CN105959611B - 一种自适应的从h264到hevc的帧间快速转码方法及装置 - Google Patents

一种自适应的从h264到hevc的帧间快速转码方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及视频编解码领域，尤其是一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法及装置。本发明针对现有技术存在的问题，提供一种快速转码方法及装置。本发明针对H264到HEVC转码中的帧间预测加速问题，提出了一种综合了自适应的模式映射、运动向量的合理重复利用的方案。帧间预测阶段，可能进行一系列四叉树分割，然后得到CU8；也有可能提前中止，有些不用最终深入到CU8，不用分割到CU16，最理想的直接将CU64作为一个整体进行编码；其中CU32、CU16以及CU8帧间预测得到的都是临时的最优模式；在整个Cu64帧间预测结束后得到最优编码模式，根据最优编码模式进行编码。

Description

一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法及装置
技术领域
本发明涉及视频编解码领域，尤其是一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法及装置。
背景技术
近年来随着视频业务的飞速发展，人们对观看高清乃至超高清视频的需求也越来越高，目前主流的视频压缩编码标准H.264/AVC已经不能适应高数据量下的视频的网络传输，于是新一代视频压缩编码标准H.265/HEVC应运而生。HEVC最主要的目标是在压缩效率上获得显著提高，即在保持视频质量基本不变的同时减少50％左右的码率，但编码的计算复杂度也由此急剧增加。
HEVC相对于H.264在编码性能上的大幅提升主要体现在：(1)采用了更加灵活的编码结构来提高编码效率，包括编码单元CU、预测单元PU和变换单元TU，同时将宏块的大小从H.264的16×16扩展到了64×64，更适用于高分辨率视频的压缩；(2)采用了更多的帧内预测方向，每种PU尺寸最多可达30余种预测方向，更大范围的PU尺寸和更多的PU帧内预测方向使得HEVC比H.264/AVC有了更高的帧内预测压缩性能；(3)采用了更多的帧间预测模式，包含了对称PU模式和非对称PU模式，使得HEVC有了更加多样化的运动块匹配，从而提高了帧间运动估计的压缩性能，等等。
目前高清及超高清视频逐渐成为目前网络存储和传输的主要业务，因此，将视频采用压缩比相对H.264标准提高一倍的HEVC标准应用于视频的存储和网络传输，将带来很大的性能提升。然而，目前既有的数以亿计的多媒体资源，其中视频部分大多均是采用老一代的H.264标准压缩。因此，研究从H.264标准到HEVC标准的视频转码技术具有充分的现实意义和经济价值。
传统的H.264向HEVC转码的方法是将H.264解码器与HEVC的编码器级联，直接对H.264标准解码得到的图像进行HEVC编码。这种方法解码器和编码器相互独立，没有对H.264码流中所包含的信息进行解码后的充分利用，而是遍历了编码中的所有过程，因此复杂度很高。因此，针对利用解码信息降低转码器的计算复杂度的技术，目前已经有学者进行了一定的研究。
利用解码信息的转码技术研究，多数集中在加速帧间预测和加速帧内预测这两个方面。由于H.264和HEVC编码中，参考帧号、运动矢量、运动估计的预测方式等是相同的。因此，可以在H.264码流中提取参考帧号、宏块位置坐标、宏块类型、运动矢量等信息，并应用在HEVC编码端，对帧间和帧内预测等环节进行优化，从而大幅降低整个转码的计算复杂度。
以帧间预测为例，典型的技术如：Eduardo Peixoto和Tamer Shanableh等人以运动矢量的方差等建立特征，利用模式分类的思想，提取H.264码流中的特征信息，通过一种线性判别函数，确定出HEVC编码器中图像的编码单元的划分方式，从而大大减少了确定分块方式的计算量。Qingxiong Huangyuan和Li Song等人则以H.264分块信息等为特征，利用机器学习的思想，采用SVM分类器预测HEVC编码中的CU编码块层次深度范围，从而大大降低了HEVC中四叉树结构编码的复杂度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法及装置。本发明主要针对H.264到HEVC转码中的帧间预测加速问题，提出了一种综合了自适应的模式映射、运动向量的合理重复利用的技术方案。帧间预测阶段，结束后，进行编码(包括变换编码及熵编码等)。帧间预测阶段，可能进行一系列CU64、CU32、CU16的四叉树分割，然后得到CU8；也有可能提前中止，有些不用最终深入到CU8，有些甚至不用分割到CU16，最理想的有些连CU32都不用帧间预测，而是直接将CU64作为1个整体进行编码；其中CU32帧间预测、CU16帧间预测以及CU8帧间预测得到的最优模式，都只是一个临时最优模式，并且CU32帧间预测、CU16帧间预测以及CU8帧间预测都只是为了得到临时最优模式，而不进行任何编码；编码是在整个Cu64帧间预测结束后得到最优编码模式，根据最优编码模式进行编码。
本发明采用的技术方案如下：
一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法包括：
步骤1：输入原始H264视频流，并对该视频进行解码，提取当前解码帧的宏块残差、编码模式、参考帧、运动向量；将HEVC编码树单元覆盖的区域对应至当前解码帧的各个宏块；
步骤2：进行CU64帧间预测，得到CU64不分割时的最优模式，然后判断当前CU64帧间预测是否可以提前终止，当CU64对应的各MB参考帧相同、各MB全部是Pskip模式或16*16模式并且各MB的运动向量MV相近且16个MB对应的残差系数幅值之和小于CU64阈值时，则不需要对CTU进行分割，直接采用CU64不分割时的最优模式作为最优编码模式，否则，将CTU进行四叉树分割，形成4个第一级子单元CU32，对每个CU32分别执行步骤3之后，将所有第一级子单元CU32帧间预测中当前CU的最优模式时对应的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU64不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU64最优编码模式，以CU64最优编码模式对CTU进行编码：其中CU64为64*64大小的CU；CU32为32*32的CU；CU16为16*16的CU；C8为8*8的CU；CU64是将64*64大小的宏块分割为4个32*32大小的区域CU32；
步骤3：进行CU32帧间预测，得到CU32不分割时的最优模式；然后判断当前CU32帧间预测是否可以提前终止，当当前CU32对应的MB参考帧相同、对应的MB为Skip或16x16模式、4个MB的运动向量MV相近及4个MB对应的残差系数幅值之和小于CU32阈值时，则当前CU32可以提前终止，直接以CU32不分割时的最优模式作为CU32的最优模式，然后进行下一个CU32的帧间预测，否则，进入当前第一级子单元的CU32四叉树分割，形成4个第二级子单元CU16，对每个CU16分别执行步骤4之后，将所有第二级子单元CU16帧间预测中当前CU的最优模式时对应的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU32不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU32的最优模式，然后才进行下一个CU32的帧间预测；
步骤4：进行CU16帧间预测，得到CU16不分割时的最优模式，然后判断当前CU16帧间预测是否可以提前终止，当当前CU16对应MB是PSkip模式或者对应MB不是帧内模式、对应的MB未划分为亚宏块且MB对应的残差系数幅值之和小于等于CU16阈值时，则当前CU16可以提前终止，直接以CU16不分割时的最优模式作为CU16的最优模式，然后进行下一个CU16的帧间预测，否则进入CU16的四叉树分割,形成4个第三级子单元CU8，对每个CU8分别执行步骤5，执行步骤5之后,将所有CU8帧间预测中当前CU在最优模式时的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与当前CU16不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU16最优模式，然后才进行下一个CU16的帧间预测；CU16进行四叉树分割指的是将16*16大小宏块分给为4个8*8大小的区域CU8；
步骤5：进行CU8帧间预测，然后进行下一个CU8的帧间预测。
