CN102970534A - 影像切割***及方法 - Google Patents

Abstract

一种影像切割***及方法，该***用于：获取一张影像中的一个最大编码单元LCU，该LCU包括多个编码单元CU区块；计算当前CU区块的像素变异数；根据当前CU区块的像素变异数判断当前CU区块是否需要继续切割；如果当前CU区块需要继续切割，则将当前CU区块切割成四个同样大小的次CU区块，如果当前CU区块不需要继续切割，则中止切割当前CU区块。利用本发明可以降低计算量及加速LCU的切割。

Description

影像切割***及方法

技术领域

本发明涉及一种影像压缩***及方法，尤其涉及一种影像压缩中的影像切割***及方法。

背景技术

在2010年4月，Joint Collaborative Team on Video Coding（JCT-VC）开始着手于研究新一代的压缩技术高效视频编码（HighEfficiency Video Coding，即H.265/HEVC），其目的是成为下一代的压缩标准。相较于目前的压缩技术H.264，其目标为降低50%的比特率（Bit rate），同时其画面质量及计算复杂度也提升了3倍。目前普遍的研究方向为：提升压缩效率、提高编码正确性以及错误恢复能力、降低计算时间及计算复杂度。

在编码流程中，一张影像或画面会被切割成多个固定大小的最大编码单元（Largest Coding Unit，LCU），而每个LCU内则会以四分树的架构递归切割成不同大小的编码单元（Coding Units，CU）以进行像素预测。在递归切割的过程中亦会判定这个LCU内最佳的切割方式，在递归结束之后此LCU内的最佳切割方式将被决定。在此递归过程中，由于测试过每一个不同大小的CU以确定最佳的切割方式，其所耗费的运算时间及其运算复杂度是相当高而有待改善的。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种影像切割***，其可利用影像中的亮度及色彩资讯预先判断LCU内的切割方式，以达到降低计算量及加速LCU切割的目的。

鉴于以上内容，有必要提供一种影像切割方法，其可利用影像中的亮度及色彩资讯预先判断LCU内的切割方式，以达到降低计算量及加速LCU切割的目的。

一种影像切割***，应用于电子装置，该***包括：计算模块，用于获取一张影像中的一个最大编码单元LCU，该LCU包括多个编码单元CU区块；所述计算模块，还用于计算当前CU区块的像素变异数；判断模块，用于根据当前CU区块的像素变异数判断当前CU区块是否需要继续切割；切割模块，用于如果当前CU区块需要继续切割，则将当前CU区块切割成四个同样大小的次CU区块，如果当前CU区块不需要继续切割，则中止切割当前CU区块。

一种影像切割方法，应用于电子装置，该方法包括：计算步骤一，获取一张影像中的一个最大编码单元LCU，该LCU包括多个编码单元CU区块；计算步骤二，计算当前CU区块的像素变异数；判断步骤，根据当前CU区块的像素变异数判断当前CU区块是否需要继续切割；切割步骤，如果当前CU区块需要继续切割，则将当前CU区块切割成四个同样大小的次CU区块，如果当前CU区块不需要继续切割，则中止切割当前CU区块。

相较于现有技术，所述的影像切割***及方法，其可利用影像中的亮度及色彩资讯预先判断LCU内的切割方式，降低计算量及加速LCU切割。

附图说明

图1是本发明影像切割***的运行环境示意图。

图2是影像切割***的功能模块图。

图3A及图3B是本发明影像切割方法的第一实施例的流程图。

图4是Z字形处理顺序的示意图。

图5是将图4中的2N×2N融合成4N×4N区块的示意图。

图6是将图5中的4N×4N融合成8N×8N区块的示意图。

图7是本发明影像切割方法的第二实施例的流程图。

图8是对当前CU区块进行影像切割的示意图。

主要元件符号说明

电子装置	2
		显示设备	20
输入设备	22
		存储器	23
影像切割***	24
		处理器	25
第一切割模块	240
		计算模块	241
判断模块	242
		融合模块	243
第二切割模块	244
		预测模块	245

