專(zhuān)利名稱(chēng)：用于二進(jìn)制算術(shù)編碼可并行的非零系數(shù)上下文建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻編碼的上下文建模技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)視頻質(zhì)量要求的提高，高清和超高清視頻等新視頻應(yīng)用形式應(yīng)運(yùn)而生。在這種高分辨率高質(zhì)量視頻欣賞應(yīng)用中高碼率碼流必須實(shí)時(shí)解碼以保證視頻的實(shí)時(shí)播放。
二進(jìn)制算術(shù)編碼以其高效的編碼效率和低復(fù)雜性，而倍受青睞。
現(xiàn)有的二進(jìn)制算術(shù)編碼主要包括國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H. ^4/AVC中的上下文自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼CABAC和我國(guó)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)AVS中基于上下文的二進(jìn)制算術(shù)編碼CBAC 兩種編碼方式，它們的編碼框架如

圖1所示。從圖1中可以看出二進(jìn)制算術(shù)編碼器編碼的對(duì)象實(shí)質(zhì)是非零系數(shù)二值化后的bin，因此編碼過(guò)程中的上下文建模過(guò)程實(shí)質(zhì)就是要對(duì)非零系數(shù)二值化后的bin進(jìn)行上下文建模。
采用上述兩種編碼方式的熵編碼器的編碼過(guò)程包括 第一步二值化即把非二值(取值不是0，1)的編碼元素唯一地映射為一個(gè)二進(jìn)制序列，這個(gè)二進(jìn)制序列被稱(chēng)為bin string，所述這個(gè)bin string中的每一個(gè)二進(jìn)制值被稱(chēng)為一個(gè)bin ；但如果編碼元素是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，則這一執(zhí)行步驟可以省略； 第二步上下文建模為經(jīng)過(guò)上步得到的二值化的bin或者直接獲得的二值化的 bin選擇一個(gè)上下文模型，通過(guò)這個(gè)上下文模型來(lái)估計(jì)這個(gè)bin取值的概率分布，即該bin 等于0或者等于1的概率； 第三步算術(shù)編碼利用已經(jīng)估計(jì)出來(lái)的bin取值的概率分布，對(duì)該bin進(jìn)行編碼，輸出相應(yīng)的碼流。
在上下文自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼CABAC中，非零系數(shù)二值化后的bin的上下文模型的公式如公式一和公式二所示
權(quán)利要求
1.用于二進(jìn)制算術(shù)編碼可并行的非零系數(shù)上下文建模方法，其特征在于它由如下步驟完成步驟一定義當(dāng)前變換量化塊中系數(shù)的個(gè)數(shù)為B，非零系數(shù)的個(gè)數(shù)為N，所述N個(gè)非零系數(shù)分別用Li來(lái)表示，其中i的取值范圍為0 < i < N-1，非零系數(shù)Li對(duì)應(yīng)在變換量化塊中所處的子帶位置用Pi來(lái)表示，定義C[PJ [N] [k]為一個(gè)計(jì)數(shù)器，參數(shù)C[Pi] [N] [k]表示當(dāng)變換量化塊中非零系數(shù)的個(gè)數(shù)為N，子帶位置為Pi時(shí)，絕對(duì)值等于k的非零系數(shù)出現(xiàn)的次數(shù)； 步驟二 對(duì)非零系數(shù)Li 二值化得到bin序列，序列中每一個(gè)bin用bin index來(lái)標(biāo)識(shí)， 定義bin index用j來(lái)表示；步驟三以非零系數(shù)的位置信息Pi和該變換量化塊中非零系數(shù)的個(gè)數(shù)N為第一上下文，利用公式四來(lái)對(duì)非零系數(shù)Li的絕對(duì)值進(jìn)行上下文建模； Cl(Pi, N) = P^(N-I) XB 公式四式中參數(shù)CJPi, N)表示第一上下文狀態(tài)的索引；步驟四設(shè)定參數(shù)C[PJ [N] Labs(Li)]的初始值為0，在所有的典型視頻序列中，對(duì)每一個(gè)滿(mǎn)足條件0 < Pi < B-I的Pi和每一個(gè)滿(mǎn)足條件KNSBW N、并且絕對(duì)值為abs (Li) 的非零系數(shù)利用公式五來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)；
