CN105472384A - 一种视频图像编码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种视频图像编码方法和装置，用以在不增加编码时间和基本不影响重构图像质量的前提下，节约视频图像编码的编码码率，提高编码性能。在本发明实施例中，获取当前待编码帧中各残差块中分别进行了变换量化后的用于表示亮度Y分量的能量分布情况的亮度Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的色度U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的色度V分量残差系数；分别确定是否需要对亮度Y分量残差系数、色度U分量残差系数以及色度V分量残差系数进行编码；对确定出的需要进行编码的残差系数进行编码；舍弃不需要进行编码的参数系数，从而节约了编码码率，提高编码性能。

Description

一种视频图像编码方法和装置

技术领域

本发明涉及视频图像处理领域，尤其涉及一种视频图像编码方法和装置。

背景技术

随着高清和超高清视频以及相关多媒体技术的快速发展，视频的数据量急剧增长，JCT-VC(JointCollaborativeTeamonVideoCoding，视频编码联合协作团队)工作组制定了具有更高压缩效率的新一代视频压缩标准HEVC(HighEfficiencyVideoCoding，高效视频编码，即H.265)。相比H.264编码标准，虽然HEVC能节约更多的码率，但是海量的视频数据依然对数据处理、网络传输和存储是一个重大的挑战，因此研究具有更高压缩效率的编码算法具有重大的意义，推动高清视频的发展和应用，为高清视频的产业技术提供技术支持。

为了更加灵活有效地表示各种分辨率的视频图像，HEVC中定义了一套新的图像划分的语法单元，主要包括编码单元(CodingUnit，CU)、预测单元(PredictionUnit,PU)和变换单元(TransformUnit,TU)。HEVC采用RQT(ResidualQuad-treeTransform，残差四叉树变换)自适应变换技术，变换单元(TransformUnit,TU)是编码单元块的预测内容残差块的新式表达形式，是进行变换和量化的基本单元。其通常是正方形形式，以亮度像素编码单元残差块为例，其可以产生4x4块大小的变换单元，或大至32x32块大小的变换单元(最大变换编码单元)，即一个编码单元可以产生一个或多个变换单元。变换单元也是依据残差内容自适应的按照四叉树形状进行递归划分，根据迭代划分的深度的不同，其大小可以为32x32，16x16，8x8，4x4中的一个。

HEVC编码器模型HM(HEVCtestmodel，HEVC测试模型)根据遍历每种预测模式对当前视频图像待编码帧中的PU进行预测，得到其预测块，将当前编码块与预测块的差值确定为残差块，并将该残差块递归遍历不同尺寸的TU进行变换量化，得到相应的量化系数(即残差系数)，HM采用基于率失真代价的原则来确定该量化系数是否需要进行编码，对需要进行编码的量化系数进行编码。

在现有技术中，基于率失真代价的原则确定该量化系数是否需要进行编码的过程如下：

图1使出了现有技术中基于失真代价的原则的视频图像编码方法的流程示意图，如图1所示：

步骤11～步骤12：编码器获得当前待编码帧的残差块之后，对于残差块每一个分量(亮度Y分量、色度U分量、色度V分量)进行变换和量化求得一个率失真代价C；

步骤13：编码器将变换量化后的残差的Y、U、V三个分量的量化系数假设为零，从而得到一个零系数率失真代价C_zero。

步骤14：编码器将C_zero和C进行代价比较，判断C_zero是否小于C，若是，则执行步骤15，否则，执行步骤16。

步骤15：如果零系数率失真代价C_zero小于率失真代价C，说明将残差全部舍弃要更优于保留残差，因此将残差全部舍弃，系数修改为全零，不对该分量的残差系数进行编码；

