CN100474932C

CN100474932C - 基于最佳预测模式概率的视频帧内图像快速编码方法

Info

Publication number: CN100474932C
Application number: CN 200310116044
Authority: CN
Inventors: 黄晁; 李锦涛; 余乐军
Original assignee: Institute of Computing Technology of CAS
Current assignee: Xinjiang Meite Intelligent Security Engineering Co., Ltd.
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2023-12-30
Also published as: CN1556652A

Abstract

本发明涉及视频编码的技术领域中的基于最佳预测模式概率的视频帧内图像快速编码方法。本方法按照最佳预测模式概率从大到小的顺序，从各种预测模式中搜索最优预测模式。在此搜索过程中，可以依据图像块内已计算的部分像素SAD(Sum of Absolute Differences，绝对差值和)值的大小情况，提前判决当前预测模式不是最佳预测模式。按照最佳预测模式概率从大到小的顺序预测，使得更多的预测模式可以提前判决为非最优预测模式，从而达到加快编码速度的目的。且不会改变图像质量，也不会增加编码图像大小。本方法可以应用于视频帧内图像的压缩编码。

Description

基于最佳预测模式概率的视频帧内图像快速编码方法

技术领域

本发明涉及视频编码的技术领域，特别是涉及视频帧内图像基于空间预测的编码技术中的基于最佳预测模式概率的视频帧内图像快速编码方法，本方法可通过计算机软件或专用芯片实现。

背景技术

在视频编码中，常把图像分为帧内图像和帧间图像两种。其中，帧内图像可以采用一种基于空间预测的内编码方法。这主要是因为图像内相邻块的像素具有很大的相关性。如图1所示，4x4块内的像素值a，b，…p的值可以用周围的已知像素A，B…I来预测。预测模式有多种，除了基于DC预测的预测模式之外，图2给出一些其它的预测模式，其中不同的方向线表示不同的预测方向。例如，模式2表示竖直预测模式，即认为图1中a、e、i和m都用像素A来预测；b、f、j和n用像素B预测，等等。分别用各种预测模式来预测当前块，选择其中SAD(Sum of AbsoluteDifferences，绝对差值和)值的大小情况，提前判决当前预测模式值最小的预测模式作为最优预测模式。然后对原始图像块与选择的最优预测块之间的差值进行编码。这种方法可以有效的去除块相邻块像素之间的相关性，提高编码效率。现有的方法在搜索当前块的最优预测模式时，都是按照固定的顺序依次搜索的。例如预测模式的编号顺序，先计算预测模式0，再计算预测模式1，依次对其它预测模式计算。

另外，图像内相邻块之间的预测模式也具有很大的相关性。如图3所示，块A为当前预测块C上面的相邻块，块B为当前预测块C左面的相邻块。块C的最佳预测模式与A和B的预测模式有很大关系。若已知相邻块A和B的预测模式，则可以通过块A和块B的预测模式来统计各种预测模式分别可能作为块C的最佳预测模式的概率，此概率称为最佳预测模式概率。例如，若A和B的预测模式都为预测模式2(图2中的竖直预测模式)，那么块C最大概率选择的最佳预测模式为预测模式2，第二大概率选中的最佳预测模式为预测模式1，其它预测模式按照其被选择为最佳预测模式的测概率从大到小顺序排列为：0，3，4，5。

为了加快编码速度，从多种预测模式中搜索最佳预测模式时可以采用一种快速方法：如果某种预测模式在计算SAD过程中发现部分像素的SAD值比已找到的局部最佳预测模式的SAD值还大，那么就可以肯定当前的预测模式不是最佳模式，从而不必再对剩余的像素作计算。预测顺序对这种快速算法有很大的影响。例如在极坏情况下，第1次计算SAD值最大的预测模式；第2次对具有第二大SAD值的预测模式计算时就不能提前判决其不是最优预测模式；第3次对具有第三大SAD值的预测模式计算时也不能提前判决其为非最优预测模式；依次下去，根本就没有任何预测模式可以节省计算量，达不到加快编码速度的目的。反过来，如果第1次计算SAD值最小的预测模式，那么后面的所有预测模式都只要计算部分像素的SAD值就可以判定其不是最佳的预测模式，从而可以节省许多不必要的计算时间。所以，要想使得这种算法的效率最高，必须考虑当前块C的最佳预测顺序——先计算SAD值小的预测模式，再计算SAD值大的预测模式。而且可以看出，此最佳预测顺序与块C的相邻块A和B的预测模式有关。块A和块B的预测模式不同时，块C的最佳预测顺序也有所不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于最佳预测模式概率的视频帧内图像快速编码方法。

