基于时空域相关性的屏幕内容帧间快速编码算法

发布时间：2019-08-28 08:07

【摘要】：针对屏幕内容视频帧间编码的高复杂度问题,提出了一种基于时空域特性的帧间快速编码算法。首先,根据运动静止检测算法将待编码帧分为静止帧和运动帧;然后,对运动和静止帧分别采用不同的编码策略。对于静止帧,在统计分析时域对应编码单元(CU)分割深度和预测模式的基础上,确定CU最佳分割深度和最优预测模式。对于运动帧中的静止最大编码单元(LCU),利用时域相关特性提前终止CU分割,模式选取则只针对大尺寸模式进行预测;对于运动帧中的运动LCU,根据其相邻LCU的运动静止特性确定CU分割深度以及预测模式。实验结果表明,所提算法相比原始编码平台,在BDBR平均上升3.65%的情况下,编码时间平均节省46.40%。所提算法在率失真性能损失可接受的前提下,有效地降低了屏幕内容视频帧间编码复杂度,有利于屏幕内容视频的实时应用。
【图文】：

码率,新技术,模式

Ｊ降难∪?1复杂度分析HEVC采用递归方式对LCU进行四叉树结构的划分，在一个LCU内递归遍历0～3深度的CU，根据率失真优化模型选择最佳的CU分割尺寸。在确定最优CU划分深度的过程中，需要进行85次递归过程，这使得编码复杂度大大增加。预测编码过程中，不同尺寸的CU可以继续划分成不同大小PU。针对每个PU块，HEVC需要遍历Skip、Merge和2种帧内模式以及8种帧间模式，其中interN×N和intraN×N只有当前CU深度值为3时才可用。HEVC-SCC的预测过程还增加了IBC和PLT模式，其中当CU尺寸为64×64时，PLT模式不存在，如图1所示。图1PU模式Fig．1ModesofPUHEVC-SCC编码新技术的加入降低了码率，但同时也引入了更大的编码复杂度。为了更清楚地了解编码新技术的加入对编码性能的影响，本文分别在全帧内、低延时和随机访问配置下测试了Map、CADWaveform、WordEditing和PCBLayout共4个屏幕内容标准测试序列的编码情况。图2中BDBＲ(Bj錙ntegaardDeltaBitＲate)［18］表示相同图像质量条件下码率的变化百分比，Δt表示编码时间的改变，其计算公式为:Δt=tSCC/tno-SCC(1)其中:tSCC表为增加SCC新编码技术所用的编码时间，tno-SCC表示未增加新技术所用的编码时间。图2不同编码配置下编码新技术引起的编码性能变化Fig．2Changesforcodingperformanceowingtonewtechnologiesindifferentconfigurations由图2可以看出，，在不同的配置下码率均是下降的，而编码时间是上升的。全帧内编码时，编码时间平均上升321．73%，码率平均下降62．74%;低延时编码时，编码时间平均上升113．49%，码率平均下降53．88%;随机访问编码时，编码时间平均上升121．17%，码率平均下降59．74%。2HEVC-SCC帧间快速编码算法HEVC-SCC中，每个CU深度级和模式决策

新技术,码率,模式,编码复杂度

U。针对每个PU块，HEVC需要遍历Skip、Merge和2种帧内模式以及8种帧间模式，其中interN×N和intraN×N只有当前CU深度值为3时才可用。HEVC-SCC的预测过程还增加了IBC和PLT模式，其中当CU尺寸为64×64时，PLT模式不存在，如图1所示。图1PU模式Fig．1ModesofPUHEVC-SCC编码新技术的加入降低了码率，但同时也引入了更大的编码复杂度。为了更清楚地了解编码新技术的加入对编码性能的影响，本文分别在全帧内、低延时和随机访问配置下测试了Map、CADWaveform、WordEditing和PCBLayout共4个屏幕内容标准测试序列的编码情况。图2中BDBＲ(Bj錙ntegaardDeltaBitＲate)［18］表示相同图像质量条件下码率的变化百分比，Δt表示编码时间的改变，其计算公式为:Δt=tSCC/tno-SCC(1)其中:tSCC表为增加SCC新编码技术所用的编码时间，tno-SCC表示未增加新技术所用的编码时间。图2不同编码配置下编码新技术引起的编码性能变化Fig．2Changesforcodingperformanceowingtonewtechnologiesindifferentconfigurations由图2可以看出，在不同的配置下码率均是下降的，而编码时间是上升的。全帧内编码时，编码时间平均上升321．73%，码率平均下降62．74%;低延时编码时，编码时间平均上升113．49%，码率平均下降53．88%;随机访问编码时，编码时间平均上升121．17%，码率平均下降59．74%。2HEVC-SCC帧间快速编码算法HEVC-SCC中，每个CU深度级和模式决策过程都需要计算率失真代价，这使得计算复杂度非常高。如果跳过不必要的深度级和预测模式的率失真代价计算，则可以有效地降低编码复杂度。2．1运动静止检测与HEVC标准测试序列相比，HEVC-SCC的标准测试序列时域相关性较强。在帧间编码过程中，运动和静止区域的编码特性不同，因此本文?
【作者单位】：宁波大学信息科学与工程学院;
【基金】：浙江省自然科学基金资助项目(LY16F010002,LY15F010005,LY17F010005) 宁波市自然科学基金资助项目(2015A610127,2015A610124) 宁波大学科研基金(理)/学科项目(xkxl1502)~~
【分类号】：TN919.81

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