步骤16：如果零系数率失真代价C_zero不小于率失真代价C，说明将保留残差要更优于残差全部舍弃，对残差进行编码。

当编码器遍历所有尺寸的TU之后，还会对最上层的残差进行代价比较，也就是说，假设所有TU尺寸的所有分量的变换系数都为零，得到一个总的零系数率失真代价，判断该零系数率失真代价是否更优。由于HEVC支持多种TU尺寸，最大为32×32到最小4×4，当编码器遍历所有尺寸的TU时需要增加大量的计算量，浪费了大量编码时间。

可见，现有的技术主要是基于率失真代价比较来判断残差为零时是否更优，从而确定是否将残差作舍弃处理。但是这种方法需要对每一个变换量化之后的残差系数都要增加一次零系数的代价计算和代价比较，这种方法虽然能提高编码的率失真性能，但是引入了大量额外的计算，浪费了大量的编码码率。另一方面，由于人眼对亮度变换的敏感度要比对色彩变换的敏感度高出很多，因此，对于视频的实际主观质量，亮度分量的贡献要远大于色度分量。而现有技术中将亮度分量和色度分量同时基于率失真代价进行判断，根据判断结果将亮度分量和色度分量同时舍弃或同时进行编码。可见，现有技术未考虑亮度分量对视频的实际主观质量的贡献，在将亮度分量和色度分量同时舍弃时，人眼更容易察觉到亮度分量的失真，从而降低了视频的实际主观质量。

发明内容

本发明提供一种视频图像编码方法和装置，用于节约视频图像编码的编码码率，提高编码性能。

本发明实施例提供一种视频图像编码方法，该方法包括：

获取当前待编码帧中各残差块中用于表示亮度Y分量的能量分布情况的亮度Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的色度U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的色度V分量残差系数；

根据第一约束条件确定是否需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码，根据第二约束条件确定是否需要对所述色度U分量残差系数进行编码，根据第三约束条件确定是否需要对所述色度V分量残差系数进行编码；所述第一约束条件用于对Y分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第二约束条件用于对U分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第三约束条件用于对V分量的能量的大小和分散程度进行约束；

对确定出的需要进行编码的残差系数进行编码。

本发明实施例还提供一种视频图像编码装置，该装置包括：

残差系数获取单元，用于获取当前待编码帧中各残差块中用于表示亮度Y分量的能量分布情况的Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的V分量残差系数；

残差舍弃判决单元，用于根据第一约束条件确定是否需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码，根据第二约束条件确定是否需要对所述色度U分量残差系数进行编码，根据第三约束条件确定是否需要对所述色度V分量残差系数进行编码；所述第一约束条件用于对Y分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第二约束条件用于对U分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第三约束条件用于对V分量的能量的大小和分散程度进行约束；

视频图像编码单元，用于对确定出的需要进行编码的残差系数进行编码。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例分别获取当前待编码帧中各个残差块，并分别获取用于表示亮度Y分量的能量分布情况的亮度Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的色度U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的色度V分量残差系数，并分别根据亮度Y分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否对亮度Y分量残差系数进行编码、根据色度U分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否对色度U分量残差系数进行编码、根据色度V分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否对色度V分量残差系数进行编码；可见，本发明实施例基于残差系数的统计特性的分析，设计了残差编码的约束条件，通过约束条件确定残差是否被舍弃，相较于现有技术中的基于率失真代价比较的方法，本发明实施例没有引入大量的计算量，在基本不提升编码复杂度的前提下，节约了编码码率，提高了编码性能。进一步的，本发明实施例能够考虑亮度分量和色度分量对主观视频质量的贡献，分别分析亮度分量和色度分量的残差特性，对不同的分量采用不同等的约束条件，在保证视频主观质量的前提下，更好的节约码率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中基于率失真代价的视频图像编码方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种视频图像编码方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种视频图像编码装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例适用于所有基于HEVC(H.265)压缩方案的视频图像，本发明实施例提供的视频图像编码方法可以应用于各种电视机设备、播放器、电脑及平板电脑、手机以及其他具备视频播放功能的装置和设备。