视频编码的运算量大，所以如何改进编码方法，如何提高编码速度是很重要的问题。本发明提出了一种基于最佳预测模式概率的视频帧内图像的编码方法，它能够充分利用图像内相邻块之间预测模式的相关性。选择当前块的最佳预测模式时，按照各种预测模式的最佳预测模式概率从大到小的顺序依次搜索，从而提高快速编码方法的效率。

依据相邻图像块的预测模式，找到各种预测模式作为当前块最佳预测模式的概率，按此概率从大到小的顺序搜索最优预测模式，这样，更多的预测模式在只计算出部分SAD值时就能够判断其为非最优预测模式，并停止该预测模式下预测块内其它像素SAD值的计算，这样可以达到加快编码速度的目的，此方法包括以下步骤：

(1)编码器使用预测模式顺序表，表内各种预测模式按概率从大到小的顺序排列，

(2)编码器自适应调整预测顺序，使得预测按照最佳预测模式概率从大到小的顺序搜索各种预测模式，从而加快编码速度。

本发明利用块A和块B的预测模式作为索引，在预测模式顺序表中找到当前块C的最佳预测顺序，即最佳预测模式概率从大到小的预测顺序，然后按此顺序搜索各种预测模式。这样，块C的最佳预测顺序依据其相邻块A和块B的预测模式自适应调整，使得快速算法的性能达到最优。

本发明的方法是与计算机相结合并应用于计算机之中。用于视频帧内图像快速编码。

附图说明

图1是用于帧内图像空间预测的周围像素图，

图2是各种预测模式的预测方向(基于DC预测的预测模式0未画出)图，

图3是本发明的最佳预测模式概率的视频帧内图像快速编码方法图。C为当前预测块，A为C上面的相邻块，B为C左面的相邻。

图4是本发明的最佳预测模式概率的视频帧内图像快速编码方法流程图。

具体实施方式

本发明的主要构思在于：根据当前预测块C的相邻块A和块B(参见图3)的不同的预测模式，自适应选择块C的最佳预测顺序，使得快速算法的性能达到最优。

本发明在编码器端保存一张按照最佳预测模式顺序表。预测模式顺序表以相邻块的预测模式为索引，当前块的预测按照最佳预测模式概率的顺序从大到小排列。可以为不同性质的视频统计出相应的预测模式表。最佳预测模式概率从大到小的顺序就也就是最佳的预测顺序。因为预测模式的作为最佳预测模式的概率越大，其SAD值为最小的概率也就越大。按照这种最佳预测模式概率顺序搜索最佳预测模式时，先计算最佳预测模式概率最大的预测模式，那么得到的SAD值最小的概率最大。然后对其它的预测模式作预测时，提前判决该预测模式为非最优预测模式的概率也最大。所以从概率上分析，按照最佳预测模式概率从大到小的顺序作来搜索最优预测模式时，可以节省许多不必要的计算时间，加快编码速度。

图1中，4 x 4的方块内的像素值a，b，…p的值是需要预测的，可以用周围的已知像素A，B…I来预测。

图2给出一些其它的预测模式，其中不同的方向线表示不同的预测方向。

图3中，块A为当前预测块C上面的相邻块，块B为当前预测块C左面的相邻块。块C的最佳预测模式与A和B的预测模式有很大关系。若已知相邻块A和B的预测模式，则可以通过块A和块B的预测模式来统计各种预测模式分别可能作为块C的最佳预测模式的概率，此概率称为最佳预测模式概率。C为当前预测块，A为C上面的相邻块，B为C左面的相邻。

