一种基于纹理复杂度的H.266/VVC屏幕内容编码快速划分方法

一种基于纹理复杂度的h.266/vvc屏幕内容编码快速划分方法
技术领域
1.本发明涉及视频编码领域，特别是指一种基于纹理复杂度的h.266/vvc屏幕内容编码快速划分方法。


背景技术：

2.随着远程会议、在线游戏等视频应用的广泛使用，屏幕内容视频受到业界更多的关注。为了提升屏幕内容视频编码(scc)的压缩效率，视频编码专家组(vceg)和运动图像专家组(mpeg)联合组成联合视频探索小组(jvet)对屏幕视频编码展开标准化工作，并作为新一代视频编码标准h.266/vcc的重要组成之一，称之为h.266/vvc-scc。
3.为了适应视频多种纹理模型的特征，h.266/vvc-scc采用了四叉树和多类型树的划分结构。也就是说编码单元(cu)除了可以使用四叉树结构划分外，对于四叉树的每个叶结点，还可以使用二叉树和三叉树结构划分，如果父结点是二叉树或三叉树结构，则当前结点和子结点不能使用四叉树结构，而只能使用二叉树和三叉树结构作为后续的划分方式。此外，二叉树和三叉树在划分中分别有水平和垂直两种划分方向。这种混合的划分结构使得cu具有更灵活的块划分类型，有效提升了视频的编码效率。
4.在cu的划分过程中，h.266/vvc-scc编码器对当前cu和所有允许的划分方式下子cu执行率失真优化过程，比较得到最小的率失真计算代价，并按照最小代价的划分方式进行继续划分。这种穷尽的计算方式使得cu在每种划分方式上都存在冗余，为编码器带来沉重的计算负担。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种一种基于纹理复杂度的h.266/vvc屏幕内容编码快速划分方法，在保证编码效率几乎不变的情况下有效降低了编码器计算复杂度。
6.本发明采用如下技术方案：
7.一种基于纹理复杂度的h.266/vvc屏幕内容编码快速划分方法，包括如下步骤：
8.s1：对输入的屏幕内容视频帧进行log检测，利用log特征对大小为32
×
32和16
×
16的cu计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值；并比较四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值大小，进入步骤s2；否则，对当前的cu执行原始的率失真优化过程，然后进入步骤s5；
9.s2：如果四叉树划分的纹理复杂度差异值为最小，则跳过四叉树划分的率失真优化过程，然后进入步骤s5，否则进入步骤s3；
10.s3：如果水平二叉树划分的纹理复杂度差异值为最小，则跳过水平二叉树和水平三叉树划分的率失真优化过程，然后进入步骤s5，否则进入步骤s4；
11.s4：如果垂直二叉树划分的纹理复杂度差异值为最小，则跳过垂直二叉树和垂直
三叉树划分的率失真优化过程；
12.s5：进行下一个深度cu的计算。
13.具体地，在步骤s1中，对输入的屏幕内容视频帧进行log检测，具体如下：
14.用二维函数i(x,y)表示原始图像，当前输入屏幕内容视频帧的log特征值公式如下：
[0015][0016]
其中，g(x,y,σ)为高斯滤波器，σ为概率分布的标准差，x为原始图像横坐标，y为原始图像纵坐标，为log滤波器，公式如下：
[0017][0018]
具体地，步骤s1中，计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值，具体如下：
[0019]
计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的log特征的均值；
[0020]
基于四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的log特征的均值，计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的log特征均值的均值；
[0021]
计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值。
[0022]
具体地，所述计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的log特征的均值，具体为：
[0023]
四叉树划分的四个子cu的均值公式如下：
[0024][0025]
水平二叉树划分的两个子cu的均值公式如下：
[0026][0027]
垂直二叉树划分的两个子cu的均值公式如下：
[0028][0029]
其中，w和h为当前cu的宽和高，l(x,y)为像素点(x,y)的log特征值，m
qt
为四叉树划分的子cu的log特征的均值，m
th
为水平二叉树划分的子cu的log特征的均值，m
tv
为垂直二叉树划分的子cu的log特征的均值。
[0030]
具体地，基于四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的log特征的均值，计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的log特征均值的均值，具体为：
[0031]
计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的log特征均值的均值，公式如下：
[0032][0033]
其中，μ
qt
为四叉树划分的子cu的log特征均值的均值，μ
th
水平二叉树划分的子cu的log特征均值的均值，μ
tv
垂直二叉树划分的子cu的log特征均值的均值。
[0034]
具体地，所述计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值，具体为：