在本发明实施例中，分别获取当前待编码帧中各个残差块，并分别获取用于表示亮度Y分量的能量分布情况的亮度Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的色度U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的色度V分量残差系数，并分别根据亮度Y分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否对亮度Y分量残差系数进行编码、根据色度U分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否对色度U分量残差系数进行编码、根据色度V分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否对色度V分量残差系数进行编码；可见，本发明实施例基于残差的统计特性的分析，设计了残差编码的约束条件，通过约束条件确定残差是否被舍弃，相较于现有技术中的基于率失真代价比较的方法，本发明实施例没有引入大量的计算量，在基本不提升编码复杂度的前提下，节约了编码码率，提高了编码性能。进一步的，本发明实施例能够考虑亮度分量和色度分量对主观视频质量的贡献，分别分析亮度分量和色度分量的残差特性，对不同的分量采用不同等的约束条件，在保证视频主观质量的前提下，更好的节约码率。

下面对本发明实施例进行详细说明。

图2示出了本发明实施例提供的一种视频图像编码方法的流程示意图，参照图2，该方法可以包括：

步骤21：分别获取当前待编码帧中各残差块中用于表示亮度Y分量的能量分布情况的Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的V分量残差系数；

具体的，在上述步骤21之前，可以按照现有技术获取到当前待编码帧的各残差块，其获取流程可以如下：获取视频图像中当前待编码帧以及当前待编码帧的参考帧，对参考帧进行预测得到预测值，将当前待编码帧的实际值与预测值之间的差值作为残差值。将当前待编码帧中当前待处理的最大编码单元定义为当前LCU，定义CU的最大尺寸为MaxCUSize，定义CU的最小尺寸为MinCUSize，定义CU的深度值为CI且CI的初始值为0；将当前LCU中待处理的CU定义为当前CU，定义当前CU的尺寸为CN，CN的初始值为MaxCUSize；将当前待处理的TU定义为当前TU，定义当前TU的尺寸为TN，定义TU的最大尺寸为MaxTUSize，定义TU的最小尺寸为MinTUSize，TN的初始值为min(MaxTUSize，CN)即取MaxTUSize和CN中最小值作为TN初始化值，当前TU的深度值为TI，且TI＝CI。

具体实现时，本发明实施例中获取当前待编码帧的各残差块，也就是获取当前待编码帧中的各个TU，对于任意一个TU，获取该TU的Y、U、V分量，分别对Y、U、V三个分量进行变换和量化，分别得到量化后的亮度Y分量残差系数、色度U分量残差系数、色度V分量残差系数，其中，亮度Y分量残差系数用于表示该TU的亮度Y分量的能量分布情况，亮度Y分量残差系数的行数与列数示出了该TU的尺寸，亮度Y分量残差系数中的左上角第一行第一列系数值是DC直流系数表示该TU的Y分量的最大能量值；色度U分量残差系数用于表示该TU的色度U分量的能量分布情况，色度U分量残差系数的行数与列数示出了该TU的尺寸，色度U分量残差系数中的左上角第一行第一列系数值是DC直流系数表示该TU的U分量的最大能量值；色度V分量残差系数用于表示该TU的色度V分量的能量分布情况，色度V分量残差系数的行数与列数示出了该TU的尺寸，色度V分量残差系数中的左上角第一行第一列系数值是DC直流系数表示该TU的V分量的最大能量值。

在本发明实施例中，以尺寸为TN、深度值为TI的残差块为例进行说明。所述残差块的尺寸TN为以下任意一种：4×4、8×8、16×16、32×32。所述TI＝0，1，2，3。

步骤22：根据第一约束条件确定是否需要对亮度Y分量残差系数进行编码，第一约束条件用于对Y分量的能量的大小和分散程度进行约束。

具体的，在上述步骤22中，判断亮度Y分量残差系数是否满足第一约束条件，若是，则舍弃亮度Y分量残差系数(不对其进行编码)，若否，则需要对亮度Y分量残差系数进行编码。

