HEVC 인트라 코딩을 위한 모멘트 기반 고속 CU크기 결정 방법

Abstract

HEVC 비디오 압축 표준은 기존 비디오 표준보다 더 다양한 블록 구조와 예측 모드를 사용함으로써 우수한 부호화 성능을 제공하나, 최적의 블록 크기 및 예측 모드를 결정하기 위한 RDO(Rate Distortion Optimization)과정으로 인해 연산량이 많다는 단점을 가진다. 이를 개선하기 위해 본 논문에서는 화면 내 예측 수행 전 CU영역의 모멘트 값을 계산하고 이를 CU영역의 텍스쳐 복잡도로 이용하여 CU의 분할 여부를 결정하는 모멘트 기반의 고속 CU크기 결정 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 기존의 방법을 차용하여 CU영역의 밝기 값에 대한 분산 값을 계산하여 영역의 텍스쳐 평평도를 추정하고, 추가로 CU영역의 밝기 값에 대한 비대칭도를 계산하여 CU영역을 이루는 밝기 값 분포의 비대칭성 정도를 측정한 뒤 이를 조합하여 기존 방법보다 더 정밀하게 텍스쳐 복잡도를 측정하였으며, 이를 RDO과정 중 현재 CU의 분할 여부를 결정하는데 이용하여 기존의 부정확한 CU분할 여부 결정 방법을 개선시킨 고속 CU크기 결정 방법을 제안한다. 제안 방법의 실험 결과는 기존 방법 대비 4.2%의 BD-rate 감소를 보여주며, HM-10.0과 비교하여 BD-rate는 1.1% 증가하였고, 인코딩 시간이 32% 절감되었다. The High Efficiency Video Coding (HEVC) standard provides superior coding efficiency by utilizing highly flexible block structure and more diverse coding modes. However, rate-distortion optimization (RDO) process for the decision of optimal block size and prediction mode requires excessive computational complexity. To alleviate the computation load, this paper proposes a new moment-based fast CU size decision algorithm for intra coding in HEVC. In the proposed method, moment values are computed in each CU block to estimate the texture complexity of the block from which the decision on an additional CU splitting procedure is performed. Unlike conventional methods which are mostly variance-based approaches, the proposed method incorporates the third-order moments of the CU block in the design of the fast CU size decision algorithm, which enables an elaborate classification of CU types and thus improves the RD-performance of the fast algorithm. Experimental results show that the proposed method saves 32% encoding time with 1.1% increase of BD-rate compared to HM-10.0, and 4.2% decrease of BD-rate compared to the conventional variance-based fast algorithm.