进一步的，所述CU64帧间预测具体包括：
步骤21：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，将HEVC区域的当前CU对应于H264的16个MB，计算16个MB的参考帧是否相同；若参考帧相同，则执行步骤22；否则，执行步骤23；
步骤22：当16个MB全被H264编码为16x16或Skip模式、16个MB的运动向量MV相近且判定当前CU所对应的所有MB对应的残差系数幅值之和小于CU64阈值时，则根据16个MB的运动向量信息做一个小范围运动估计，确定当前CU在为2N*2N模式时的代价，然后直接跳过其他帧间模式，将当前CU在2Nx2N模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式；否则，利用H.264的运动信息，对其他帧间模式进行缩小范围运动估计；确定当前CU其他帧间模式的代价，然后将当前CU在其他帧间模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU64四叉树分割；CU64模式包括2N*2N模式和其他帧间模式；其中其他帧间模式包括2N*N模式、N*2N模式对称模式及2NxnU、2NxnD、nLx2N、nRx2N等非对称模式；其中U指的是Up，表示小于N的在编码单元CU上部；D表示Down，表示小于N的在编码单元CU下部；L指的是left，表示小于N的在编码单元CU左部；R指的是right，表示小于N的在编码单元CU右部；
步骤23：对当前CU进行2Nx2N按搜索范围进行正常运动估计，对其余帧间模式对应的预测单元PU做判断，考察每一个PU对应的所有宏块MB，若宏块MB的参考帧相同且宏块MB都是PSkip或16x16模式；则对CU64帧间预测模块对应的预测单元PU做小范围运动估计，否则，进行正常运动估计，执行步骤24；
步骤24：计算当前CU在所有其余帧间模式和帧内模式的代价后，然后将当前CU在其他模式的代价、帧内模式的代价对应与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价最小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU64四叉树分割。
进一步的，所述CU32帧间预测具体包括：
步骤211：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，将HEVC区域的当前CU对应于H264的4个MB，计算4个MB的参考帧是否相同；若参考帧相同，则执行步骤212；否则，执行步骤213；
步骤212：当4个MB全被H264编码为16x16或Skip模式、4个MB的运动向量MV相近且判定当前CU所对应的所有MB对应的残差系数幅值之和小于CU32阈值时，则根据4个MB的运动向量信息做一个小范围运动估计，确定当前CU在为2N*2N模式时的代价，然后直接跳过其他帧间模式，将当前CU在2Nx2N模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式；否则，利用H.264的运动信息，对其他帧间模式进行缩小范围运动估计；确定当前CU其他帧间模式的代价，然后将当前CU在其他帧间模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU32四叉树分割；CU32模式包括2N*2N模式和其他帧间模式；其中其他帧间模式包括2N*N模式、N*2N模式对称模式及2NxnU、2NxnD、nLx2N、nRx2N等非对称模式；其中U指的是Up，表示小于N的在编码单元CU上部；D表示Down，表示小于N的在编码单元CU下部；L指的是left，表示小于N的在编码单元CU左部；R指的是right，表示小于N的在编码单元CU右部；
步骤213：对当前CU进行2Nx2N按搜索范围进行正常运动估计，对其余帧间模式对应的预测单元PU做判断，考察每一个PU对应的所有宏块MB及宏块MB的局部区域，若宏块MB及宏块MB的局部区域的参考帧相同且宏块MB及宏块MB的局部区域都是完整划分；则对CU64帧间预测模块对应的预测单元PU做小范围运动估计，否则，进行正常运动估计，执行步骤214；完整划分指的是宏块MB都是PSkip、16x16模式，宏块MB的局部区域的内部不存在MB模式划分形成的分界；宏块MB的局部区域指的是宏块MB的一部分；
步骤214：计算当前CU在所有其余帧间模式和帧内模式的代价后，然后将当前CU在其他模式的代价、帧内模式的代价对应与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价最小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU32四叉树分割。
进一步的，所述CU16帧间预测具体处理过程是：
步骤31：对当前CU执行Merge/Skip模式，计算当前CU对应的MB是否已经划分到SubMB(亚宏块)级别，如果是，则跳过其它帧间模式的测试，进行CU16四叉树分割，将4个CU8中当前CU在最优模式时的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU16不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU16最优模式；否则，执行步骤32；
步骤32：若当前CU对应的MB是否编码为PSkip模式，如果是，则跳过其他帧间模式，以merge/skip模式作为当前CU16不分割时的最优模式；如果当前CU对应的MB不是PSkip，而是帧内模式，则跳过其他帧间模式，执行帧内模式，与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，选择代价较小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU16四叉树分割；如果当前CU对应的MB不是PSkip，也不是帧内模式，则MB为16x16、16x8或8x16模式，执行步骤33；
步骤33：判断当前CU对应的MB对应的残差系数幅值之和是否大于CU16阈值，如果大于阈值，则进行CU16四叉树分割；否则，采用H.264宏块既有的帧间预测模式作为当前CU16不分割时的最优模式，同时采用H.264宏块既有的运动向量，不进行CU16其他的帧间模式计算。
进一步的，所述CU8帧间预测具体处理过程是：
步骤41：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，接着先看当前CU所在的H.264的宏块模式；如果当前CU对应的MB模式为PSkip模式，则直接结束；若当前CU对应的MB是帧内模式，则计算当前CU所有剩余模式的代价，并与当前CU执行执行merge/skip模式得到的代价进行比较，选择代价小者对应的模式作为当前CU最优模式；如果当前CU对应的MB即不是PSkip模式也不是帧内模式，则先判断当前CU对应的MB的划分是否大于等于当前的CU8，也即是否为16*16模式、16x8模式、8x16模式、8x8模式这几种模式；如果是，则当前CU的2Nx2N模式的MV采取覆盖当前CU的对应MB或子块的运动向量MV，并跳过其他剩余模式；否则，执行步骤42；其他剩余模式指的是2N*N模式、N*2N模式对称模式和帧内模式；所有剩余模式指的是2Nx2N模式和其他剩余模式；
步骤42：当当前CU对应的亚宏块是8x4或4x8模式，则CU对应采用2NxN或Nx2N模式，同时采用2NxN或Nx2N模式对应运动向量MV，与当前CU采用merge/skip模式得到的代价比较后选出最优模式；如果当前CU对应的亚宏块是4x4模式，则根据H264对应区域的运动向量MV，分别做缩小范围运动估计，遍历剩余模式，最后与merge/skip模式得到的代价比较选出最优模式；剩余模式指的是2N*N模式、N*2N模式对称模式。
进一步的，一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码装置包括：
H264解码模块，用于对输入原始H264视频流进行解码，提取当前解码帧的宏块残差、编码模式、参考帧、运动向量；将HEVC编码树单元覆盖的区域对应至当前解码帧的各个宏块；