可选的，在上述步骤22中，所述第一约束条件包括：所述亮度Y分量残差系数编码所需要的比特小于第一预设阈值；所述第一预设阈值可以为经验值，其取值范围为1～20，特别的，在本发明实施例中第一预设阈值可以为15；所述亮度Y分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThY，所述亮度Y分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述亮度Y分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DY；ThY＝Clip(0,25,floor(Tyi(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，DY＝TN，所述QP为量化参数；

其中，在i＝0时， $\mathrm{Ty}0\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}5,& x<21\\ {300e}^{-0.12x}+{0.5e}^{0.26x},& x\&GreaterEqual;21\end{array}\right.$

在i＝1时，Ty1(x)＝37.8e^-0.17x-254.1e^-0.15x

在i＝2时，Ty2(x)＝-50.5e^-0.1x+24.6e^-0.35x

在i＝3时， $\mathrm{Ty}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<31\\ 1,& x\&GreaterEqual;31\end{array}\right.$

当亮度Y分量残差系数满足第一约束条件时，需要舍弃亮度Y分量残差系数，将亮度Y分量残差系数中所有的系数矩阵置零，当亮度Y分量残差系数不满足第一约束条件时，需要按照现有技术对亮度Y分量残差系数进行编码，并继续执行步骤23。

步骤23：根据第二约束条件确定是否需要对所述色度U分量残差系数进行编码，所述第二约束条件用于对U分量的能量的大小和分散程度进行约束，

具体的，在上述步骤23中，判断所述色度U分量残差系数是否满足所述第二约束条件，若是，则舍弃所述色度U分量残差系数(不对其进行编码)，若否，则需要对所述色度U分量残差系数进行编码。

可选的，在上述步骤23中，所述第二约束条件包括：所述色度U分量残差系数编码所需要的比特小于第二预设阈值；所述第二预设阈值可以为经验值，其取值范围为1～20，特别的，在本发明实施例中第二预设阈值可以为10；所述色度U分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThU，所述色度U分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述色度U分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的系数个数大于阈值DU；ThU＝Clip(0,15,floor(Tui(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，所述QP为量化参数；

其中，在i＝0时，Tu0(x)＝4e^-1.9x+0.57e^0.84x

在i＝1时，Tu1(x)＝30e^-0.18x+0.1e^0.24x

在i＝2时， $\mathrm{Tu}2\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<27\\ 1,& x\&GreaterEqual;27\end{array}\right.$

在i＝3时， $\mathrm{Tu}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<24\\ 1,& x\&GreaterEqual;24\end{array}\right.$

当色度U分量残差系数满足第二约束条件时，需要舍弃色度U分量残差系数，将色度U分量残差系数中所有的系数置零，当色度U分量残差系数不满足第一约束条件时，需要按照现有技术对色度U分量残差系数进行编码，并继续执行步骤24。

步骤24：根据第三约束条件确定是否需要对所述色度V分量残差系数进行编码；所述第三约束条件用于对V分量的能量的大小和分散程度进行约束；

具体的，在上述步骤24中，判断所述色度V分量残差系数是否满足所述第三约束条件，若是，则舍弃所述色度V分量残差系数，若否，则需要对所述色度V分量残差系数进行编码。

可选的，在上述步骤24中，所述第三约束条件包括：所述色度V分量残差系数编码所需要的比特小于第三预设阈值；所述第三预设阈值可以为经验值，其取值范围为1～20，特别的，在本发明实施例中第三预设阈值可以为10；所述色度V分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThV，所述色度V分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述色度V分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DV；ThV＝Clip(0,15,floor(Tvi(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，所述QP为量化参数；

其中，在i＝0时，Tv0(x)＝100.4e^-0.18x+10e^-0.22x

在i＝1时，Tv1(x)＝15.1e^-0.27x+5.12e^-0.12x

在i＝2时， $\mathrm{Tv}2\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<28\\ 1,& x\&GreaterEqual;28\end{array}\right.$

