HEVC幀內(nèi)編碼單元快速劃分算法

江家良　荊倩

摘要：HEVC（High Efficiency Video Coding）的編碼單元（CU，Coding Unit）是視頻編碼處理的基本單元，原有的算法通過四叉樹遞歸獲取最佳 CU 深度，在提高視頻壓縮性能的同時引入了較高的計算復雜度。針對此問題，提出了一種幀內(nèi)編碼單元快速判決算法，該算法利用在時間和空間相關(guān)的CU的深度信息來快速判斷當前CU最佳編碼尺寸，以避免不必要的計算，降低計算復雜度。

關(guān)鍵詞：高效視頻編碼 編碼單元 幀內(nèi)預測快速算法

中圖分類號： TN919.81 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0000-00

Abstract： CU （Coding Unit）， the HEVC （High Efficiency Video Coding）s encoding unit， is the basic unit of video coding process. Its original algorithm acquired the optimal depth CU by using the quadtree recursive algorithm. Though this algorithm improved video compression performance， it caused a higher computational complexity at the same time. To solve this problem， we propose a fast intra coding unit decision algorithm. The new algorithm uses CUs depth information， which related in time and space to quickly determining the current CUs optimal encoding size. Meanwhile， it avoids unnecessary calculation and reduces computational complexity.

Key words：HEVC； coding unit； intra prediction； fast algorithm.

1引言

HEVC參考模型HM中要想確定LCU的最終劃分方式，計算復雜度非常高，大大增加了編碼時間。因此尋找一種保證編碼效率同時降低計算復雜度的快速CU 分割方法是眾多學者研究熱點[1]

2相關(guān)研究

為進一步提高HEVC編碼模式的判決速度，文獻[2]根據(jù)視頻序列的連續(xù)性，利用相鄰兩幀相同位置處CU深度信息的相關(guān)性，用前一幀CU的深度信息，跳過不必要的劃分，來加速當前幀相同位置處CU深度的判決。文獻[3]提出先利用相鄰幀CU最優(yōu)劃分信息預測當前CU的最優(yōu)劃分模式，然后在PU層將哈達碼變換代價較大的粗選模式排除出候選模式子集，該算法的平均碼率損失 0.09%，編碼時間節(jié)省49%，下面是本文的優(yōu)化算法。

3快速編碼深度選擇算法

具體做法是，根據(jù)公式（1）計算特征值 Dpi=Depth，根據(jù)計算的特征值 Dpi 進行深度范圍選擇，當Dpi=Dexp時，深度范圍選擇[1，3]，據(jù)此來減少當前CU深度的判定。根據(jù)以上（1）和（2）的論述，可以提出本文的算法，具體做法如下所訴。

第一步，讀取當前DCU的前一幀相同位置CU圍的CU（XCU）的深度信息，并判斷前后幀相同位置處CU的相關(guān)性。根據(jù)公式計算特征Dpi，劃分深度選擇區(qū)間。

第二步，相關(guān)性強的CU從深度范圍為[0，2]的DCU從Depth-DCU=0開始，判斷與Depth=（0-3）是否相等，若相等則給出幀內(nèi)DCU的深度預測范圍。若不等，深度加1繼，直到Depth-DCU=2結(jié)束。對于深度范圍為[0，3]的DCU從Depth-DCU=1開始，方法類似。

第三步，相關(guān)性弱的CU，當 DCUr>0 時，讀取相同大小相鄰 CU的深度，如 Dall均大于 DCU，當前 CU 深度加 1；否則，進行幀內(nèi)預測。對于深度范圍為[0，2]的 CU，當 CU深度 DCU>=2 時終止；對于深度范圍為[1，3]的 CU，當 CU 深度CCUr>=3 時終止。第四，通過幀內(nèi)預測，從而得到最佳的CU深度[5，6]如圖2所示。

5結(jié)語

本文提出了一種基于時域和空域的 HEVC 幀內(nèi)編碼CU劃分模式快速判決算法，該算法提取前一幀相同位置以及當前幀的周圍的CU的深度信息，縮小CU劃分的判定區(qū)間，來對當前 CU劃分深度進行預測，提高CU劃分深度的預測速度。

參考文獻

[1] 路偉，余寧梅，南江涵等.并行可配置的HEVC熵編碼的VLSI結(jié)構(gòu)[J].計算機工程與應用，2014，50（3）.

[2] SULLIVAN G.J.OHM J，WOO-JIN Han et al.Over view of the high efficiency vido coding（HEVC） Standard[J].IEEE Transactions on circuits and systems for video technology，2012，（12）：1649-1668.

[3]卓力，張菁，李曉光.新一代高效視頻編碼技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[4] 金智鵬，代紹慶，王利華，R329幀內(nèi)編碼單元快速劃分算法[J]南 京 郵 電 大 學 學 報 （自然科學版）.

[5]成益龍，滕國偉，石旭利等.一種快速HEVC幀內(nèi)預測算法[J].電視技術(shù)，2012，36（21）：4-7.

[6] CASSA M B，NACCARI M PEREIRA F， Fast rate lislorlion for the high efficiency HEVC Standard[C//proceedings of picture coding symposium.Piscalaway：IEEE，2012：493-496.

[7] KIM J，JEONG S，CHO el al.Adaptive coding unit early termination algorithm for HEVC//IEEE International Conference on Consumer Electronics.Piscataway ：IEEE，2012：261-262.

[8] SHEN L Q，LIU Z，ZHANG X P，el al，An effective CU size decision method foe HEVC [J].IEEE transactions on Mulimedia，2013，15（2）：465-470.