CN108600759A - 基于非均衡四叉树的3d-hevc快速转码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于非均衡四叉树的3D‑HEVC快速转码方法，利用已编码高分辨率码流中编码单元划分深度信息与降尺寸视频中CTU划分深度之间的相关性以及纹理图和深度图CTU最大划分深度之间的相关性，通过减少CTU划分深度选择范围，跳过非必要划分深度率失真代价计算过程，从而加速3D‑HEVC的转码过程。采用本发明的技术方案，在保证视频质量的同时，可平均节约25.88％的编码时间。

Description

基于非均衡四叉树的3D-HEVC快速转码方法

技术领域

本发明属于视频转码领域，涉及一种基于非均衡四叉树的3D-HEVC快 速转码方法。

背景技术

随着视频技术的日益发展，3D视频由于其临场感与交互感成为了工业 界与学术界研究的热点，3D-HEVC视频编码标准应运而生。另一方面，随 着信息技术的发展，多种类的手持终端设备由于其便携性成为了人们生活中 的必备品。共存的多种视频编码标准、异构性的网络以及终端设备的多样性 与视频格式的多样性，导致终端设备、网络与原始视频格式之间出现了兼容 性的问题。视频转码是一种解决能够有效解决这种兼容性问题的技术。为使 3D视频适应多种类手持终端设备的实时应用，3D视频转码成为突破这一难 题的解决方案。但有效针对3D-HEVC的视频转码目前研究几乎为零。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对3D-HEVC中采用的四叉树编码结 构(如图1所示)，其编码单元划分深度范围为[0,3]，提出一种3D-HEVC快 速转码方法。本发明通过已编码高分辨率码流中所携带的编码单元划分深度 信息，分析已编码码流中编码单元划分深度与CTU(Coding Tree Unit)划分深 度之间的关系以及同一视点同一时刻纹理图和深度图CTU最大化分深度之 间的关系，提出一种CTU划分深度范围快速选择方法,即一种基于非均衡四 叉树的3D-HEVC快速转码方法。在保证编码质量及码流增益的同时，加速3D-HEVC转码过程。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

基于非均衡四叉树的3D-HEVC快速转码方法，该方法包括以下步骤：

第一步：从待编码视频序列中取出待编码的CTU；

第二步：若该待编码CTU所在图片为纹理图，通过利用 min_{L_Texture},max_{L_Texture}与max_{H_Texture}，min_{H_Texture}之间存在的相关性， 确定该CTU的编码单元划分深度范围为[maximum(min_{H_Texture}-1,0), minimum(max_{H_Texture}+1,3)]；

第三步：若待转码CTU所在图片为深度图，通过利用max_{L_Depth}, min_{L_Depth}与max_{H_Depth},min_{H_Depth}以及max_{L_Texture}之间的相关性，确定该 CTU的编码单元划分深度范围为[maximum(min_{H_Depth}-1,0), maximum(max_{L_Texture},minimum(max_{H_Depth}+1,3))；

第四步：计算当前待编码单元在已确立的划分深度范围内的码率与失 真，得到最优化分深度。

基于3D-HEVC编码标准，提出了一种以统计分析为手段，分析已编码 高分辨率视频的码流中编码单元划分深度信息与降尺寸视频中需编码的编 码单元划分深度之间的关系以及同一视点同一时刻纹理图CTU最大划分深 度和深度图CTU最大划分深度之间的关系。如图4所示，记低分辨率中待 编码纹理图CTU的最大、最小划分深度分别为max_{L_Texture},min_{L_Texture}； 待编码纹理图CTU所对应的高分辨率区域的最大、最小划分深度分别为max_{H_Texture},min_{H_Texture}；低分辨率中待编码深度图CTU的最大、最小划 分深度分别为max_{L_Depth},min_{L_Depth}；待编码深度图CTU所对应的高分辨 率区域的最大、最小划分深度分别为max_{H_Depth},min_{H_Depth}。结果表明：(1) 对于纹理图而言，CTU的划分深度范围min_{L_Texture},max_{L_Texture}与 max_{H_Texture}，min_{H_Texture}之间存在相关性，min_{L_Texture}≥ maximum(min_{H_Texture}-1,0)同时max_{L_Texture}≤minimum (max_{H_Texture}+1,3)的概率达到了99％以上；(2)对于深度图而言，CTU 的划分深度范围max_{L_Depth},min_{L_Depth}与max_{H_Depth},min_{H_Depth}以及 max_{L_Texture}之间也存在强烈的相关性，

min_{L_Depth}≥maximum(min_{H_Depth}-1,0)

同时maximum(max_{L_Texture},minimum(max_{H_Depth}+1,3))的概率也达到了99％以 上。利用以上结论，在保证编码质量与码率增益性的前提下，通过减少编码 单元的非必要划分深度中的率失真代价计算过程，降低3D-HEVC编码器复 杂度，从而加速其转码进程的方法即一种非均衡四叉树思想的快速转码方 法。

与以往技术相比：首先，本方法是针对于3D-HEVC标准所提出的。其 次，本方法基于非均衡四叉树思想，通过利用同一视点同一时刻纹理图和深 度图CTU最大划分深度之间的关系以及已编码高分辨率码流中编码单元划 分深度与CTU划分深度之间的关系，设计了基于纹理图和深度图不同的 CTU划分深度范围的快速预测方案。该方案能够帮助编码单元跳过非必要深 度的率失真代价计算过程，在保证视频重建质量和码率增益的同时，实现编码器复杂度的降低，从而加快转码过程。