具体实施方式

如图1所示，是本发明影像切割***的运行环境示意图。该影像切割***24运行于电子装置2中。该电子装置2还包括通过数据总线相连的显示设备20、输入设备22、存储器23和处理器25。所述电子装置2可以是电脑、手机、PDA（Personal Digital Assistant，个人数字助理）等。

所述存储器23用于存储所述影像切割***24的程序代码和影像等资料。所述显示设备20用于显示所述影像等资料，该显示设备20可以是电脑的液晶显示屏、手机的触摸屏等。所述输入设备22用于输入用户设置的各种数据，例如，键盘、鼠标等。

所述影像切割***24用于利用影像中的亮度及色彩资讯预先判断LCU内各区块的切割方式，当判定某区块中的像素的色彩资讯一致性较高时，停止继续切割该区块，具体过程以下描述。

在本实施例中，所述影像切割***24可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块被存储在所述存储器23中并被配置成由一个或多个处理器（本实施例为一个处理器25）执行，以完成本发明。例如，参阅图2所示，所述影像切割***24被分割成第一切割模块240、计算模块241、判断模块242、融合模块243、第二切割模块244和预测模块245。本发明所称的模块是完成一特定功能的程序段，比程序更适合于描述软件在电子装置2中的执行过程。以下将结合图3A及图3B说明各模块的具体功能。

如图3A及图3B所示，是本发明影像切割方法的第一实施例的流程图。

步骤S10，第一切割模块240从存储器23或其它电子设备中获取一张影像，将该影像中的一个最大编码单元（Largest Coding Unit，LCU）切割成多个2N×2N区块。可以理解，一张影像中包括多个固定大小的LCU，如大小为64×64，本实施例以对一个LCU进行切割为例进行说明。在本实施例中，N=8。例如，参阅图4所示，该LCU被切割成16个16×16大小的区块。

步骤S11，计算模块241依据Z字形顺序（参阅图4所示），计算每个2N×2N区块的像素平均值及像素的母体变异数（Populationvariance，以下称为“像素变异数”）。在本实施例中，所述像素平均值为各像素的亮度（即灰阶值，Luma）的平均值。在其它实施例中，也可以加入像素的彩色资讯（Chroma）来计算像素平均值。

其中，每个2N×2N区块的像素变异数定义为该区块中每个像素的灰阶值与该区块的像素平均值之差的平方加总，除以该区块内的像素总个数。以计算灰阶值为例，假设N=8，则计算模块241对每个16×16区块进行处理，计算其内256个像素的灰阶平均值，作为该区块的像素平均值，而每计算完一个16×16区块的像素平均值后便可计算出该区块的像素变异数。

步骤S12，判断模块242根据Z字形顺序依次获取一个当前2N×2N区块（如图4中的区块1），判断当前2N×2N区块的像素变异数是否小于预设的阀值（例如：400），以确定当前2N×2N区块的切割方式。所述切割方式包括继续切割当前2N×2N区块及中止当前2N×2N区块的切割。

如果当前2N×2N区块的像素变异数大于或等于预设的阀值，即代表当前2N×2N区块内像素灰阶值的一致性较低，则判定当前2N×2N区块需要继续切割，执行步骤S13。

如果当前2N×2N区块的像素变异数小于预设的阀值，即代表当前2N×2N区块内像素灰阶值的一致性较高，则判定当前2N×2N区块不需要继续切割，执行步骤S14，继续判断该LCU是否需要执行向上融合操作。在本实施例中，所述融合操作包括2N×2N区块的第一次融合（对应步骤S14-S18），及4N×4N区块的第二次融合（对应步骤S19-S23）。

步骤S13，判断模块242确定当前2N×2N区块需要继续切割为四个相同大小的N×N区块。然后，执行步骤S14，继续判断该LCU是否需要执行融合操作。

步骤S14，融合模块243判断当前2N×2N区块是否属于当前4N×4N区块的最后区块。例如，参阅图4所示，假设当前2N×2N区块为区块1，则当前4N×4N区块包括：区块1、区块2、区块5、区块6。

如果当前2N×2N区块不属于当前4N×4N区块的最后区块，则执行步骤S15，融合模块243依据Z字形顺序，从该LCU中选取下一个2N×2N区块作为新的当前2N×2N区块，然后，流程返回步骤S12。