在i＝3时， $\mathrm{Tv}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<24\\ 1,& x\&GreaterEqual;24\end{array}\right.$

当色度V分量残差系数满足第二约束条件时，需要舍弃色度V分量残差系数，将色度V分量残差系数中所有的系数置零，当色度V分量残差系数不满足第一约束条件时，需要按照现有技术对色度V分量残差系数进行编码，并继续执行步骤25。

在本发明实施例中，可以包括如上述步骤22所述的对亮度Y分量的处理过程、如上述步骤23所述的色度U分量的处理过程和如上述步骤24所述的色度V分量的处理过程，步骤22、23、24之间没有严格的执行顺序。

步骤25：对确定出的需要进行编码的残差系数进行编码。

具体的，分别对当前待编码帧中的所有残差块执行上述步骤21～步骤24的操作也就是说，在处理完当前LCU之后，将当前待编码帧中的下一个LCU作为当前LCU，并继续执行步骤21～～步骤24的操作，直至当前待编码帧中的所有LCU均编码完毕；进一步的，当前待编码帧处理完成之后，继续处理当前待编码帧的下一帧视频图像，直至该视频图像中的所有待编码帧处理结束。

经大量实验测试，本发明实施例相比于现有技术有效的节约了编码码率，提高编码性能。在实际实验中，采用三种测试序列(BasketballDrive、BQTerrace、Kimono)对本发明实施例与现有技术1(即，HM未采用残差舍弃的视频图像编码方法)、现有技术2(即，HM采用基于率失真代价比较进行残差舍弃的视频图像处理方法)的编码码率进行比较，实验结果如表1所示：

表一

从上述表1中可以看出，对于在同一QP(量化参数)条件下的编码码率，本发明实施例能够在保证视频序列主观质量的前提下，节约1.6％～9.9％的编码码率，比现有技术2至少节约了1.2％～7.7％的编码码率；从BDBR的性能指标来说，本发明的性能损失范围为-0.8％～1.5％，而BD-PSNR的性能损失范围为-0.007dB～0.017dB，波动范围较小，在能接受的范围内。其中，deltabitrate(BDBR)表示了在同样的客观质量下，两种方法的码率节省情况。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例利用了大量实验数据拟合出了针对不同TU深度和QP条件的约束条件，因此，本发明实施例提供的方法能够分析不同TU深度的残差系数与QP之间的关系特征，针对不同的TU深度在不同的QP条件下提出不同的约束条件，能更大限度地提高编码性能。另一方面，本发明实施例能够考虑亮度分量和色度分量对主观视频质量的贡献，并分别分析亮度分量和色度分量的残差特征，对不同的分量采用不同等的约束条件，在保证视频主观质量的前提下，更好地节约码率。进一步的，本发明实施例基于残差的统计特征的分析而确定出的约束条件，通过约束条件判断来确定残差是否舍弃，相较于现有的基于率失真代价比较的技术，通过统计分析不同QP条件下不同TU深度级下亮度分量和色度分量的残差特征，将残差较小能量分散不影响重构视频质量的残差舍弃，不对该部分残差进行编码，因此节约了编码该残差的比特；本发明实施例没有引入较多额外的计算量，是一种简化的残差舍弃方法，在基本不提升编码复杂度的前提下，节约了编码码率，提高了编码性能。由于本发明实施例中舍弃的残差都是比较小且能量较分散的，对应的视频纹理特征不丰富，因此，即使将这部分残差舍弃，视觉上对重构图像几乎感觉不出差异，实验结果也证明，本发明实施例能保证视频序列的主观质量。由于QP的范围有限且可数，因此本发明设定的在不同QP不同深度级下的阈值可以根据阈值表达式计算出对应的值，设置成查表的方式，不需要进行复杂的公式计算，只需要进行条件判断就可以确定是否舍弃残差。而现有技术HM的基于率失真代价比较的方法在每次代价比较之前都需要进行率失真代价的计算，很明显比本发明的方法要更复杂，计算量要更大。