公式五然后，利用上式得到的C[Pi] [N] [abs (Li)]通過(guò)公式六來(lái)計(jì)算絕對(duì)值為abs (Li)的非零系數(shù)在第一上下文下取值的概率分布P (abs (Li) = IiIPijN),
以每一個(gè)非零系數(shù)Li的位置信息和該非零系數(shù)所處的變換量化塊中非零系數(shù)的個(gè)數(shù)N 為上下文，同時(shí)根據(jù)步驟三得到非零系數(shù)Li的絕對(duì)值在第一上下文下取值的概率分布P (Li =IiIQ(PpN)),簡(jiǎn)記為仏利用公式七計(jì)算兩個(gè)在不同的Pi和N下條件概率分布間的距離， D(P0^PvNl) = Σ (Piabs(L) = l\ P0,N0)-P(abs(L) = l\ 凡 M))2 公式七IEL(P0yN0)UL(PvNl)采用k均值聚類(lèi)的方法，即k-means聚類(lèi)方法，把上述上下文狀態(tài)分為4類(lèi)，處在同一類(lèi)的條件概率分布利用公式八進(jìn)行合并，
其中L (P0, N0)，L (P1, N1)分別表示在P0, N0和P1, N1的條件下abs (L)取值的集合； 將上下文Cl(Pi, N)的個(gè)數(shù)合并為4個(gè)，即 f =Cl(PjjN) - {0,1,2,3}公式九步驟五利用截?cái)嘁辉a和0階指數(shù)哥倫布碼的組合來(lái)對(duì)abs (Li)-1進(jìn)行二值化，所述 Bbs(Li)-I表示Li的絕對(duì)值減1，設(shè)χ = abs (Li)-I,截?cái)嘁辉a的截?cái)嘀禐镾，指數(shù)哥倫布碼的階數(shù)為k，其中S = 14，k = 0 如果0彡χ < S則Bin String由χ個(gè)1，最后外加一個(gè)0組成，即IH^iJq ；如果χ = S貝丨J Bin String由χ個(gè)1構(gòu)成，即 ^1 ；如果χ > S，BinString的前綴部分由S個(gè)1構(gòu)成，即
，后綴部分由X-S的k階指數(shù)哥倫布碼表示；步驟六利用位置信息Pi和非零系數(shù)的個(gè)數(shù)N，得到非零系數(shù)Li的取值的概率分布 pC1ILl =I1)，然后利用步驟五所述的二值化方法得到bin的索引j，并利用公式十和公式十一計(jì)算二值化后的bin的概率分布，用(PuJjhV^G))來(lái)表示所述二值化后的bin的概率分布，其中參數(shù)I\PS(j)表示在bin索引等于j時(shí)，概率小于0.5的低概率字符的概率，Vmps(j) 表示在bin索引為j時(shí)，概率大于0. 5的高概率字符的取值；
公式十一式中參數(shù)ctX_num表示對(duì)bin進(jìn)行分割的閾值，利用等概率分布對(duì)j > ctx_num的bin 進(jìn)行上下文建模。
全文摘要
用于二進(jìn)制算術(shù)編碼可并行的非零系數(shù)上下文建模方法，它涉及視頻編碼的上下文建模技術(shù)。它為解決現(xiàn)有二進(jìn)制算術(shù)編碼在對(duì)非零系數(shù)進(jìn)行上下文建模過(guò)程中存在對(duì)上下文產(chǎn)生數(shù)據(jù)的依賴(lài)關(guān)系，使編碼系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率降低的問(wèn)題而提出。一定義變換量化塊中系數(shù)、非零系數(shù)的個(gè)數(shù)；二對(duì)非零系數(shù)二值化得到bin序列；三以非零系數(shù)的位置信息和該變換量化塊中非零系數(shù)的個(gè)數(shù)為第一上下文進(jìn)行上下文建模；四計(jì)算絕對(duì)值為abs(Li)的非零系數(shù)在第一上下文下取值的概率分布；五對(duì)Li的絕對(duì)值減1進(jìn)行二值化；六利用等概率分布進(jìn)行上下文建模。它可使不同的非零系數(shù)的上下文建模過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了編碼過(guò)程中多個(gè)上下文建模并行執(zhí)行。
文檔編號(hào)H04N7/30GK102186087SQ201110172229
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者趙德斌, 高敏, 范曉鵬, 王強(qiáng), 劉紹輝 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)