如果当前2N×2N区块属于当前4N×4N区块的最后区块，则执行步骤S16，融合模块243继续判断当前4N×4N区块内是否含N×N区块，即判断当前4N×4N区块内是否有一个2N×2N区块被分割。如果当前4N×4N区块内含N×N区块，则代表当前4N×4N区块内有一个2N×2N区块被分割，流程执行步骤S19，继续判断该LCU是否需要执行4N×4N区块的第二次融合。

如果当前4N×4N区块内不含N×N区块，则代表当前4N×4N区块内的2N×2N区块没有被分割，执行步骤S17，融合模块243判断当前4N×4N区块内的4个2N×2N区块的像素平均值是否相近，例如，像素平均值相差20以内。

如果当前4N×4N区块内的每两个2N×2N区块的像素平均值的偏差皆小于预设值（如20），则判定当前4N×4N区块内的4个2N×2N区块的像素平均值相近，执行步骤S18，融合模块243执行2N×2N区块的第一次融合，即将当前4N×4N区块内的4个2N×2N区块融合成一个区块。例如，将图4所示的区块1、区块2、区块5及区块6融合后将形成一个4N×4N大小的区块（参阅图5所示）。然后，流程执行步骤S19。

如果当前4N×4N区块内存在某两个2N×2N区块的像素平均值的偏差大于或等于该预设值，则判定当前4N×4N区块内的4个2N×2N区块的像素平均值不相近，执行步骤S19，融合模块243判断当前2N×2N区块是否属于当前8N×8N区块（即该LCU）的最后区块。例如，参阅图4所示，当前8N×8N区块的最后区块为区块16，即该LCU的最后区块。

如果当前2N×2N区块不属于当前8N×8N区块的最后区块，则执行步骤S20，融合模块243依据Z字形顺序，从该LCU中选取下一个4N×4N区块中的第一个2N×2N区块作为新的当前2N×2N区块，然后，流程返回步骤S 12。例如，参阅图4所示，下一个4N×4N区块包括区块3、区块4、区块7、区块8，新的当前2N×2N区块为区块3。

如果当前2N×2N区块属于当前8N×8N区块的最后区块，则执行步骤S21，融合模块243继续判断当前8N×8N区块内是否含4N×4N以下的区块（包括N×N区块或2N×2N区块），即判断该LCU中的2N×2N区块是否全部融合成4N×4N区块。如果当前8N×8N区块内含4N×4N以下的区块，则代表该LCU中的2N×2N区块没有全部融合成4N×4N区块，融合模块243判断无需执行4N×4N区块的第二次融合，流程执行步骤S24。

如果当前8N×8N区块内不含4N×4N以下的区块，则代表该LCU中的2N×2N区块皆已全部融合成4N×4N区块，执行步骤S22，融合模块243判断当前8N×8N区块内的4个4N×4N区块的像素平均值是否相近，例如，像素平均值相差20以内。

步骤S23，如果当前8N×8N区块内的每两个4N×4N区块的像素平均值的偏差皆小于预设值（如20），则判定当前8N×8N区块内的4个4N×4N区块的像素平均值相近，融合模块243执行4N×4N区块的第二次融合，将当前8N×8N区块内的4个4N×4N区块融合成一个区块，即判断该LCU不需要再做切割。然后，流程执行步骤S24。例如，将图6所示的4个4N×4N区块融合后将形成一个8N×8N大小的区块。

如果当前8N×8N区块内存在某两个4N×4N区块的像素平均值的偏差大于或等于该预设值，则判定当前8N×8N区块内的4个4N×4N区块的像素平均值不相近，融合模块243判断无需执行4N×4N区块的第二次融合，流程执行步骤S24。

步骤S24，第二切割模块244根据上述步骤S13中预先确定的切割方式对LCU进行切割，省去了四分树递归判定切割的流程。然后，预测模块245对该LCU进行像素预测，例如，对分割后的N×N区块进行像素预测。其中，所述像素预测包括帧内预测（IntraPrediction）和帧外预测（Inter Prediction）。