需要说明的是，本发明实施例提出的当亮度分量和色度分量的残差系数满足一定约束条件时，舍弃残差。当然还可以基于其他特征条件选择舍弃残差，但是只要基于残差系数特征，包括在不同QP条件下，不同TU深度条件下，亮度分量和色度分量的残差系数特征来选择是否进行残差舍弃，都应该属于本专利的保护范围之内。

另外一点需要说明的是，凡是利用左上角残差系数值、非零残差系数的个数、非零残差系数的值以及非零残差系数之间的差距等特征条件衍生出的其他条件来确定是否舍弃残差的方法都应该属于本专利的保护范围之内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种可应用于上述流程的视频图像编码装置。图3示出了本发明实施例提供的一种视频图像编码装置的结构示意图，参照图3，该装置可以包括：

残差系数获取单元31，用于获取当前待编码帧中各残差块中用于表示亮度Y分量的能量分布情况的Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的V分量残差系数；

残差舍弃判决单元32，用于根据第一约束条件确定是否需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码，根据第二约束条件确定是否需要对所述色度U分量残差系数进行编码，根据第三约束条件确定是否需要对所述色度V分量残差系数进行编码；所述第一约束条件用于对Y分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第二约束条件用于对U分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第三约束条件用于对V分量的能量的大小和分散程度进行约束；

视频图像编码单元33，用于根据确定出的需要进行编码的残差系数对所述当前待编码帧进行编码。

较佳的，残差舍弃判决单元32具体用于，判断所述亮度Y分量残差系数是否满足所述第一约束条件，若是，则舍弃所述亮度Y分量残差系数，若否，则需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码。

较佳的，残差舍弃判决单元32具体用于，判断所述色度U分量残差系数是否满足所述第二约束条件，若是，则舍弃所述色度U分量残差系数，若否，则需要对所述色度U分量残差系数进行编码。

较佳的，残差舍弃判决单元32具体用于，判断所述色度V分量残差系数是否满足所述第三约束条件，若是，则舍弃所述色度V分量残差系数，若否，则需要对所述色度V分量残差系数进行编码。

较佳的，所述残差块的尺寸为TN，所述残差块的深度值为TI；所述第一约束条件包括：所述亮度Y分量残差系数编码所需要的比特小于第一预设阈值；所述亮度Y分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThY，所述亮度Y分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述亮度Y分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DY；ThY＝Clip(0,25,floor(Tyi(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，DY＝TN；

其中， $\mathrm{Ty}0\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}5,& x<21\\ {300e}^{-0.12x}+{0.5e}^{0.26x},& x\&GreaterEqual;21\end{array}\right.$

Ty1(x)＝37.8e^-0.17x-254.1e^-0.15x

Ty2(x)＝-50.5e^-0.1x+24.6e^-0.35x

$\mathrm{Ty}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<31\\ 1,& x\&GreaterEqual;31\end{array}\right.$

所述第二约束条件包括：所述色度U分量残差系数编码所需要的比特小于第二预设阈值；所述色度U分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThU，所述色度U分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述色度U分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DU；ThU＝Clip(0,15,floor(Tui(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，

其中，Tu0(x)＝4e^-1.9x+0.57e^0.84x

Tu1(x)＝30e^-0.18x+0.1e^0.24x

$\mathrm{Tu}2\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<27\\ 1,& x\&GreaterEqual;27\end{array}\right.$

$\mathrm{Tu}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<24\\ 1,& x\&GreaterEqual;24\end{array}\right.$

所述第三约束条件包括：所述色度V分量残差系数编码所需要的比特小于第三预设阈值；所述色度V分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThV，所述色度V分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述色度V分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DV；ThV＝Clip(0,15,floor(Tvi(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，

其中，Tv0(x)＝100.4e^-0.18x+10e^-0.22x

Tv1(x)＝15.1e^-0.27x+5.12e^-0.12x

$\mathrm{Tv}2\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<28\\ 1,& x\&GreaterEqual;28\end{array}\right.$