CU64预测模块，用于进行CU64帧间预测，得到CU64不分割时的最优模式，然后判断当前CU64帧间预测是否可以提前终止，当CU64对应的各MB参考帧相同、各MB全部是Pskip模式或16*16模式并且各MB的运动向量MV相近且16个MB对应的残差系数幅值之和小于CU64阈值时，则不需要对CTU进行分割，直接采用CU64不分割时的最优模式作为最优编码模式，否则，将CTU进行四叉树分割，形成4个第一级子单元CU32，对每个CU32通过CU32预测模块进行处理，然后将所有第一级子单元CU32帧间预测中当前CU的最优模式时对应的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU64不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU64最优编码模式，以CU64最优编码模式对CTU进行编码：其中CU64为64*64大小的CU；CU32为32*32的CU；CU16为16*16的CU；C8为8*8的CU；CU64是将64*64大小的宏块分割为4个32*32大小的区域CU32；
CU32预测模块，用于进行CU32帧间预测，得到CU32不分割时的最优模式；然后判断当前CU32帧间预测是否可以提前终止，当当前CU32对应的MB参考帧相同、对应的MB为Skip或16x16模式、4个MB的运动向量MV相近及4个MB对应的残差系数幅值之和小于CU32阈值时，则当前CU32可以提前终止，直接以CU32不分割时的最优模式作为CU32的最优模式，然后进行下一个CU32的帧间预测，否则，进入当前第一级子单元的CU32四叉树分割，形成4个第二级子单元CU16，对每个CU16通过CU16预测模块进行处理，然后将所有第二级子单元CU16帧间预测中当前CU的最优模式时对应的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU32不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU32的最优模式，然后才进行下一个CU32的帧间预测；
CU16预测模块，用于进行CU16帧间预测，得到CU16不分割时的最优模式，然后判断当前CU16帧间预测是否可以提前终止，当当前CU16对应MB是PSkip模式或者对应MB不是帧内模式、当前CU16对应的MB未划分为亚宏块且当前CU16对应的MB对应的残差系数幅值之和小于等于CU16阈值时，则当前CU16可以提前终止，直接以CU16不分割时的最优模式作为CU16的最优模式，然后进行下一个CU16的帧间预测，否则进入CU16的四叉树分割,形成4个第三级子单元CU8，对每个CU8通过CU8预测模块进行处理，然后将所有CU8帧间预测中当前CU在最优模式时的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与当前CU16不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU16最优模式，然后才进行下一个CU16的帧间预测；CU16进行四叉树分割指的是将16*16大小宏块分给为4个8*8大小的区域CU8；
CU8预测模块，用于进行CU8帧间预测，然后进行下一个CU8帧间预测。
进一步的，所述CU64帧间预测模块具体处理过程包括：
步骤21：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，将HEVC区域的当前CU对应于H264的16个MB，计算16个MB的参考帧是否相同；若参考帧相同，则执行步骤22；否则，执行步骤23；
步骤22：当16个MB全被H264编码为16x16或Skip模式、16个MB的运动向量MV相近且判定当前CU所对应的所有MB对应的残差系数幅值之和小于CU64阈值时，则根据16个MB的运动向量信息做一个小范围运动估计，确定当前CU在为2N*2N模式时的代价，然后直接跳过其他帧间模式，将当前CU在2Nx2N模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式；否则，利用H.264的运动信息，对其他帧间模式进行缩小范围运动估计；确定当前CU其他帧间模式的代价，然后将当前CU在其他帧间模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU64四叉树分割；CU64模式包括2N*2N模式和其他帧间模式；其中其他帧间模式包括2N*N模式、N*2N模式对称模式及2NxnU、2NxnD、nLx2N、nRx2N等非对称模式；其中U指的是Up，表示小于N的在编码单元CU上部；D表示Down，表示小于N的在编码单元CU下部；L指的是left，表示小于N的在编码单元CU左部；R指的是right，表示小于N的在编码单元CU右部；
步骤23：对当前CU进行2Nx2N按搜索范围进行正常运动估计，对其余帧间模式对应的预测单元PU做判断，考察每一个PU对应的所有宏块MB，若宏块MB的参考帧相同且宏块MB都是PSkip或16x16模式；则对CU64帧间预测模块对应的预测单元PU做小范围运动估计，否则，进行正常运动估计，执行步骤24；
步骤24：计算当前CU在所有其余帧间模式和帧内模式的代价后，然后将当前CU在其他模式的代价、帧内模式的代价对应与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价最小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU64四叉树分割
进一步的，所述CU32帧间预测模块具体处理过程包括：
步骤211：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，将HEVC区域的当前CU对应于H264的4个MB，计算4个MB的参考帧是否相同；若参考帧相同，则执行步骤212；否则，执行步骤213；
步骤212：当4个MB全被H264编码为16x16或Skip模式、4个MB的运动向量MV相近且判定当前CU所对应的所有MB对应的残差系数幅值之和小于CU32阈值时，则根据4个MB的运动向量信息做一个小范围运动估计，确定当前CU在为2N*2N模式时的代价，然后直接跳过其他帧间模式，将当前CU在2Nx2N模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式；否则，利用H.264的运动信息，对其他帧间模式进行缩小范围运动估计；确定当前CU其他帧间模式的代价，然后将当前CU在其他帧间模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU32四叉树分割；CU32模式包括2N*2N模式和其他帧间模式；其中其他帧间模式包括2N*N模式、N*2N模式对称模式及2NxnU、2NxnD、nLx2N、nRx2N等非对称模式；其中U指的是Up，表示小于N的在编码单元CU上部；D表示Down，表示小于N的在编码单元CU下部；L指的是left，表示小于N的在编码单元CU左部；R指的是right，表示小于N的在编码单元CU右部；
步骤213：对当前CU进行2Nx2N按搜索范围进行正常运动估计，对其余帧间模式对应的预测单元PU做判断，考察每一个PU对应的所有宏块MB及宏块MB的局部区域，若宏块MB及宏块MB的局部区域的参考帧相同且宏块MB及宏块MB的局部区域都是完整划分；则对CU64帧间预测模块对应的预测单元PU做小范围运动估计，否则，进行正常运动估计，执行步骤214；完整划分指的是宏块MB都是PSkip、16x16模式，宏块MB的局部区域的内部不存在MB模式划分形成的分界；宏块MB的局部区域指的是宏块MB的一部分；
步骤214：计算当前CU在所有其余帧间模式和帧内模式的代价后，然后将当前CU在其他模式的代价、帧内模式的代价对应与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价最小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU32四叉树分割。
进一步的，所述CU16帧间预测模块具体处理过程包括：
步骤31：对当前CU执行Merge/Skip模式，计算当前CU对应的MB是否已经划分到SubMB(亚宏块)级别，如果是，则跳过其它帧间模式的测试，进行CU16四叉树分割，将4个CU8中当前CU在最优模式时的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU16不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU16最优模式；否则，执行步骤32；