附图说明

图1为3D-HEVC中编码单元四叉树结构；

图2为本发明方法的基本流程图；

图3为本发明与3D-HEVC原始编码器编码单元划分结果比较；(a)为 3D-HEVC原始编码器编码结果，(b)为本发明单元划分结果。

图4是本发明降采样示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细阐述。

如图2所示，本发明是一种基于非均衡四叉树的3D-HEVC快速转码方 法。针对3D-HEVC中所采用的四叉树编码结构，设计了一种CTU划分深度 范围快速选择方法。在实际的使用中，HTM16.0编码器将调用本发明中的方 法来完成具体的编码工作。本发明方法的具体步骤如下：

第一步：从待转码视频序列中取出待转码的CTU；

第二步：若该待转码CTU所在图片为纹理图，通过利用 min_{L_Texture},max_{L_Texture}与max_{H_Texture}，min_{H_Texture}之间存在的相关性， 确定该CTU的编码单元划分深度范围为[maximum(min_{H_Texture}-1,0), minimum(max_{H_Texture}+1,3)]，该CTU具体划分深度范围请参考图2；

第三步：若待转码CTU所在图片为深度图，通过利用max_{L_Depth}, min_{L_Depth}与max_{H_Depth},min_{H_Depth}以及max_{L_Texture}之间的相关性，确定该 CTU的编码单元划分深度范围为[maximum(min_{H_Depth}-1,0), maximum(max_{L_Texture},minimum(max_{H_Depth}+1,3))，该CTU具体划分深度范围请参考 图2；

第四步：计算当前待编码单元在已确立的划分深度范围内的码率与失 真，得到最优化分深度。

为了检验本发明所提出的方法的性能，将本发明的方法与3D-HEVC原 始编码器进行比较。测试序列为GT_Fly,Poznan_Hall2,Poznan_Street,Dance， Balloons,Kendo,Newspaper视频序列，如表1所示。同时，采用3D-HEVC 测试平台HTM16.0进行实验，编码器为通用测试(CTC)模式，具体配置 信息如表2所示。

表1 3D-HEVC测试序列

表2 3D-HEVC编码器配置

采用video 0、video 1、video PSNR/video bitrate、video PSNR/totalbitrate、synth PSNR/total bitrate评估本发明方法整体的编码性能增益；采用 公式(1)对于本方法的时间复杂度进行度量。

其中，Enc.Time_Anchor为原始编码器的编码时间，Enc.Time_proposed为本发明方 法的编码时间。Δenc Time表示编码时间减少。

表3为本发明方法与3D-HEVC原始编码器的编码性能比较结果。从表 3中可以看出，本发明方法与原始3D-HEVC编码器相比，可平均降低25.88％ 的编码时间，而码率增加控制在2.5％～4.0％范围内。

表3本发明算法与3D-HEVC原始编码器的编码性能比较结果

Claims (2)

1.基于非均衡四叉树的3D-HEVC快速转码方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，

第一步：从待编码视频序列中取出待编码的CTU；

第二步：若该待编码CTU所在图片为纹理图，通过利用min_{L_Texture},max_{L_Texture}与max_{H_Texture}，min_{H_Texture}之间存在的相关性，确定该CTU的编码单元划分深度范围为[maximum(min_{H_Texture}-1,0),minimum(max_{H_Texture}+1,3)]；

第三步：若待转码CTU所在图片为深度图，通过利用max_{L_Depth},min_{L_Depth}与max_{H_Depth},min_{H_Depth}以及max_{L_Texture}之间的相关性，确定该CTU的编码单元划分深度范围为[maximum(min_{H_Depth}-1,0),maximum(max_{L_Texture},minimum(max_{H_Depth}+1,3))；

第四步：计算当前待编码单元在已确立的划分深度范围内的码率与失真，得到最优化分深度；

记低分辨率中待编码纹理图CTU的最大、最小划分深度分别为max_L__Texture,min_L__Texture；待编码纹理图CTU所对应的高分辨率区域的最大、最小划分深度分别为max_{H_Texture},min_{H_Texture}；低分辨率中待编码深度图CTU的最大、最小划分深度分别为max_{L_Depth},min_{L_Depth}；待编码深度图CTU所对应的高分辨率区域的最大、最小划分深度分别为max_{H_Depth},min_{H_Depth}。

2.根据权利要求1所述的基于非均衡四叉树的3D-HEVC快速转码方法，其特征在于：对于纹理图而言，CTU的划分深度范围min_{L_Texture},max_{L_Texture}与max_{H_Texture}，min_{H_Texture}之间存在相关性，min_{L_Texture}≥maximum(min_{H_Texture}-1,0)同时max_{L_Texture}≤minimum(max_{H_Texture}+1,3)的概率达到了99％以上；

对于深度图而言，CTU的划分深度范围max_{L_Depth},min_{L_Depth}与max_{H_Depth},min_{H_Depth}以及max_{L_Texture}之间也存在强烈的相关性，

min_{L_Depth}≥maximum(min_{H_Depth}-1,0)

同时maximum(max_{L_Texture},minimum(max_{H_Depth}+1,3))的概率也达到了99％以上。