$\mathrm{Tv}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<24\\ 1,& x\&GreaterEqual;24.\end{array}\right.$

较佳的，所述残差块的尺寸TN为以下任意一种：4×4、8×8、16×16、32×32。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器，使得通过该计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令可实现流程图中的一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图的一个流程或多个流程和/或方框图的一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种视频图像编码方法，其特征在于，该方法包括：

获取当前待编码帧中各残差块中分别进行了变换量化后的用于表示亮度Y分量的能量分布情况的亮度Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的色度U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的色度V分量残差系数；根据第一约束条件确定是否需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码，根据第二约束条件确定是否需要对所述色度U分量残差系数进行编码，根据第三约束条件确定是否需要对所述色度V分量残差系数进行编码；所述第一约束条件用于对Y分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第二约束条件用于对U分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第三约束条件用于对V分量的能量的大小和分散程度进行约束；

对确定出的需要进行编码的残差系数进行编码。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一约束条件确定是否需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码，具体包括：

判断所述亮度Y分量残差系数是否满足所述第一约束条件，若是，则丢弃所述亮度Y分量残差系数，若否，则需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第二约束条件确定是否需要对所述色度U分量残差系数进行编码，具体包括：

判断所述色度U分量残差系数是否满足所述第二约束条件，若是，则丢弃所述色度U分量残差系数，若否，则需要对所述色度U分量残差系数进行编码。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据第三约束条件确定是否需要对所述色度V分量残差系数进行编码，具体包括：

判断所述色度V分量残差系数是否满足所述第三约束条件，若是，则丢弃所述色度V分量残差系数，若否，则需要对所述色度V分量残差系数进行编码。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述残差块的尺寸为TN，所述残差块当前的深度值为TI；

所述第一约束条件包括：所述亮度Y分量残差系数编码所需要的比特小于第一预设阈值；所述亮度Y分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThY，所述亮度Y分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述亮度Y分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DY；ThY＝Clip(0,25,floor(Tyi(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，DY＝TN，所述QP为量化参数；

其中， $\mathrm{Ty}0\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}5,& x<21\\ {300e}^{-0.12x}+{0.5e}^{0.26x},& x\&GreaterEqual;21\end{array}\right.$

Ty1(x)＝37.8e^-0.17x-254.1e^-0.15x

Ty2(x)＝-50.5e^-0.1x+24.6e^-0.35x

$\mathrm{Ty}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<31\\ 1,& x\&GreaterEqual;31\end{array}\right.$

所述第二约束条件包括：所述色度U分量残差系数编码所需要的比特小于预设阈值；所述色度U分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThU，所述色度U分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述色度U分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DU；ThU＝Clip(0,15,floor(Tui(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，所述QP为量化参数；

其中，Tu0(x)＝4e^-1.9x+0.57e^0.84x

Tu1(x)＝30e^-0.18x+0.1e^0.24x

$\mathrm{Tu}2\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<27\\ 1,& x\&GreaterEqual;27\end{array}\right.$

$\mathrm{Tu}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<24\\ 1,& x\&GreaterEqual;24\end{array}\right.$

所述第三约束条件至少包括：所述色度V分量残差系数编码所需要的比特小于第二预设阈值；所述色度V分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThV，所述色度V分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述色度V分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DV；ThV＝Clip(0,15,floor(Tvi(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，所述QP为量化参数；

其中，Tv0(x)＝100.4e^-0.18x+10e^-0.22x

Tv1(x)＝15.1e^-0.27x+5.12e^-0.12x

$\mathrm{Tv}2\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<28\\ 1,& x\&GreaterEqual;28\end{array}\right.$

$\mathrm{Tv}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<24\\ 1,& x\&GreaterEqual;24.\end{array}\right.$