步骤32：若当前CU对应的MB是否编码为PSkip模式，如果是，则跳过其他帧间模式，以merge/skip模式作为当前CU16不分割时的最优模式；如果当前CU对应的MB不是PSkip，而是帧内模式，则跳过其他帧间模式，执行帧内模式，与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，选择代价较小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU16四叉树分割；如果当前CU对应的MB不是PSkip，也不是帧内模式，则MB为16x16、16x8或8x16模式，执行步骤33；
步骤33：判断当前CU对应的MB对应的残差系数幅值之和是否大于CU16阈值，如果大于阈值，则进行CU16四叉树分割；否则，采用H.264宏块既有的帧间预测模式作为当前CU16不分割时的最优模式，同时采用H.264宏块既有的运动向量，不进行CU16其他的帧间模式计算。
进一步的，所述在于CU8帧间预测模块具体处理过程是：
步骤41：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，接着先看当前CU所在的H.264的宏块模式；如果当前CU对应的MB模式为PSkip模式，则直接结束；若当前CU对应的MB是帧内模式，则计算当前CU所有剩余模式的代价，并与当前CU执行执行merge/skip模式得到的代价进行比较，选择代价小者对应的模式作为当前CU最优模式；如果当前CU对应的MB即不是PSkip模式也不是帧内模式，则先判断当前CU对应的MB的划分是否大于等于当前的CU8，也即是否为16*16模式、16x8模式、8x16模式、8x8模式这几种模式；如果是，则当前CU的2Nx2N模式的MV采取覆盖当前CU的对应MB或子块的运动向量MV，并跳过其他剩余模式；否则，执行步骤42；其他剩余模式指的是2N*N模式、N*2N模式对称模式和帧内模式；所有剩余模式指的是2Nx2N模式和其他剩余模式；
步骤42：当当前CU对应的亚宏块是8x4或4x8模式，则CU对应采用2NxN或Nx2N模式，同时采用2NxN或Nx2N模式对应运动向量MV，与当前CU采用merge/skip模式得到的代价比较后选出最优模式；如果当前CU对应的亚宏块是4x4模式，则根据H264对应区域的运动向量MV，分别做缩小范围运动估计，遍历剩余模式，最后与merge/skip模式得到的代价比较选出最优模式；剩余模式指的是2N*N模式、N*2N模式对称模式。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.以专利号CN201310173401.2为代表的转码方案，往往缺失了最大编码单元为CU64的优化设计。由于HEVC的编码性能提高很大程度上在于比H.264标准更大的编码单元，因此该缺失不利于充分发挥转码性能。而且该方案主要仅仅判断了运动向量信息，对H.264的编码模式及编码残差等分析利用不充分，转码优化的设计不足，也有损于转码质量。本方案则充分考虑了HEVC编码标准中最大的编码单元CU64，并且综合H.264的编码模式、运动向量、残差等各种信息，充分考虑了转码器的性能和准确性。
2.以Eduardo Peixoto等人为代表的基于模式分类或机器学习的转码方法，往往依赖于在线训练来达到视频内容的自适应性，虽然提高了率失真质量，但缺点是整个视频中需要舍弃不少帧用于训练，这部分训练帧不能进行快速转码。本发明则是一套不依赖于在线训练H.264解码数据的，自适应的CTU划分提前中止方法，包括从上至CU64下到CU16均相应有针对性的优化设计。特别的，对于CU64和CU32，在MV近似度等标准基础上，利用了自适应的残差阈值判别CU是否提前终止拆分，组合的措施能在保证编码效果的基础上降低复杂度，并且能类同于在线训练技术满足算法对视频内容的自适应，又避免了用一些视频帧单独做训练。
3.一种依据H.264运动信息的缩小范围的HEVC运动搜索设计，包括优化的搜索中心点的选取和搜索范围的设定。其中搜索范围，由于是相对于自定义的核心MV的离散度而设计，相对现有技术，搜索范围可以非常的小，从而大大降低运动搜索的复杂度。搜索中心点方面，则打破了围绕MVP进行运动搜索的常规，可以有条件的选择自定义的核心MV作为搜索起点。众所周知，在运动估计快速算法中，即使当搜索范围仍然并不太小的时候，一个更佳的搜索中心点往往意味着有机会更早的满足算法收敛条件，使得搜索更容易提前完成。因此上述两方面的组合改善，可以大大降低运动搜索的复杂度。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1a是CU32下该模式的划分比例示意图。
图1b是CU32对应的4个16x16宏块示意图。
图1c是符合CU32缩小范围运动估计条件的H.264对应模式例示意图。
图1d是不符合CU32缩小范围运动估计条件的H.264对应模式例示意图。
图2总体设计流程图。
图3是CU64帧间预测流程图。
图4是CU32帧间预测流程图。
图5是CU16帧间预测流程图
图6是CU8帧间预测图。
图7是装置模块图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明相关说明：
1、H264结构中，一个视频图像编码后的数据叫做一帧，一帧由一个片或多个片组成，一个片由一个或多个宏块(MB)组成，一个宏块由16*16的yuv数据组成。宏块MB作为H264编码的基本单位。
2、四叉树索引的基本思想是将空间递归划分为不同层次的树结构。它将已知范围的空间等分成四个相等的子空间，如此递归下去，直至树的层次达到一定深度或者满足某种要求后停止分割。HEVC中CTU的四叉树句法指定了它所属的亮度和色度CB的尺寸和位置。四叉树的根与CTU相关联。因此，亮度CB的最大尺寸为其所属的亮度CTB的尺寸。对于一个CTU来说，其亮度CB和色度CB的划分标志都是使用的同一个。一个亮度CB通常和两个色度CB及它们相关的句法共同组成一个编码单元(CU)。一个CTB可能只包含一个CU，也可能被划分成多个CU，每个CU包含着与之相关联的预测单元(PU)和变换单元(TU)。
决定一个图像区域是以帧间还是帧内方式进行预测是在CU层进行的。一个PU划分结构的根在CU层。根据基本的预测类型，亮度CB和色度CB可以继续进行划分并利用其它的亮度PB和色度PB进行预测。HEVC支持多种PB尺寸，最大为64×64到最小4×4。
3、HEVC将2NxXX作为一种模式，在CU64、CU32、CU16及CU8中N值不同。在Cu64中N值等于32；CU32中N值等于16；在CU16中N值等于8。CU8中N值等于4。
4、正常运动估计，以UMHexagonS、EPZS等算法来进行运动搜索。正常运动估计中，搜索范围由编码器指定，有默认值。
5、分割标志编码指的是对当前CU的分割标志(split_cu_flag)进行编码后得到的代价。具体实施部分：
本发明主要针对H.264到HEVC转码中的帧间预测加速问题，提出了一种综合了自适应的模式映射、运动向量的合理重复利用的技术方案。总体方案如下：
先判断当前H.264编码帧是否为I帧，如果是，其转码技术不在本文讨论之列，可直接按照标准的级联转码实施。反之，如果H.264编码是P帧，则进入本文讨论之技术范畴，具体步骤为：
对每一个HEVC的CTU(编码树单元)，首先判断当前64x64大小的CU(简称CU64)，所对应的16个H.264编码的16x16宏块(以下简称MB)，是否全被H.264编码为帧内模式，即I块。如果是，说明H.264无法提供任何该CU64的运动信息，则采取常规HEVC帧间预测方式执行。否则可以按优化的CU64帧间预测步骤执行。
设计原理：帧间预测阶段，结束后，进行编码(包括变换编码及熵编码等)帧间预测阶段，可能进行一系列CU64、CU32、CU16的四叉树分割，然后得到CU8；也有可能提前中止，有些不用最终深入到CU8，有些甚至不用分割到CU16，最理想的有些连CU32都不用帧间预测，而是直接将CU64作为1个整体进行编码；
其中CU32帧间预测、CU16帧间预测以及CU8帧间预测得到的最优模式，都只是一个临时最优模式，并且CU32帧间预测、CU16帧间预测以及CU8帧间预测都只是为了得到临时最优模式，而不进行任何编码；编码是在整个Cu64帧间预测结束后得到最优编码模式，根据最优编码模式进行编码。
其中从CU8临时最优模式递归到CU16，CU16选择临时最优模式；然后CU16选择的临时最优模式递归到CU32，CU32选择临时最优模式，递归到CU64，然后CU64选择最优编码模式作为最终的编码模式。
其中，CU64帧间预测、CU32帧间预测、CU16帧间预测、CU8帧间预测可以分为两类：CU64和CU32的大小超过16x16，由多个H.264对应的16x16大小的MB组成，为第一类；而CU16和CU8直接对应一个H.264编码的MB，故为第二类。
总体来说，第二类优化帧间预测相对直接，大致可以根据H.264宏块的编码模式直接映射到HEVC的精神进行。而第一类优化帧间预测需要综合多个宏块的编码信息进行判断，因而相对困难。
