HEVC帧内编码单元快速划分算法

江家良　荆倩

摘要：HEVC（High Efficiency Video Coding）的编码单元（CU，Coding Unit）是视频编码处理的基本单元，原有的算法通过四叉树递归获取最佳 CU 深度，在提高视频压缩性能的同时引入了较高的计算复杂度。针对此问题，提出了一种帧内编码单元快速判决算法，该算法利用在时间和空间相关的CU的深度信息来快速判断当前CU最佳编码尺寸，以避免不必要的计算，降低计算复杂度。

关键词：高效视频编码 编码单元 帧内预测快速算法

中图分类号： TN919.81 文献标识码：A 文章编号：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参考模型HM中要想确定LCU的最终划分方式，计算复杂度非常高，大大增加了编码时间。因此寻找一种保证编码效率同时降低计算复杂度的快速CU 分割方法是众多学者研究热点[1]

2相关研究

为进一步提高HEVC编码模式的判决速度，文献[2]根据视频序列的连续性，利用相邻两帧相同位置处CU深度信息的相关性，用前一帧CU的深度信息，跳过不必要的划分，来加速当前帧相同位置处CU深度的判决。文献[3]提出先利用相邻帧CU最优划分信息预测当前CU的最优划分模式，然后在PU层将哈达码变换代价较大的粗选模式排除出候选模式子集，该算法的平均码率损失 0.09%，编码时间节省49%，下面是本文的优化算法。

3快速编码深度选择算法

具体做法是，根据公式（1）计算特征值 Dpi=Depth，根据计算的特征值 Dpi 进行深度范围选择，当Dpi=Dexp时，深度范围选择[1，3]，据此来减少当前CU深度的判定。根据以上（1）和（2）的论述，可以提出本文的算法，具体做法如下所诉。

第一步，读取当前DCU的前一帧相同位置CU围的CU（XCU）的深度信息，并判断前后帧相同位置处CU的相关性。根据公式计算特征Dpi，划分深度选择区间。

第二步，相关性强的CU从深度范围为[0，2]的DCU从Depth-DCU=0开始，判断与Depth=（0-3）是否相等，若相等则给出帧内DCU的深度预测范围。若不等，深度加1继，直到Depth-DCU=2结束。对于深度范围为[0，3]的DCU从Depth-DCU=1开始，方法类似。

第三步，相关性弱的CU，当 DCUr>0 时，读取相同大小相邻 CU的深度，如 Dall均大于 DCU，当前 CU 深度加 1；否则，进行帧内预测。对于深度范围为[0，2]的 CU，当 CU深度 DCU>=2 时终止；对于深度范围为[1，3]的 CU，当 CU 深度CCUr>=3 时终止。第四，通过帧内预测，从而得到最佳的CU深度[5，6]如图2所示。

5结语

本文提出了一种基于时域和空域的 HEVC 帧内编码CU划分模式快速判决算法，该算法提取前一帧相同位置以及当前帧的周围的CU的深度信息，缩小CU划分的判定区间，来对当前 CU划分深度进行预测，提高CU划分深度的预测速度。

参考文献

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