在本实施例中，预测模块245只需针对切割后的各区块进行像素预测，而非做四分树递归对各种不同大小的区块进行预测，故可省下四分树递归运算及像素预测的计算量及其耗费的时间。另外，由于本发明在进行区块切割时同时有进行区块融合操作，对于复杂度较低的影像，由于区块间的色彩资讯较为接近，故易融合成较大的区块，从而减少预测的次数及时间。

在上述第一实施例中，切割操作与融合操作同时进行，在第二实施例中，也可以只执行切割操作（参阅图7所示）。

如图7所示，是本发明影像切割方法的第二实施例的流程图。

步骤S30，计算模块241从存储器23或其它电子设备中获取一张影像，并获取该影像中的一个最大编码单元（Largest Coding Unit，LCU）。可以理解，一张影像中包括多个固定大小的LCU，如大小为64×64，本实施例以对一个LCU进行切割为例进行说明。在对该影像进行编码时，每个LCU以四分树的架构递归切割成不同大小的编码单元（Coding Units，CU）区块。

可以理解，在不同层次递归产生的CU区块与上层的CU区块比，大小是不同的。例如，参阅图8所示，该LCU第一次递归时被切割成四个CU区块，其中，第一个CU区块又被继续切割成四个更小的次CU区块。

步骤S31，计算模块241计算当前CU区块的像素变异数。

步骤S32，判断模块242根据当前CU区块的像素变异数判断当前CU区块的是否需要继续切割。其中，第一次切割操作时，当前CU区块为整个LCU。

具体而言，如果当前CU区块的像素变异数大于或等于预设的阀值（例如：400），则判断模块242判定当前CU区块需要继续切割（参阅图8中的CU区块“b”），执行步骤S33。如果当前CU区块的像素变异数小于预设的阀值，则判断模块242判定当前CU区块不需要继续往下切割，即中止当前CU区块的切割（参阅图8中的CU区块“h”），执行步骤S35。

步骤S33，第二切割模块244将当前CU区块切割成四个同样大小的次CU区块。参阅图8所示，第一次切割时，当前CU区块被切割成四个等大小的次CU区块“b”、“g”、“h”、“i”。

步骤S34，第二切割模块244选取当前CU区块的左上方次CU区块作为新的当前CU区块，然后，流程返回步骤S31。参阅图8所示，当前CU区块被切割成四个等大小的次CU区块“b”、“g”、“g”、“i”后，第二切割模块244选取次CU区块“c”作为新的当前CU区块，继续往下切割，其中，次CU区块“b”继续切割成四个等大小的次CU区块“c”、“d”、“e”、“f”。

步骤S35，第二切割模块244中止当前CU区块的切割，预测模块245对当前CU区块进行像素预测。其中，所述像素预测包括帧内预测（Intra Prediction）和帧外预测（Inter Prediction）。在本实施例中，仅进行帧内预测。

步骤S36，第二切割模块244判断该LCU中的CU区块是否全部预测完毕。如果该LCU中的CU区块全部预测完毕，则流程结束。如果该LCU中的还有CU区块未进行预测，则继续执行步骤S37。

步骤S37，第二切割模块244依Z字形顺序从该LCU中选取下一个CU区块作为新的当前CU区块。例如，参阅图8所示，依据Z字形顺序，若当前CU区块“e”预测完毕，则选取与当前CU区块“e”大小相同的CU区块“f”作为新的当前CU区块。若当前CU区块“f”预测完毕，则选取与当前CU区块“f”的上一层（即区块“b”）等大小的CU区块“g”作为新的当前CU区块。

在第二实施例中，采用边判断边切割的方式进行，即每次计算模块241只计算当前CU区块的像素变异数，判断模块242根据计算结果确定该当前CU区块的切割方式（继续切割或中止切割）。然后，第二切割模块244根据判断模块242确定的切割方式，确定是继续切割当前CU区块，还是中止当前CU区块的切割。

在其它实施例中，计算模块241也可以先计算出该LCU的每个CU区块的像素变异数，判断模块242根据计算结果预先确定该LCU内每个CU区块的切割方式。然后，第二切割模块244根据预先确定的每个CU区块的切割方式，对需要切割的CU区块进行切割，具体切割过程与第二实施例的流程基本相同，在此不再赘述。