(1)CU64帧间预测：
在正常情况下，P帧里的Skip编码模式被选定最多的。由于HEVC的merge/skip模式有别于H.264标准，因此为确保率失真优化(rate-distortion optimization，简称RDO)质量，我们总是先执行merge/skip模式。
接着将判断CU64所对应的16个H.264宏块，其运动向量是否都对应于同一个参考帧。如果是，则CU64的预测将有机会得到大幅优化：接下来先判断16个MB是否全被H.264编码为16x16或Skip模式，如果是，说明每个MB都是各自均匀运动的。接下来判断这些MB的运动向量(MV)是否是相近的，如果是则说明全体MB都是一致运动的，这时如果H.264编码的残差系数幅值之和小于CU64阈值，则说明该CU64的2Nx2N帧间预测模式效果最好已经是大概率事件，我们就可以根据这些MB的运动向量信息做一个小范围运动估计，确定2Nx2N模式的MV，然后直接跳过CU64的其他模式，将2Nx2N的结果与前面merge/skip的结果比较后选择最优模式即可结束。同时，在上述条件下，由于区域内运动一致且MB对应的残差系数幅值之和小于Cu64阈值，可以认为CU64这一层的帧间预测结果已经足够好，不必再进行后续更小的四叉树分割。反之，即使16个MB并非全被编码为16x16或Skip模式，或者这些MB的运动向量不够一致，又或者H.264编码的残差仍然较大，我们依然可以利用H.264的运动信息，对各个帧间预测模式只进行缩小范围运动估计，从而降低复杂度。做完剩余帧间模式后，选择最佳模式即可。
其中MB的运动向量MV相近指的是：定义一个“核心运动向量”coreMV，对所有运动向量MV，如果其总数少于3个，则coreMV取为MV的平均，即 否则取为各MV的中值,即coreMV.x＝median(MV0.x,MV1.x,…),coreMV.y＝median(MV0.y,MV1.y,…)。
然后衡量运动向量MV相对于核心MV的离散度，即:
mvx_range＝max(mvx_max–coreMV.x,coreMV.x–mvx_min)
mvy_range＝max(mvy_max–coreMV.y,coreMV.y–mvy_min)
其中mvx_max＝max(MV0.x,MV1.x,…)，mvx_min＝min(MV0.x,MV1.x,…),mvy_max＝max(MV0.y,MV1.y,…)，mvy_min＝min(MV0.y,MV1.y,…)
如果mvx_range和mvy_range都小于阈值T_mv,则说明MV总体比较一致。优选的，T_mv＝1。
MB的运动向量MV做一个小范围运动估计指的是：首先是搜索中心点的确立，常规处理方式是以HEVC的预测运动向量MVP作为搜索中心点，本方案则增加了一个核心运动向量coreMV作为候选：将coreMV与MVP比较，取对应SAD值小的作为中心点即可。其次是缩小搜索范围，设mv_range＝max(mvx_range,mvy_range)，若HEVC编码预设的搜索范围为SR_ori，则缩小的搜索范围SR＝min(SR_ori,max(mv_range+SR_pad,SR_min))。其中，SR_pad和SR_min为自然数，为确保搜索范围不会过小的一种质量保证因素，优选的，SR_pad＝1～2,SR_min＝2～4。
当前CU64所对应的编码残差是否小于CU64阈值指的是基于一种自适应的标准，即对当前CU64周边邻近的CU64对应的H.264残差系数幅值之和进行统计平均，从而自适应的求得CU64阈值T_res，如果当前CU64对应的H.264残差系数幅值之和小于该阈值，则认为依据当前H.264的编码模式作为HEVC编码模式的参考已经足够好。优选的，T_res为Res(CU64_above)、Res(CU64_above_left)、Res(CU64_above_right)和Res(CU64_left)的函数，即T_res＝α*(Res(CU64_above)+Res(CU64_above_left)+Res(CU64_above_right)+Res(CU64_left))/4。其中，CU64_above、CU64_above_left、CU64_above_right和CU64_left分别为当前CU64正上方、左上方、右上方和左边的CU64，Res函数则求取其输入参数CU对应的MB残差系数幅值之和，而α为比例系数。优选的，α取值范围[0.9,1)。当Res(当前CU64)<T_res时，表示当前CU64对应的H.264残差小于CU64阈值。其他CU32阈值、CU16阈值、求解过程与CU64阈值求解过程类似，都指的是对当前CU32、CU16、CU8中CU对应区域进行计算。
(2)CU32帧间预测：
CU32的优化帧间预测过程，与CU64是属于同一类H.264的多宏块映射关系，因此基本是类似的。主要的不同在于，在CU32这一层，当HEVC划分为非对称模式时，部分预测单元PU所能对应的已经不是完整的H.264宏块，而是子块级别。例如2NxnU，如图1a为CU32下该模式的划分比例，图1b显示了CU32对应的4个16x16宏块，图1c表明当下侧的两个MB为完整的16x16/PSkip且上侧的两个MB为水平分割的16x8模式时，能恰好对应于HEVC下CU32的2NxnU模式，因为此时在2NxnU模式下的上下两个PU内部，对应H.264除了宏块的自然边界(虚线所示)外，没有任何多余的实际分割(实线所示)。图1d则是一个反例，当上侧两个MB为垂直分割的8x16模式时，无法直接对应于HEVC的2NxnU。因此在本例下,如果4个MB的模式如(图1c)所示，且2NxnU的上PU对应的子块(即上侧两个MB的两个上半16x8)参考帧相同，且2NxnU的下PU对应的子块(即上侧两个MB的两个下半16x8，与下侧两个MB)参考帧一致，则可根据H.264的MV进行缩小范围运动估计优化处理。其余类似CU64处理过程的，此处不再赘述。
当前CU32所对应的编码残差小于CU32阈值指的是基于一种自适应的标准，即对当前CU32周边邻近的CU32对应的H.264残差进行统计平均，从而自适应的求得CU32阈值T_res，如果当前CU32对应的H.264残差小于该阈值，则认为依据当前H.264的编码模式作为HEVC编码模式的参考已经足够好。优选的，CU32阈值T_res为Res(CU32_above)、Res(CU32_above_left)、Res(CU32_above_right)和Res(CU32_left)的函数，即T_res＝α*(Res(CU32_above)+Res(CU32_above_left)+Res(CU32_above_right)+Res(CU32_left))/4。其中，CU32_above、CU32_above_left、CU32_above_right和CU32_left分别为当前CU32正上方、左上方、右上方和左边的CU32，Res函数则求取其输入参数CU对应的MB残差系数幅值之和，而α为比例系数。优选的，α取值范围[0.9,1)。当Res(当前CU32)<T_res时，表示当前CU32对应的H.264残差小于CU32阈值。
(3)CU16帧间预测
先处理merge/skip模式，接下来判断对应的H.264宏块是否已经划分到SubMB(亚宏块)级别，也就是说：存在8x8或更小的划分。如果有这种小的划分，说明16x16范围内的运动不够一致，因此我们可以跳过CU16其它模式的测试，直接转到CU8级别的处理。反之，如果对应MB没有划分到SubMB以下，我们可以继续根据MB的模式进行一些优化。首先看对应MB是否编码为PSkip模式，如果是则说明当前CU层次下的Skip模式已经足够好，我们可以直接略过剩余模式，并设置不继续四叉树分割，以便后面可跳过CU8的处理。如果不是PSkip，而是帧内模式，则说明当前CU16的帧间模式已经不够好，我们可以略去其它帧间模式的测试，直接进行帧内模式的测试。如果既不是PSkip也不是intra模式，则说明是普通的16x16、16x8或8x16模式，这时我们首先看H.264的编码残差水平如何。如果残差大于CU16阈值，说明H.264的编码效果尚且不够好，我们可以令HEVC编码跳至下一级CU8的处理。反之，我们就可以直接采用H.264宏块既有的帧间预测模式及其运动向量，并且不必再考虑下一级CU8的划分。