6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述残差块的尺寸TN为以下任意一种：

4×4、8×8、16×16、32×32。

7.一种视频图像编码装置，其特征在于，该装置包括：

残差系数获取单元，用于获取当前待编码帧中各残差块中分别进行变换量化后的用于表示亮度Y分量的能量分布情况的Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的V分量残差系数；

残差舍弃判决单元，用于根据第一约束条件确定是否需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码，根据第二约束条件确定是否需要对所述色度U分量残差系数进行编码，根据第三约束条件确定是否需要对所述色度V分量残差系数进行编码；所述第一约束条件用于对Y分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第二约束条件用于对U分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第三约束条件用于对V分量的能量的大小和分散程度进行约束；

视频图像编码单元，用于对确定出的需要进行编码的残差系数进行编码。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，残差舍弃判决单元具体用于，

判断所述亮度Y分量残差系数是否满足所述第一约束条件，若是，则丢弃所述亮度Y分量残差系数，若否，则需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，残差舍弃判决单元具体用于，

判断所述色度U分量残差系数是否满足所述第二约束条件，若是，则丢弃所述色度U分量残差系数，若否，则需要对所述色度U分量残差系数进行编码。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，残差舍弃判决单元具体用于，

判断所述色度V分量残差系数是否满足所述第三约束条件，若是，则丢弃所述色度V分量残差系数，若否，则需要对所述色度V分量残差系数进行编码。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述残差块的尺寸为TN，所述残差块当前的深度值为TI；

所述第一约束条件至少包括：所述亮度Y分量残差系数编码所需要的比特小于第一预设阈值；所述亮度Y分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThY，所述亮度Y分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述亮度Y分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DY；ThY＝Clip(0,25,floor(Tyi(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，DY＝TN，所述QP为量化参数；

其中， $\mathrm{Ty}0\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}5,& x<21\\ {300e}^{-0.12x}+{0.5e}^{0.26x},& x\&GreaterEqual;21\end{array}\right.$

Ty1(x)＝37.8e^-0.17x-254.1e^-0.15x

Ty2(x)＝-50.5e^-0.1x+24.6e^-0.35x

$\mathrm{Ty}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<31\\ 1,& x\&GreaterEqual;31\end{array}\right.$

所述第二约束条件至少包括：所述色度U分量残差系数编码所需要的比特小于第二预设阈值；所述色度U分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThU，所述色度U分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述色度U分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DU；ThU＝Clip(0,15,floor(Tui(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，所述QP为量化参数；

其中，Tu0(x)＝4e^-1.9x+0.57e^0.84x

Tu1(x)＝30e^-0.18x+0.1e^0.24x

$\mathrm{Tu}2\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<27\\ 1,& x\&GreaterEqual;27\end{array}\right.$

$\mathrm{Tu}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<24\\ 1,& x\&GreaterEqual;24\end{array}\right.$

所述第三约束条件至少包括：所述色度V分量残差系数编码所需要的比特小于第三预设阈值；所述色度V分量残差系数中的非零系数个数小于阈值ThV，所述色度V分量残差系数中的非零系数的值为-1或1，所述色度V分量残差系数中的任意相邻非零系数之间的个数大于阈值DV；ThV＝Clip(0,15,floor(Tvi(x)))，所述Clip(min,max,val)表示将val值嵌位在[min,max]所包含的范围内的运算，所述floor()表示向下取整运算，i＝TI,i＝0,1,2,3，x＝QP，所述QP为量化参数；

其中，Tv0(x)＝100.4e^-0.18x+10e^-0.22x

Tv1(x)＝15.1e^-0.27x+5.12e^-0.12x

$\mathrm{Tv}2\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<28\\ 1,& x\&GreaterEqual;28\end{array}\right.$

$\mathrm{Tv}3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}2,& x<24\\ 1,& x\&GreaterEqual;24.\end{array}\right.$

12.如权利要求7-11中任一项所述的装置，其特征在于，所述残差块的尺寸TN为以下任意一种：

4×4、8×8、16×16、32×32。