在本实施例中，所述融合操作包括2N×2N区块的第一次融合及4N×4N区块的第二次融合。在第三实施例中，也可以只执行第一次融合，如果只执行第一次融合，则当步骤S16判断结果为“是”、或当步骤S17判断结果为“否”、或者执行步骤S18后，继续判定当前2N×2N区块是否属于该LCU的最后区块。

如果当前2N×2N区块属于该LCU的最后区块，则执行步骤S24。如果当前2N×2N区块不属于该LCU的最后区块，则融合模块243依据Z字形顺序，从该LCU中选取下一个2N×2N区块作为新的当前2N×2N区块，然后，流程返回步骤S 12。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种影像切割***，应用于电子装置，其特征在于，该***包括：

计算模块，用于获取一张影像中的一个最大编码单元LCU，该LCU包括多个编码单元CU区块；

所述计算模块，还用于计算当前CU区块的像素变异数；

判断模块，用于根据当前CU区块的像素变异数判断当前CU区块是否需要继续切割；及

切割模块，用于如果当前CU区块需要继续切割，则将当前CU区块切割成四个同样大小的次CU区块，如果当前CU区块不需要继续切割，则中止切割当前CU区块。

2.如权利要求1所述的影像切割***，其特征在于，所述当前CU区块的像素变异数为该当前CU区块中每个像素的灰阶值与该当前CU区块的像素平均值之差的平方加总，除以该当前CU区块内的像素总个数。

3.如权利要求1所述的影像切割***，其特征在于，所述判断模块判断当前CU区块是否需要继续切割包括：

如果当前CU区块的像素变异数大于或等于预设的阀值，则判定当前CU区块需要继续切割；

如果当前CU区块的像素变异数小于预设的阀值，则判定中止切割当前CU区块。

4.如权利要求1所述的影像切割***，其特征在于，所述切割模块还用于：

当将当前CU区块切割成四个同样大小的次CU区块后，选取当前CU区块的左上方次CU区块作为新的当前CU区块。

5.如权利要求1所述的影像切割***，其特征在于，该***还包括：

预测模块，用于当中止切割当前CU区块后，对当前CU区块进行像素预测。

6.如权利要求5所述的影像切割***，其特征在于，所述切割模块还用于：

当判断中止切割当前CU区块后，继续判断该LCU中的CU区块是否全部预测完毕；

如果该LCU中还有CU区块未进行预测，则依Z字形顺序从该LCU中选取下一个CU区块作为新的当前CU区块。

7.一种影像切割方法，应用于电子装置，其特征在于，该方法包括：

计算步骤一，获取一张影像中的一个最大编码单元LCU，该LCU包括多个编码单元CU区块；

计算步骤二，计算当前CU区块的像素变异数；

判断步骤，根据当前CU区块的像素变异数判断当前CU区块是否需要继续切割；及

切割步骤，如果当前CU区块需要继续切割，则将当前CU区块切割成四个同样大小的次CU区块，如果当前CU区块不需要继续切割，则中止切割当前CU区块。

8.如权利要求7所述的影像切割方法，其特征在于，所述当前CU区块的像素变异数为该当前CU区块中每个像素的灰阶值与该当前CU区块的像素平均值之差的平方加总，除以该当前CU区块内的像素总个数。

9.如权利要求7所述的影像切割方法，其特征在于，所述判断步骤包括：

如果当前CU区块的像素变异数大于或等于预设的阀值，则判定当前CU区块需要继续切割；

如果当前CU区块的像素变异数小于预设的阀值，则判定中止切割当前CU区块。

10.如权利要求7所述的影像切割方法，其特征在于，该方法还包括：

当将当前CU区块切割成四个同样大小的次CU区块后，选取当前CU区块的左上方次CU区块作为新的当前CU区块。

11.如权利要求7所述的影像切割方法，其特征在于，该方法还包括：

预测步骤，当中止切割当前CU区块后，对当前CU区块进行像素预测。

12.如权利要求11所述的影像切割方法，其特征在于，该方法还包括：

当判断中止切割当前CU区块后，继续判断该LCU中的CU区块是否全部预测完毕；

如果该LCU中还有CU区块未进行预测，则依Z字形顺序从该LCU中选取下一个CU区块作为新的当前CU区块。

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