其中判定当前CU16所对应的MB编码残差是否大于CU16阈值，同样是基于一种自适应的标准，即对当前CU16周边邻近的H.264宏块残差进行统计平均，从而自适应的求得CU16阈值T_res，如果当前CU16对应的H.264残差大于该阈值，则认为依据当前H.264的编码模式作为HEVC编码模式的参考仍然不够好。优选的，T_res为Res(MB_above)、Res(MB_above_left)、Res(MB_above_right)和Res(MB_left)的函数，即T_res＝β*(Res(MB_above)+Res(MB_above_left)+Res(MB_above_right)+Res(MB_left))/4。其中，MB_above、MB_above_left、MB_above_right和MB_left分别为当前CU16正上方、左上方、右上方和左边的宏块，Res函数则求取输入参数MB的残差系数幅值之和，而β为比例系数。优选的，β取值范围(1.2,1.5]。当Res(当前CU16)>T_res时，表示当前CU16对应的H.264残差大于CU16阈值。
(4)CU8的帧间预测具体过程：
首先依然是做merge/skip模式，接着先看当前CU8所在的H.264的宏块模式。如果MB模式为PSkip，可以直接结束，否则如果是帧内模式，则CU8无法从H.264宏块得到任何运动信息，只能按常规方法处理所有剩余模式。如果两者都不是，则先判断MB的划分是否大于等于当前的CU8，也即是否为16x16、16x8、8x16、8x8这几种。如果是，说明在当前CU8范围内运动是整体性的，可以按2Nx2N模式处理，并直接采用MB或子块对应于当前CU8的MV即可。如果不是，说明对应MB存在8x4、4x8、4x4这样的小划分。由于HEVC在CU8这一层最小编码单元只考虑2Nx2N、2NxN和Nx2N划分，因此这时，我们先排除4x4，即如果MB只是8x4或4x8模式，我们相应为HEVC对应模式定为2NxN或Nx2N并采纳对应MV即可。反之如果是4x4，我们则不能省略2NxN或Nx2N模式的测试，只能根据H.264对应区域的MV，分别做缩小范围的运动搜索，最后从中选出最佳模式。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法，其特征在于包括：
步骤1：输入原始H264视频流，并对该视频进行解码，提取当前解码帧的宏块残差、编码模式、参考帧、运动向量；将HEVC 编码树单元覆盖的区域对应至当前解码帧的各个宏块；
步骤2：进行CU64帧间预测，得到CU64不分割时的最优模式，然后判断当前CU64帧间预测是否可以提前终止，当CU64对应的各MB参考帧相同、各MB全部是Pskip模式或16*16模式并且各MB的运动向量MV相近且16个MB对应的残差系数幅值之和小于CU64阈值时，则不需要对CTU进行分割，直接采用CU64不分割时的最优模式作为最优编码模式，否则，将CTU进行四叉树分割，形成4个第一级子单元CU32，对每个CU32分别执行步骤3之后，将所有第一级子单元CU32帧间预测中当前CU的最优模式时对应的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU64不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU64最优编码模式，以CU64最优编码模式对CTU进行编码：其中 CU64为64*64大小的CU；CU32为32*32的CU；CU16为16*16的CU；C8为8*8的CU；CU64是将64*64大小的宏块分割为4个32*32大小的区域CU32；
步骤3：进行CU32帧间预测，得到CU32不分割时的最优模式；然后判断当前CU32帧间预测是否可以提前终止，当当前CU32对应的MB 参考帧相同、对应的MB 为Pskip或16x16模式、4个MB的运动向量MV相近及4个MB对应的残差系数幅值之和小于CU32阈值时，则当前CU32可以提前终止，直接以CU32不分割时的最优模式作为CU32的最优模式，然后进行下一个CU32的帧间预测，否则，进入当前第一级子单元的CU32四叉树分割，形成4个第二级子单元CU16，对每个CU16分别执行步骤4之后，将所有第二级子单元CU16帧间预测中当前CU的最优模式时对应的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU32不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU32的最优模式，然后才进行下一个CU32的帧间预测；
步骤4：进行CU16帧间预测，得到CU16不分割时的最优模式，然后判断当前CU16帧间预测是否可以提前终止，当当前CU16对应MB是PSkip模式或者对应MB不是帧内模式、对应的MB未划分为亚宏块且MB对应的残差系数幅值之和小于等于CU16阈值时，则当前CU16可以提前终止，直接以CU16不分割时的最优模式作为CU16的最优模式，然后进行下一个CU16的帧间预测，否则进入CU16的四叉树分割,形成4个第三级子单元CU8，对每个CU8分别执行步骤5，执行步骤5之后,将所有CU8帧间预测中当前CU在最优模式时的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与当前CU16不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU16最优模式，然后才进行下一个CU16的帧间预测；CU16进行四叉树分割指的是将16*16大小宏块分给为4个8*8大小的区域CU8；
步骤5：进行CU8帧间预测，然后进行下一个CU8的帧间预测。
2.根据权利要求1所述的一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法，其特征在于所述CU64帧间预测具体包括：
步骤21：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，将HEVC区域的当前CU对应于H264的16个MB，计算16个MB的参考帧是否相同；若参考帧相同，则执行步骤22；否则，执行步骤23；
步骤22：当16个MB全被H264编码为16x16或Skip模式、16个MB的运动向量MV相近且判定当前CU所对应的所有MB对应的残差系数幅值之和小于CU64阈值时，则根据16个MB的运动向量信息做一个小范围运动估计，确定当前CU在为2N*2N模式时的代价，然后直接跳过其他帧间模式，将当前CU在2Nx2N模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式；否则，利用H.264的运动信息，对其他帧间模式进行缩小范围运动估计；确定当前CU其他帧间模式的代价，然后将当前CU在其他帧间模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU64四叉树分割；CU64模式包括2N*2N模式和其他帧间模式；其中其他帧间模式包括2N*N模式、N*2N模式对称模式及2NxnU、2NxnD、nLx2N、nRx2N等非对称模式；其中U指的是Up，表示小于N的在编码单元CU上部；D表示Down，表示小于N的在编码单元CU下部；L指的是left，表示小于N的在编码单元CU左部；R指的是right，表示小于N的在编码单元CU右部；
步骤23：对当前CU进行2Nx2N按搜索范围进行正常运动估计，对其余帧间模式对应的预测单元PU做判断，考察每一个PU对应的所有宏块MB，若宏块MB的参考帧相同且宏块MB都是PSkip或16x16模式；则对CU64帧间预测模块对应的预测单元PU做小范围运动估计，否则，进行正常运动估计，执行步骤24；
步骤24：计算当前CU在所有其余帧间模式和帧内模式的代价后，然后将当前CU在其他模式的代价、帧内模式的代价对应与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价最小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU64四叉树分割。
3.根据权利要求1所述的一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法，其特征在于所述CU32帧间预测具体包括：
步骤211：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，将HEVC区域的当前CU对应于H264的4个MB，计算4个MB的参考帧是否相同；若参考帧相同，则执行步骤212；否则，执行步骤213；
