(dāng)前圖像幀編碼完成；

步驟7，重復(fù)步驟2～6，直至整個(gè)視頻序列編碼完成。

進(jìn)一步的，步驟2中所述獲取圖像幀的分層信息具體為：

根據(jù)圖像幀的幀號(hào)和圖像幀所在圖像編碼組中的編碼位置，從hevc的分層結(jié)構(gòu)中，推斷出圖像幀的分層信息。

進(jìn)一步的，步驟3中，采用模糊控制方法，以圖像幀的量化參數(shù)值和分層信息為輸入，以樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償模式為輸出，自動(dòng)獲取各圖像幀對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償模式。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

能在損失少許視頻編碼質(zhì)量的情況下，節(jié)省大量的編碼時(shí)間，從而提高編碼效率。

附圖說(shuō)明

圖1為邊界補(bǔ)償?shù)乃姆N模式，圖(a)、圖(b)、圖(c)、圖(d)分別表示eo_0、eo_1、eo_2、eo_3模式，圖中，像素c表示當(dāng)前像素，像素a和b表示當(dāng)前像素c的相鄰像素；

圖2為hevc中randomaccess配置下的分層信息示意圖；

圖3為變量layer和變量qp的隸屬度函數(shù)，其中，圖(a)為具體實(shí)施方式中變量layer的隸屬度函數(shù)，圖(b)為具體實(shí)施方式中變量qp的隸屬度函數(shù)；

圖4為hevc中l(wèi)cu的塊劃分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明在幀級(jí)別上，首先，獲取幀圖像的初始qp值和分層位置信息，作為前面提出的基于模糊控制的控制算法來(lái)兩個(gè)輸入來(lái)決定當(dāng)前幀圖像所做sao的模式。在最大編碼單元(lcu)級(jí)別上，先計(jì)算當(dāng)前l(fā)cu內(nèi)cu的個(gè)數(shù)，根據(jù)cu的個(gè)數(shù)用前面提出的非對(duì)稱地略過(guò)邊界補(bǔ)償或邊帶補(bǔ)償模式的算法選擇相應(yīng)的sao模式。

下面將結(jié)合具體實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案，可采用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行流程，具體步驟如下：

步驟1，讀取待編碼視頻編碼時(shí)采用的量化參數(shù)值，即qp值。

步驟2，編碼圖像幀時(shí)，獲取圖像幀的分層信息layer。

本具體實(shí)施方式中，從待編碼視頻依次讀入圖像幀，獲取各圖像幀的初始qp值和分層信息layer。分層信息layer從圖像幀的幀號(hào)和圖像幀所在圖像編碼組(gop)中的編碼位置推斷出。比如，在隨機(jī)存取(randomaccess)的編碼配置下，gop大小是8，根據(jù)hevc中的分層結(jié)構(gòu)，一個(gè)gop內(nèi)各幀圖像的分層信息layer見(jiàn)圖2，該圖中，i表示i幀，b表示b幀，i和b的下標(biāo)表示該幀在一個(gè)圖像編碼組(gop)中的位置，這樣根據(jù)圖像幀的幀號(hào)就可以推斷出該幀對(duì)應(yīng)的分層信息。

步驟3，獲取qp值和分層信息layer后，根據(jù)模糊控制系統(tǒng)的模糊控制規(guī)則，采取與qp和layer相對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償模式。

本具體實(shí)施方式中，獲取圖像幀的初始qp值和分層信息layer信息后，根據(jù)模糊控制系統(tǒng)的模糊控制規(guī)則，選擇對(duì)應(yīng)的sao模式做樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償過(guò)程。對(duì)待編碼圖像幀，若qp>32且layer>1或者qp>27且layer>2，選擇skip_sao模式，即該圖像幀不做樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償；若qp＝37且layer＝1或qp＝32且layer＝2或qp＝27且layer＝3，選擇half_sao模式，即做邊界補(bǔ)償(eo)時(shí)只考慮eo_0模式或eo_1模式，略過(guò)eo_2和eo_3；做邊帶補(bǔ)償過(guò)程不變；其它的qp和layer條件下則選擇normal_sao模式，也就是做完整的sao模式。

