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申请/专利权人：北京工业大学

摘要：VVC编码标准中基于CTU直方图的视频帧类型决策方法属于视频压缩编码领域。本发明包括以下方面：第一，基于CTU直方图度量帧间内容变化程度；第二，基于CTU直方图的视频帧类型决策。本发明充分利用了CTU直方图计算复杂度低且能很好地表征视频内容特性的优势，与现有视频编码器中基于编码开销的思想相结合，实现视频帧类型的高效决策，有效提升视频整体压缩效率。

主权项：1.VVC编码标准中基于CTU直方图的视频帧类型决策方法，其特征在于，包含以下两个内容，第一：基于CTU直方图度量帧间内容变化程度；首先以H.266VVC中128×128大小的CTU为基本单位，获取视频各帧的CTU直方图集合Hn，以弥补灰度直方图空间信息的缺失；Hn＝{Hn,0,0,Hn,0,1,...,Hn,i,j,...}1Hn,i,j＝{Hn,i,j[0],Hn,i,j[1],...,Hn,i,j[k],...,Hn,i,j[255]}2其中，Hn,i,j表示第n帧中第i行第j列CTU的局部亮度直方图，Hn,i,j[k]表示第k个亮度值在Hn,i,j中出现的次数；其次，根据CTU直方图客观度量帧间内容变化程度；由公式3计算当前帧cur与参考帧ref中相同位置处的帧间CTU直方图差异Dlocal_hist_i,j； 然后，通过比较Dlocal_hist_i,j与所设阈值T的大小，确定当前编码树单元CTUi,j是否为场景切换候选块，如公式4；阈值T通过统计6段自然视频序列中所有场景切换处帧间CTU直方图差异Dlocal_hist_i,j确定，T＝6； 通过判断当前编码树单元CTUi,j的相邻区域CTUi-1,j-1、CTUi-1,j、CTUi-1,j+1、CTUi,j-1、CTUi,j+1、CTUi+1,j-1、CTUi+1,j和CTUi+1,j+1中存在场景切换候选块，从而确定当前编码树单元是否为场景切换块Changei,j，如公式5； 最后，基于得到的场景切换块Changei,j计算当前帧cur与参考帧ref之间的帧间内容变化程度inter_diff，如公式6；inter_diff＝∑i∑jChangei,j6第二：基于CTU直方图的视频帧类型决策；首先，构建大小和滑动步长均为5帧的场景切换检测窗遍历整段视频序列检测场景切换帧；以当前帧n的前一帧n-1和检测窗外前一帧W为参考帧，从左到右依次遍历检测窗内的5帧，分别计算当前帧n与当前帧的前一帧n-1之间的帧间内容变化程度inter_diffn-1和当前帧n与检测窗外前一帧W之间的帧间内容变化程度inter_diffW；若inter_diffn-1和inter_diffW均大于检测窗内5帧与检测窗外前一帧的帧间内容变化程度的平均值，则当前帧为关键帧key_frame；对检测窗内的5帧依次检测后，关键帧key_frame数量nkey_frame存在0帧、1帧和多帧三种情况；若存在1帧关键帧，即nkey_frame＝1，则该帧即为场景切换帧change_frame；若存在多帧关键帧nkey_frame1，则由公式7计算所有关键帧与检测窗外前一帧W之间的帧间内容变化程度inter_diffW平均值，即平均帧间内容变化程度avg_diff，从所有关键帧中选择满足公式8的第一帧作为最终的场景切换帧change_frame，场景切换帧即为I帧； 其中，参数a的取值会影响决策场景切换帧的准确性，通过统计大量视频中存在多帧关键帧时正确场景切换帧的帧间内容变化程度inter_diffW与参数a的大小关系，取参数a＝1.1；其次，考虑到频繁插入I帧将导致码率激增的问题，本方法使用窗间标志位Flag平滑I帧的密度；首先，初始化窗间标志位为复位状态，即Flag＝0，若检测窗内检测到I帧且Flag＝0，则将窗间标志位置位，即Flag＝1，否则清除检测到的I帧并进行下一轮检测，当检测窗内不再检测到I帧时将Flag复位；再次，遍历已确定I帧的视频序列，由公式9计算当前帧cur与前8帧的平均帧间CTU直方图差异avg_Dlocal_hist； 其中，Hcur-p,i,j[k]表示当前帧cur的前p帧中第k个亮度值出现的次数；由公式10确定每个图像组的大小GOP，并将视频序列划分为一个个完整的图像组； 最后，将每个图像组中的末尾帧设置为GPB帧，其余帧设置为B帧。

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百度查询： 北京工业大学 VVC编码标准中基于CTU直方图的视频帧类型决策方法