步骤212：当4个MB全被H264编码为16x16或Skip模式、4个MB的运动向量MV相近且判定当前CU所对应的所有MB对应的残差系数幅值之和小于CU32阈值时，则根据4个MB的运动向量信息做一个小范围运动估计，确定当前CU在为2N*2N模式时的代价，然后直接跳过其他帧间模式，将当前CU在2Nx2N模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式；否则，利用H.264的运动信息，对其他帧间模式进行缩小范围运动估计；确定当前CU其他帧间模式的代价，然后将当前CU在其他帧间模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU32四叉树分割；CU32模式包括2N*2N模式和其他帧间模式；其中其他帧间模式包括2N*N模式、N*2N模式对称模式及2NxnU、2NxnD、nLx2N、nRx2N等非对称模式；其中U指的是Up，表示小于N的在编码单元CU上部；D表示Down，表示小于N的在编码单元CU下部；L指的是left，表示小于N的在编码单元CU左部；R指的是right，表示小于N的在编码单元CU右部；
步骤213：对当前CU进行2Nx2N按搜索范围进行正常运动估计，对其余帧间模式对应的预测单元PU做判断，考察每一个PU对应的所有宏块MB及宏块MB的局部区域，若宏块MB及宏块MB的局部区域的参考帧相同且宏块MB及宏块MB的局部区域都是完整划分；则对CU64帧间预测模块对应的预测单元PU做小范围运动估计，否则，进行正常运动估计，执行步骤214；完整划分指的是宏块MB都是PSkip、16x16模式，宏块MB的局部区域的内部不存在MB模式划分形成的分界 ；宏块MB的局部区域指的是宏块MB的一部分；
步骤214：计算当前CU在所有其余帧间模式和帧内模式的代价后，然后将当前CU在其他模式的代价、帧内模式的代价对应与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价最小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU32四叉树分割。
4.根据权利要求1所述的一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法，其特征在于所述CU16帧间预测具体处理过程是：
步骤31：对当前CU执行Merge/Skip模式，计算当前CU对应的MB是否已经划分到SubMB（亚宏块）级别，如果是，则跳过其它帧间模式的测试，进行CU16四叉树分割，将4个CU8中当前CU在最优模式时的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU16不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU16最优模式；否则，执行步骤32；
步骤32：若当前CU对应的MB是否编码为PSkip模式，如果是，则跳过其他帧间模式，以merge/skip模式作为当前CU16不分割时的最优模式；如果当前CU对应的MB不是PSkip，而是帧内模式，则跳过其他帧间模式，执行帧内模式，与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，选择代价较小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU16四叉树分割；如果当前CU对应的MB不是PSkip，也不是帧内模式，则MB为16x16、16x8或8x16模式，执行步骤33；
步骤33：判断当前CU对应的MB对应的残差系数幅值之和是否大于CU16阈值，如果大于阈值，则进行CU16四叉树分割；否则，采用H.264宏块既有的帧间预测模式作为当前CU16不分割时的最优模式，同时采用H.264宏块既有的运动向量，不进行CU16其他的帧间模式计算。
5.根据权利要求1所述一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码方法，其特征在于CU8帧间预测具体处理过程是：
步骤41：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，接着先看当前CU所在的H.264的宏块模式；如果当前CU对应的MB模式为PSkip模式，则直接结束；若当前CU对应的MB是帧内模式，则计算当前CU所有剩余模式的代价，并与当前CU执行执行merge/skip模式得到的代价进行比较，选择代价小者对应的模式作为当前CU最优模式；如果当前CU对应的MB即不是PSkip模式也不是帧内模式，则先判断当前CU对应的MB的划分是否大于等于当前的CU8，也即是否为16*16模式、16x8模式、8x16模式、8x8模式这几种模式；如果是，则当前CU的2Nx2N模式的MV采取覆盖当前CU的对应MB或子块的运动向量MV，并跳过其他剩余模式；否则，执行步骤42；其他剩余模式指的是2N*N模式、N*2N模式对称模式和帧内模式; 所有剩余模式指的是2Nx2N模式和其他剩余模式；
步骤42：当当前CU对应的亚宏块是8x4或4x8模式，则CU对应采用2NxN或Nx2N模式，同时采用2NxN或Nx2N模式对应运动向量MV，与当前CU采用merge/skip模式得到的代价比较后选出最优模式；如果当前CU对应的亚宏块是4x4模式，则根据H264对应区域的运动向量MV，分别做缩小范围运动估计，遍历剩余模式，最后与merge/skip模式得到的代价比较选出最优模式；剩余模式指的是2N*N模式、N*2N模式对称模式。
6.一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码装置，其特征在于包括：
H264解码模块，用于对输入原始H264视频流进行解码，提取当前解码帧的宏块残差、编码模式、参考帧、运动向量；将HEVC 编码树单元覆盖的区域对应至当前解码帧的各个宏块；
CU64预测模块，用于进行CU64帧间预测，得到CU64不分割时的最优模式，然后判断当前CU64帧间预测是否可以提前终止，当CU64对应的各MB参考帧相同、各MB全部是Pskip模式或16*16模式并且各MB的运动向量MV相近且16个MB对应的残差系数幅值之和小于CU64阈值时，则不需要对CTU进行分割，直接采用CU64不分割时的最优模式作为最优编码模式，否则，将CTU进行四叉树分割，形成4个第一级子单元CU32，对每个CU32通过CU32预测模块进行处理，然后将所有第一级子单元CU32帧间预测中当前CU的最优模式时对应的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU64不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU64最优编码模式，以CU64最优编码模式对CTU进行编码：其中CU64为64*64大小的CU；CU32为32*32的CU；CU16为16*16的CU；C8为8*8的CU；CU64是将64*64大小的宏块分割为4个32*32大小的区域CU32；
CU32预测模块，用于进行CU32帧间预测，得到CU32不分割时的最优模式；然后判断当前CU32帧间预测是否可以提前终止，当当前CU32对应的MB 参考帧相同、对应的MB 为Skip或16x16模式、 4个MB的运动向量MV相近及4个MB对应的残差系数幅值之和小于CU32阈值时，则当前CU32可以提前终止，直接以CU32不分割时的最优模式作为CU32的最优模式，然后进行下一个CU32的帧间预测，否则，进入当前第一级子单元的CU32四叉树分割，形成4个第二级子单元CU16，对每个CU16通过CU16预测模块进行处理，然后将所有第二级子单元CU16帧间预测中当前CU的最优模式时对应的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU32不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU32的最优模式，然后才进行下一个CU32的帧间预测；
CU16预测模块，用于进行CU16帧间预测，得到CU16不分割时的最优模式，然后判断当前CU16帧间预测是否可以提前终止，当当前CU16对应MB是PSkip模式或者对应MB不是帧内模式、当前CU16对应的MB未划分为亚宏块且当前CU16对应的MB对应的残差系数幅值之和小于等于CU16阈值时，则当前CU16可以提前终止，直接以CU16不分割时的最优模式作为CU16的最优模式，然后进行下一个CU16的帧间预测，否则进入CU16的四叉树分割,形成4个第三级子单元CU8，对每个CU8通过CU8预测模块进行处理，然后将所有CU8帧间预测中当前CU在最优模式时的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与当前CU16不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU16最优模式，然后才进行下一个CU16的帧间预测；CU16进行四叉树分割指的是将16*16大小宏块分给为4个8*8大小的区域CU8；
