CN101060626A - 一种视频转码中帧内模式的快速选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视频转码领域，提供了一种视频转码中帧内模式的快速选择方法。首先，将当前块的DCT系数分为垂直、水平、对角三个能量区域，分别根据当前块中的DCT系数绝对值计算各区域的能量和；其次，分别计算能量区域之间的夹角，并通过夹角与阈值的比较，初步判断候选帧内编码模式；然后，根据根据当前块以及垂直方向和水平方向预测块的DC系数分别计算垂直、水平、对角方向的DC系数差值，通过DC系数差值的比较以及夹角与阈值的比较进一步判断候选帧内编码模式；最后，从候选帧内模式和DC模式中利用率失真优化技术选择最优的帧内模式。本方法视频转码的计算复杂度较低，而转码效率则基本保持不变，同时对各种输入视频流均能转换。

Description

一种视频转码中帧内模式的快速选择方法

技术领域

本发明涉及视频转码领域，特别是涉及一种视频转码中帧内模式的快速选择方法。

背景技术

将已压缩的视频数据从一种形式转换为另一种视频数据形式的操作叫做视频转码。由于新一代视频编码标准如H.264、AVS均支持多种帧内模式(如AVS支持垂直、水平、DC、左下、右下等5种帧内模式)，而最优帧内模式的选择需要通过高复杂度的率失真优化来进行计算比较，因此在面向新一代视频编码标准的视频转码中，帧内模式的快速选择对于降低计算复杂度，实现实时的视频转码具有重要意义。

在目前已有的方法中，参考文献1利用输入视频流的DCT系数来估计纹理方向，再根据方向进行帧内模式的选择。但是这种方法使得视频转码效率有比较明显的下降。而参考文献2提出的方法，利用输入的H.263视频流的帧内模式(DC、水平、垂直)来选择输出的H.264视频流的帧内模式。但是这种方法只适用于输入视频流支持多种帧内模式的视频转码，对于输入视频流不支持多种帧内模式的视频转码，如MPEG-2到AVS的转码则不适用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种视频转码中帧内模式的快速选择方法，该方法能保持较高的视频转码效率，对于各种帧内模式的输入视频流均能转换。

本发明所采用的技术方案的步骤包括：首先，将当前块的DCT系数分为垂直、水平、对角三个能量区域，分别根据当前块中的DCT系数绝对值计算各区域的能量和；其次，分别计算能量区域之间的夹角，并通过夹角与阈值的比较，初步判断候选帧内编码模式；然后，根据根据当前块以及垂直方向和水平方向预测块的DC系数分别计算垂直、水平、对角方向的DC系数差值，通过DC系数差值的比较以及夹角与阈值的比较进一步判断候选帧内编码模式；最后，从候选帧内模式和DC模式中利用率失真优化技术选择最优的帧内模式。

本发明与已有技术相对照，效果是积极且明显的：显著降低了视频转码的计算复杂度，而转码效率则基本保持不变，同时对各种输入视频流均能转换。

具体实施方式

本发明提供的视频转码中帧内模式的快速选择方法是：首先，将当前块的DCT系数分为垂直、水平、对角三个能量区域，分别根据当前块中的DCT系数绝对值计算各区域的能量和；其次，分别计算能量区域之间的夹角，并通过夹角与阈值的比较，初步判断候选帧内编码模式；然后，根据根据当前块以及垂直方向和水平方向预测块的DC系数分别计算垂直、水平、对角方向的DC系数差值，通过DC系数差值的比较以及夹角与阈值的比较进一步判断候选帧内编码模式；最后，从候选帧内模式和DC模式中利用率失真优化技术选择最优的帧内模式。

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

实施例1：

本实施例进行的是MPEG-2到AVS的视频转码。具体步骤包括：

(1)将当前块的DCT系数分为垂直、水平、对角三个能量区域，分别根据下列三式计算垂直、水平、对角三个能量区域的能量和F₁，F₂，F₃：

$F_1=\underset{v=1}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}F(0,v)$

$F_2=\underset{u=1}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}F(u,0)$

$F_3=\underset{u=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}F(u,1)+\underset{u=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}F(u,2)+\underset{u=2}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}F(u,3)$

其中F(u，v)表示当前块中(u，v)坐标处的DCT系数绝对值。

(2)根据下列两式计算能量区域之间的夹角α和β：

tgα＝(F₂+1)/(F₁+1)

tgβ＝(F₃+1)/(F_i-F₃+-1)

其中F_i为F₁，F₂中较大的一个。

(3)如果β＞67.5°，则左下模式为候选帧内模式，并转入步骤(7)；否则转入步骤(4)；

(4)如果α＜18°，则水平模式为候选帧内模式，并转入步骤(8)；如果α＞72°则垂直模式为候选帧内模式，并转入步骤(8)；否则转入步骤(5)；

(5)根据下列三式分别计算垂直、水平、对角方向的DC系数差值DC₀、DC₁、DC₂：

DC₀＝|F(0，0)-F_ver(0，0)|

DC₁＝|F(0，0)-F_hor(0，0)|

DC₂＝|F(0，0)-(F_hor(0，0)+F_ver(0，0))/2|

具中F_ver(0，0)和F_hor(0，0)分别表示垂直方向和水平方向预测块的DC系数。

(6)比较DC₀、DC₁、DC₂的大小，如果DC₀最小，则垂直模式为候选帧内模式，如果DC₁最小，则水平模式为候选帧内模式，如果DC₂最小，则DC模式为候选帧内模式；然后转入步骤(7)；