[0035]
分别表示为tcdv
qt
、tcdv
th
、tcdv
tv
，公式如下：
[0036][0037]
其中，tcdv
qt
为四叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值，tcdv
th
为水平二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值，tcdv
tv
为垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值。
[0038]
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0039]
1、本发明提供的一种基于纹理复杂度的h.266/vvc屏幕内容编码快速划分方法，利用在cu在划分过程中倾向于划分为纹理相对不同的子cu的特性，通过计算比较不同划分方式下子cu的纹理复杂度差异值来进行cu划分方式上的剪枝，可大幅减少屏幕内容视频帧的编码时间，降低编码复杂度。
[0040]
2、本发明方法充分利用log滤波器对于屏幕内容视频特性的良好表征，通过log特征来计算cu的纹理复杂度差异值，准确地跳过了cu划分中冗余的率失真优化过程，在节省
编码时间的同时保证视频质量。
附图说明
[0041]
图1为本发明提供的一种基于纹理复杂度的h.266/vvc屏幕内容编码快速划分方法流程图。
[0042]
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
[0043]
本发明提供的一种基于纹理复杂度的h.266/vvc屏幕内容编码快速划分方法，利用在cu在划分过程中倾向于划分为纹理相对不同的子cu的特性，通过计算比较不同划分方式下子cu的纹理复杂度差异值来进行cu划分方式上的剪枝，可大幅减少屏幕内容视频帧的编码时间，降低编码复杂度。
[0044]
参照图1，本发明的一种基于纹理复杂度的h.266/vvc屏幕内容编码快速划分方法，对编码单元划分方式进行优化改进，具体实施步骤如下：
[0045]
s101：对当前输入的屏幕内容视频帧进行log检测，对32
×
32和16
×
16的cu利用log特征计算其四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值：
[0046]
对输入的屏幕内容视频帧进行log检测，具体如下：
[0047]
用二维函数i(x,y)表示原始图像，当前输入屏幕内容视频帧的log特征值公式如下：
[0048][0049]
其中，g(x,y,σ)为高斯滤波器，σ为概率分布的标准差，x为原始图像横坐标，y为原始图像纵坐标，为log滤波器，公式如下：
[0050][0051]
首先计算四叉树划分的四个子cu的log特征的均值：
[0052][0053]
水平二叉树划分的两个子cu的log特征的均值：
[0054][0055]
以及垂直二叉树划分的两个子cu的log特征的均值：
[0056][0057]
其中，w和h为当前cu的宽和高，l(x,y)为像素点(x,y)的log特征值，m
qt
为四叉树划分的子cu的log特征的均值，m
th
为水平二叉树划分的子cu的log特征的均值，m
tv
为垂直二叉树划分的子cu的log特征的均值。
[0058]
接着计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的log特征均值的均值：
[0059][0060]
其中，μ
qt
为四叉树划分的子cu的log特征均值的均值，μ
th
水平二叉树划分的子cu的log特征均值的均值，μ
tv
垂直二叉树划分的子cu的log特征均值的均值。
[0061]
然后计算四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值tcdv
qt
、tcdv
th
、tcdv
tv
：
[0062][0063]
其中，tcdv
qt
为四叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值，tcdv
th
为水平二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值，tcdv
tv
为垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值。
[0064]
s102：比较四叉树划分、水平二叉树划分以及垂直二叉树划分的子cu的纹理复杂度差异值。如果四叉树划分的纹理复杂度差异值为最小，则跳过四叉树划分的率失真优化过程。
[0065]
s103：如果水平二叉树划分的纹理复杂度差异值为最小，则跳过水平二叉树和水平三叉树划分的率失真优化过程。
[0066]
s104：如果垂直二叉树划分的纹理复杂度差异值为最小，则跳过垂直二叉树和垂
直三叉树划分的率失真优化过程。
[0067]
s105：对于大小不为32
×
32和16
×
16的cu执行完整的率失真优化过程，然后进入cu的下一个深度检测。
[0068]
本发明提供的一种基于纹理复杂度的h.266/vvc屏幕内容编码快速划分方法，利用在cu在划分过程中倾向于划分为纹理相对不同的子cu的特性，通过计算比较不同划分方式下子cu的纹理复杂度差异值来进行cu划分方式上的剪枝，可大幅减少屏幕内容视频帧的编码时间，降低编码复杂度。
[0069]
本发明方法充分利用log滤波器对于屏幕内容视频特性的良好表征，通过log特征来计算cu的纹理复杂度差异值，准确地跳过了cu划分中冗余的率失真优化过程，在节省编码时间的同时保证视频质量。
[0070]
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。