CU8预测模块，用于进行CU8帧间预测，然后进行下一个CU8帧间预测。
7.根据权利要求6所述的一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码装置，其特征在于所述CU64帧间预测模块具体处理过程包括：
步骤21：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，将HEVC区域的当前CU对应于H264的16个MB，计算16个MB的参考帧是否相同；若参考帧相同，则执行步骤22；否则，执行步骤23；
步骤22：当16个MB全被H264编码为16x16或Skip模式、16个MB的运动向量MV相近且判定当前CU所对应的所有MB对应的残差系数幅值之和小于CU64阈值时，则根据16个MB的运动向量信息做一个小范围运动估计，确定当前CU在为2N*2N模式时的代价，然后直接跳过其他帧间模式，将当前CU在2Nx2N模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式；否则，利用H.264的运动信息，对其他帧间模式进行缩小范围运动估计；确定当前CU其他帧间模式的代价，然后将当前CU在其他帧间模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU64四叉树分割；CU64模式包括2N*2N模式和其他帧间模式；其中其他帧间模式包括2N*N模式、N*2N模式对称模式及2NxnU、2NxnD、nLx2N、nRx2N等非对称模式；其中U指的是Up，表示小于N的在编码单元CU上部；D表示Down，表示小于N的在编码单元CU下部；L指的是left，表示小于N的在编码单元CU左部；R指的是right，表示小于N的在编码单元CU右部；
步骤23：对当前CU进行2Nx2N按搜索范围进行正常运动估计，对其余帧间模式对应的预测单元PU做判断，考察每一个PU对应的所有宏块MB，若宏块MB的参考帧相同且宏块MB都是PSkip或16x16模式；则对CU64帧间预测模块对应的预测单元PU做小范围运动估计，否则，进行正常运动估计，执行步骤24；
步骤24：计算当前CU在所有其余帧间模式和帧内模式的代价后，然后将当前CU在其他模式的代价、帧内模式的代价对应与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价最小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU64四叉树分割
根据权利要求6所述的一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码装置，其特征在于所述CU32帧间预测模块具体处理过程包括：
步骤211：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，将HEVC区域的当前CU对应于H264的4个MB，计算4个MB的参考帧是否相同；若参考帧相同，则执行步骤212；否则，执行步骤213；
步骤212：当4个MB全被H264编码为16x16或Skip模式、4个MB的运动向量MV相近且判定当前CU所对应的所有MB对应的残差系数幅值之和小于CU32阈值时，则根据4个MB的运动向量信息做一个小范围运动估计，确定当前CU在为2N*2N模式时的代价，然后直接跳过其他帧间模式，将当前CU在2Nx2N模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式；否则，利用H.264的运动信息，对其他帧间模式进行缩小范围运动估计；确定当前CU其他帧间模式的代价，然后将当前CU在其他帧间模式的代价与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价小者对应的模式作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU32四叉树分割；CU32模式包括2N*2N模式和其他帧间模式；其中其他帧间模式包括2N*N模式、N*2N模式对称模式及2NxnU、2NxnD、nLx2N、nRx2N等非对称模式；其中U指的是Up，表示小于N的在编码单元CU上部；D表示Down，表示小于N的在编码单元CU下部；L指的是left，表示小于N的在编码单元CU左部；R指的是right，表示小于N的在编码单元CU右部；
步骤213：对当前CU进行2Nx2N按搜索范围进行正常运动估计，对其余帧间模式对应的预测单元PU做判断，考察每一个PU对应的所有宏块MB及宏块MB的局部区域，若宏块MB及宏块MB的局部区域的参考帧相同且宏块MB及宏块MB的局部区域都是完整划分；则对CU64帧间预测模块对应的预测单元PU做小范围运动估计，否则，进行正常运动估计，执行步骤214；完整划分指的是宏块MB都是PSkip、16x16模式，宏块MB的局部区域的内部不存在MB模式划分形成的分界 ；宏块MB的局部区域指的是宏块MB的一部分；
步骤214：计算当前CU在所有其余帧间模式和帧内模式的代价后，然后将当前CU在其他模式的代价、帧内模式的代价对应与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，比较后选择代价最小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU32四叉树分割。
8.根据权利要求6所述的一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码装置，其特征在于所述CU16帧间预测模块具体处理过程包括：
步骤31：对当前CU执行Merge/Skip模式，计算当前CU对应的MB是否已经划分到SubMB（亚宏块）级别，如果是，则跳过其它帧间模式的测试，进行CU16四叉树分割，将4个CU8中当前CU在最优模式时的代价连同分割标志编码代价一起求和,求和结果与CU16不分割时CU在最优模式时的代价对比，选择代价小者对应的模式作为当前CU16最优模式；否则，执行步骤32；
步骤32：若当前CU对应的MB是否编码为PSkip模式，如果是，则跳过其他帧间模式，以merge/skip模式作为当前CU16不分割时的最优模式；如果当前CU对应的MB不是PSkip，而是帧内模式，则跳过其他帧间模式，执行帧内模式，与当前CU执行merge/skip模式得到的代价进行比较，选择代价较小的作为当前CU在不分割时的最优模式，然后进行CU16四叉树分割；如果当前CU对应的MB不是PSkip，也不是帧内模式，则MB为16x16、16x8或8x16模式，执行步骤33；
步骤33：判断当前CU对应的MB对应的残差系数幅值之和是否大于CU16阈值，如果大于阈值，则进行CU16四叉树分割；否则，采用H.264宏块既有的帧间预测模式作为当前CU16不分割时的最优模式，同时采用H.264宏块既有的运动向量，不进行CU16其他的帧间模式计算。
9.根据权利要求6所述的一种自适应的从H264到HEVC的帧间快速转码装置，其特征在于所述在于CU8帧间预测模块具体处理过程是：
步骤41：对HEVC编码树单元的编码单元CU执行merge/skip模式，接着先看当前CU所在的H.264的宏块模式；如果当前CU对应的MB模式为PSkip模式，则直接结束；若当前CU对应的MB是帧内模式，则计算当前CU所有剩余模式的代价，并与当前CU执行执行merge/skip模式得到的代价进行比较，选择代价小者对应的模式作为当前CU最优模式；如果当前CU对应的MB即不是PSkip模式也不是帧内模式，则先判断当前CU对应的MB的划分是否大于等于当前的CU8，也即是否为16*16模式、16x8模式、8x16模式、8x8模式这几种模式；如果是，则当前CU的2Nx2N模式的MV采取覆盖当前CU的对应MB或子块的运动向量MV，并跳过其他剩余模式；否则，执行步骤42；其他剩余模式指的是2N*N模式、N*2N模式对称模式和帧内模式; 所有剩余模式指的是2Nx2N模式和其他剩余模式；
步骤42：当当前CU对应的亚宏块是8x4或4x8模式，则CU对应采用2NxN或Nx2N模式，同时采用2NxN或Nx2N模式对应运动向量MV，与当前CU采用merge/skip模式得到的代价比较后选出最优模式；如果当前CU对应的亚宏块是4x4模式，则根据H264对应区域的运动向量MV，分别做缩小范围运动估计，遍历剩余模式，最后与merge/skip模式得到的代价比较选出最优模式；剩余模式指的是2N*N模式、N*2N模式对称模式。
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