本具體實(shí)施方式中，采用模糊控制方法，模糊控制系統(tǒng)的輸入為初始qp值和分層信息layer，定義qp和layer的隸屬度函數(shù)(membershipfunction)。見(jiàn)圖3所示，分層信息layer的值有0、1、2、3四種情況，分別對(duì)應(yīng)nl、ns、ps、pl。量化參數(shù)qp值的取值范圍是0～51，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況和大量實(shí)驗(yàn)證明，設(shè)定4個(gè)qp點(diǎn)來(lái)劃分隸屬度，4個(gè)qp點(diǎn)為22、27、32、37，分別對(duì)應(yīng)nl、ns、ps、pl。這里，qp和分層信息為變量，nl、ns、ps、pl則用來(lái)定義變量所屬范圍，例如，若量化參數(shù)值為27，則其屬于“ns”范圍。

模糊控制系統(tǒng)的控制規(guī)則見(jiàn)表2，模糊控制系統(tǒng)的輸出是sao模式，分別是skip_sao模式、half_sao模式、normal_sao模式，分別對(duì)應(yīng)表2中的l、n、s。

表2模糊控制系統(tǒng)的控制規(guī)則

步驟4，對(duì)圖像幀中各最大編碼單元lcu，讀取最大編碼單元內(nèi)各編碼單元cu的塊劃分信息，并獲取各最大編碼單元內(nèi)的編碼單元數(shù)。

本具體實(shí)施方式中，待編碼的最大編碼單元為64*64的cu塊，從待編碼的當(dāng)前圖像幀中依次提取最大編碼單元，各最大編碼單元中，根據(jù)各cu的塊劃分信息，計(jì)算當(dāng)前l(fā)cu中cu的數(shù)目。見(jiàn)圖4，根據(jù)各cu的塊劃分信息計(jì)算當(dāng)前l(fā)cu中cu數(shù)目。

步驟5，根據(jù)各lcu內(nèi)的cu數(shù)，采用與cu數(shù)相對(duì)應(yīng)的非對(duì)稱地略過(guò)邊界補(bǔ)償模式或非對(duì)稱地邊帶補(bǔ)償模式，對(duì)圖像幀中各lcu分別做樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償。

具體為：若待編碼的lcu內(nèi)cu數(shù)為1，則略過(guò)整個(gè)sao過(guò)程，即對(duì)當(dāng)前l(fā)cu不做樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償；若待編碼的lcu內(nèi)cu數(shù)大于1且小于8，則略過(guò)邊界補(bǔ)償過(guò)程，即對(duì)當(dāng)前l(fā)cu進(jìn)行樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償時(shí)，只考慮是否做邊帶補(bǔ)償；若待編碼的lcu內(nèi)cu數(shù)目大于7，則對(duì)當(dāng)前l(fā)cu做整個(gè)sao編碼過(guò)程。

步驟6，重復(fù)步驟4～5，直至當(dāng)前圖像幀編碼完成，進(jìn)入下一圖像幀編碼。

步驟7，重復(fù)步驟2～6，直至整個(gè)視頻序列編碼完成。

實(shí)施例

本實(shí)施例在hm16.2上實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例是對(duì)某視頻用值為27的量化參數(shù)qp壓縮，采用隨機(jī)存取(randomaccess)的配置編碼，圖像編碼組(gop)的大小是8。

假如當(dāng)前編碼圖像是視頻的第6幀圖像，那么根據(jù)hevc的分層結(jié)構(gòu)，可知該幀圖像的分層信息layer值是3。根據(jù)qp和layer的隸屬度函數(shù)，“qp＝27”屬于“ns”范圍，“l(fā)ayer＝3”屬于“pl”范圍，根據(jù)模糊控制系統(tǒng)的控制規(guī)則，sao模式對(duì)應(yīng)的是“s”，對(duì)應(yīng)“half_sao”模式。即當(dāng)前幀圖像只考慮是否做邊界補(bǔ)償(eo)部分。

對(duì)當(dāng)前幀圖像的某最大編碼單元(lcu)，先根據(jù)該lcu中每個(gè)編碼單元(cu)的depth信息計(jì)算該lcu的cu塊數(shù)目，本實(shí)施例中，各cu的depth都是3，那么該lcu的cu塊數(shù)目是64，則對(duì)該lcu做整個(gè)邊界補(bǔ)償過(guò)程。