图4表示本方法的具体实施步骤如下：

步骤S1，根据相邻块的预测模式查找预测模式顺序表，得到当前块的预测模式顺序，

步骤S2，按照当前块的预测模式顺序，计算第一个预测模式的SAD，并设其为最小minSAD，bestMode＝1，

步骤S3，依次计算第i(i>1)个预测模式的SAD，如果计算SAD的累加过程中，如果发现第i个模式的部分SAD大于minSAD，则退出当前的SAD的计算，且另i＝i+1，再执行步骤c；否则执行d，

步骤S4，设第i种预测模式的SAD为minSAD，bestMode＝I，然后另i＝i+1，再执行步骤c；直到所有预测模式都执行完毕，

步骤S5，最终的最佳预测模式极为bestMode所对应的预测模式。

此外，按照本发明的基于最佳预测模式概率的视频帧内图像快速编码方法，搜索到的最佳预测模式仍然是全部预测模式中最优的，故不会改变编码后图像的质量，也不会增加编码图像文件的大小。

本发明提出的基于最佳预测模式概率的视频帧内图像快速编码方法，可以依据相邻图像块的预测模式自适应调整当前块预测模式的计算顺序，按最佳预测模式概率从大到小的顺序预测，更多的预测模式在只计算出部分SAD值时就能够判断其为非最优预测模式，并停止该预测模式SAD值的计算，从而加快编码速度的目的。

Claims

1.一种基于最佳预测模式概率的视频帧内图像编码方法，其特征在于，它能够依据相邻图像块的预测模式，找到各种预测模式作为当前块最佳预测模式的概率，按此概率从大到小的顺序搜索最优预测模式，这样，更多的预测模式在只计算出部分SAD值时就能够判断其为非最优预测模式，并停止该预测模式下预测块内其它像素SAD值的计算，这样可以达到加快编码速度的目的，此方法包括以下步骤：

步骤1)，编码器端保存一张按照最佳预测模式概率排列的顺序表；所述顺序表以相邻块的预测模式为索引，当前块的预测按照按最佳预测模式概率的顺序从大到小排列；

步骤2)，编码器的预测顺序自适应调整，在按照最佳预测模式概率顺序搜索最佳预测模式时，先计算最佳预测模式概率最大的预测模式的SAD值；然后对其它预测模式作预测时，从大到小的顺序在其它预测模式中累加计算其SAD值，根据累加计算出的其它预测模式的SAD值与所述最佳预测模式概率最大的预测模式的SAD值比较的结果，判断出所述其它预测模式为非最优预测模式并停止累加计算所述其它预测模式下预测块内其它像素SAD值，并搜索得到最优预测模式。

2.根据权利要求1的所述的基于最佳预测模式概率的视频帧内图像编码方法，其特征在于，所述步骤2)包括下列步骤：

步骤21)，按照当前块的最佳预测模式概率排列的顺序表，计算第一个预测模式的SAD值，并设所述预测模式的SAD值为最小SAD值minSAD，最佳预测模式bestMode＝1，1指第一种预测模式；

步骤22)，依次累加计算最佳预测模式概率排列的顺序表中第i个预测模式的SAD值，在累加计算SAD值的过程中，如果发现第i个模式的累加部分SAD值大于最小SAD值minSAD，则退出当前第i个预测模式的SAD值的计算，且令i＝i+1，重复执行步骤S22)；否则执行步骤S23)；

步骤23)，如果发现第i个模式的累加SAD值小于当前最小SAD值minSAD，则将第i种预测模式的SAD值作为最小SAD值minSAD，最佳预测模式bestMode＝i，i指第i种预测模式；然后令i＝i+1，返回步骤S22)；直到所有预测模式都执行完毕；

步骤24)，最终的最佳预测模式值为最佳预测模式bestMode所对应的预测模式。