(7)如果18°＜α＜36°，则垂直模式为候选帧内模式；如果54°＜α＜72°，则水平模式为候选帧内模式；然后转入步骤(8)；

(8)从候选帧内模式和DC模式中利用率失真优化技术选择最优的帧内模式。

实施例2：

本实施例进行的是H.263+到AVS的视频转码。

除步骤(5)、(6)外，其它同实施例1。步骤(5)、(6)如下所示：

(5)从输入的H.263+视频流中解码得到当前宏块的原始帧内编码模式，即在进行H.263+编码时选择的帧内编码模式；

(6)如果原始帧内编码模式为垂直模式，则垂直模式为候选帧内模式，如果原始帧内编码模式为水平模式，则水平模式为候选帧内模式，如果原始帧内编码模式为DC模式，则DC模式为候选帧内模式；然后转入步骤(7)。

参考文献

1、H.Kalva，et al.Complexity Reduction Tools for MPEG-2 to H.264 VideoTranscoding WSEAS Transactionson Information Science and Applications，Vol.2，Issue 3，March 2005，pp.295-300.

2、Jafari，M.，Kasaei，S.An Efficient Intra Prediction Mode Decision Algorithmfor H.263 To H.264 Transcoding，Proceedings of 2006 IEEE International Conferenceon Computer System，and Application，March 2006，pp.1082-1089.

Claims (8)

1.一种视频转码中帧内模式的快速选择方法，其特征在于：首先，将当前块的DCT系数分为垂直、水平、对角三个能量区域，分别根据当前块中的DCT系数绝对值计算各区域的能量和；其次，分别计算能量区域之间的夹角，并通过夹角与阈值的比较，初步判断候选帧内编码模式；然后，根据根据当前块以及垂直方向和水平方向预测块的DC系数分别计算垂直、水平、对角方向的DC系数差值，通过DC系数差值的比较以及夹角与阈值的比较进一步判断候选帧内编码模式；最后，从候选帧内模式和DC模式中利用率失真优化技术选择最优的帧内模式。

2.如权利要求1所述的一种视频转码中帧内模式的快速选择方法，其特征在于采用包括以下步骤的方法：

(1)将当前块的DCT系数分为垂直、水平、对角三个能量区域，分别根据当前块中的DCT系数绝对值计算各区域的能量和；

(2)分别计算垂直与水平能量区域之间的夹角α，垂直或水平能量区域中较大的区域与对角能量区域之间的夹角β；

(3)如果β大于第一阈值，则左下模式为候选帧内模式，并转入步骤(7)；否则转入步骤(4)；

(4)如果α小于第二阈值，则水平模式为候选帧内模式，并转入步骤(8)；如果α大于第三阈值，则垂直模式为候选帧内模式，并转入(8)；否则转入步骤(5)；

(5)根据当前块以及垂直方向和水平方向预测块的DC系数分别计算垂直、水平、对角方向的DC系数差值DC₀、DC₁、DC₂；

(6)比较DC₀、DC₁、DC₂的大小，如果DC₀最小，则垂直模式为候选帧内模式，如果DC₁最小，则水平模式为候选帧内模式，如果DC₂最小，则DC模式为候选帧内模式；然后转入步骤(7)；

(7)如果α小于第四阈值且大于第五阈值，则垂直模式为候选帧内模式；如果α小于第六阈值且大于第七阈值，则水平模式为候选帧内模式；然后转入步骤(8)；

(8)从候选帧内模式和DC模式中利用率失真优化技术选择最优的帧内模式。

3.根据权利要求1所述的一种视频转码中帧内模式的快速选择方法，其特征在于：所述步骤(3)中第一阈值为67.5°。

4.根据权利要求1所述的一种视频转码中帧内模式的快速选择方法，其特征在于：所述步骤(4)中第二阈值和第三阈值分别为18°和72°。

5.根据权利要求1所述的一种视频转码中帧内模式的快速选择方法，其特征在于：所述步骤(7)中第四阈值、第五阈值、第六阈值、第七阈值分别为36°、18°、72°、54°。

6.根据权利要求1所述的一种视频转码中帧内模式的快速选择方法，其特征在于所述步骤(5)中，根据下列三式分别计算垂直、水平、对角方向的DC系数差值DC₀、DC₁、DC₂：

DC₀＝|F(0，0)-F_ver(0，0)|

DC₁＝|F(0，0)-F_hor(0，0)|

DC₂＝|F(0，0)-(F_hor(0，0)+F_ver(0，0))/2

其中F(u，v)表示当前块中(u，v)坐标处的DCT系数绝对值，F_ver(0，0)和F_hor(0，0)分别表示垂直方向和水平方向预测块的DC系数。

7.根据权利要求1所述的一种视频转码中帧内模式的快速选择方法，其特征在于所述步骤(1)中，分别根据下列三式计算垂直、水平、对角三个能量区域的能量和F₁，F₂，F₃：

$F_1=\underset{v=1}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}F(0,v)$

$F_2=\underset{u=1}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}F(u,0)$

$F_3=\underset{u=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}F(u,1)+\underset{u=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}F(u,2)+\underset{u=2}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}F(u,3)$

其中F(u，v)表示当前块中(u，v)坐标处的DCT系数绝对值。

8.根据权利要求7所述的一种视频转码中帧内模式的快速选择方法，其特征在于，所述步骤(2)中根据下列两式计算能量区域之间的夹角α和β：

tgα＝(F₂+1)/(F₁+1)

tgβ＝(F₃+1)/(F₁-F₃+-1)

其中：F₁为F₁，F₂中较大的一个。