CN101783949B - 一种skip块模式选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种skip块模式选择方法，包括以下步骤：检测图像，通过计算当前帧和前一帧的相似性，来确定前一帧与当前帧图像是否为变化剧烈的图像；当前帧若是变化剧烈的图像，则对该当前帧的标记frame_flag＝1，否则frame_flag＝0；根据当前帧的当前宏块的量化参数QP取值范围，以及frame_flag等于1或者0进行判断以Skip编码模式编码或以其它编码模式。编码器可以根据编码图像的大小，自适应的调节量化参数，在不影响率失真性能的同时，主观视觉效果有较大的改善。

Description

一种skip块模式选择方法

技术领域

本发明涉及多媒体通信中的视频压缩编码技术，尤其涉及一种skip模式选择方法。 

背景技术

在现有的视频标准中，(如MPEG系列和H.26x系列)，都存在一种跳过宏块模式(Skipped Macroblock)，所谓跳过宏块是指对此类型宏块编码时不需要编码附加信息(如运动矢量或残差)，它只在P图像和B图像中存在，即只在帧间编码视频图像中存在，帧内编码图像如I帧中并不存在。跳过宏块的运动矢量是通过先前处理的相邻宏块(时间域或空间域)的运动久量所导出的，并且没有残差数据(量化后残差为0)。 

H264视频编码中，当量化参数QP较小时，宏块采用过多的skip模式编码，并不会影响图的视觉效果，但量化参数QP较大时，宏块采用过多的skip模式编码，会出现严重的方块效应，信噪比PSNR也下降很快，本文主要研究量化参数QP与skip模式选择的关系。 

当量化参数过大，对运动剧烈(包括摄像头移动)的图像，如图1所示，当QP＝37时，有轻微的方块效应；图2所示当QP＝44时块效应比较严重。 

出现上述问题的主要原因是：图像中存在由亮变暗，或者由暗变亮的区域过大，量化参数过高。 

我们试图找到一个衡点，既使编码所需要的比特较少，在保证客观质量的同时，又能提升主观视觉效果。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于量化参数QP较大时，宏块采用过多的skip模式编码，会出现严重的方块效应。 

为解决上述问题，本发明提出了一种skip模式选择方法，包括以下步骤： 

10：检测图像，通过计算当前帧和前一帧两帧的相似性，来确定前一帧与当前帧图像是否为变化剧烈的图像； 

20：当前帧若是变化剧烈的图像，则对该当前帧的标记frame_flag＝1，否则frame_flag＝0； 

30：根据当前帧的当前宏块的量化参数QP取值范围，以及frame_flag等于1或者0进行判断以Skip编码模式编码或以其它编码模式。 

本发明能够达到如下的有益效果：可以根据编码图像的大小，自适应的调节量化参数，在不影响率失真性能的同时，主观视觉效果有较大的改善。 

附图说明

图1为对运动剧烈的图像当QP＝37时编码时的效果图； 

图2为对运动剧烈的图像当QP＝44时编码时的效果图； 

图3为本发明方法的主要实现原理流程图。 

具体实施方式

请参照图3，本发明以H264为例，介绍自适应的skip模式选择算法，有效的解决了比较严重的块效应，主要包括以下两个算法： 

(一)检测图像。检测出易出现方法效应的图像 

(二)一种skip模式选择算法。 

首先讨论(一)、检测图像： 

本算法的主要思想是，通过计算前后两帧的相似性，来确定前一帧与当前帧图像中是否有大量的像素点，由亮变暗，或者由暗变亮。 

这个算法的优势是不需要大量的计算，只需存储前一帧的数据，通过统计当前帧与前一帧的差值，假设视频尺寸宽为n，高为m： 

$\left[\begin{array}{cccc}{C}_{\mathrm{0,0}}& C_{\mathrm{0,1}}& ...& C_{0,n}\\ C_{\mathrm{1,0}}& C_{\mathrm{1,1}}& ...& C_{1,n}\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ C_{m,0}& C_{m,1}& ...& C_{m,n}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{A}_{\mathrm{0,0}}& A_{\mathrm{0,1}}& ...& A_{0,n}\\ A_{\mathrm{1,0}}& A_{\mathrm{1,1}}& ...& A_{1,n}\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ A_{m,0}& A_{m,1}& ...& A_{m,n}\end{array}\right]-\left[\begin{array}{cccc}{B}_{\mathrm{0,0}}& B_{\mathrm{0,1}}& ...& B_{0,n}\\ B_{\mathrm{1,0}}& B_{\mathrm{1,1}}& ...& B_{1,n}\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ B_{m,0}& B_{m,1}& ...& B_{m,n}\end{array}\right]$

其中矩阵C为差值矩阵，矩阵A为当前帧的亮度矩阵，矩阵B为前一帧的亮度矩阵，C_(i，j)＝A_(i，j)-B_(i，j)，其中A_(i，j)为当前帧(i，j)处的亮度值，B_(i，j)为前一帧(i，j)处的亮度值； 

若差值图像中(i，j)处的差值： 

C_(i，j)＞T₁

其中，T₁为变化阈值(检测如图1所示的图像3≤T₁≤10)； 

则当前图像(i，j)处的点由暗变亮，统计差值图像中所有满足条件的点的数量count1； 

若差值图像中(i，j)处的差值： 

-C_(i，j)＞T₁

则当前图像(i，j)处的点由亮变暗，统计差值图像中所有满足条件的点的数量count2；设参数count，若count1＜count2，则count＝count2，否则count＝count1；如果当前差值图像中变化的点 

count＞T₂

设视频图像尺寸宽为n，高为m，T₂为变化阈值，检测如图1所示的图像，  $\frac{\mathrm{mn}}{3}\≤T_2\≤\frac{\mathrm{mn}}{2};$

则当前帧是变化剧烈的图像。其中T₁，T₂的取值根据图像尺寸自动调整。 

(二)、自适应skip模式选择算法 

本算法的主要思想是，通过上述算法检测出变化剧烈的图像，对提前判断这类图像中skip模式要求更严格的条件。 

这个算法的优势是在相同的比特下，表现出来的客观效果和主观视觉效果都比原算法好。 

若当前帧满足算法(一)的条件，对该帧的标记frame_flag＝1，否则frame_flag＝0。 

并继续以下步骤： 

1)：若当前宏块的量化参数QP₁≤QP＜QP₂，则转至步骤2)；若量化参数QP＞QP₂，转至步骤3)；若量化参数QP＜QP₁，则转至步骤5)； 

2)：若frame_flag＝1，则计算帧间16x16模式时，调用skip提前判断算法进 行判断当前的宏块是不是skip宏块；若frame_flag＝0，转至步骤5)； 

3)：若frame_flag＝1，则进行帧内与帧间的快速判断，如果是帧内模式，转至步骤4)，如果是帧间模式，则转至步骤5)；若frame_flag＝0，则计算帧间16x16模式时，调用skip模式选择算法进行判断当前的宏块是不是skip宏块； 

4)：当前宏块不能用skip提前判断算法，转至步骤6)； 

5)：调用skip快速选择算法，如果是skip块，转至步骤7)，否则转至步骤6)； 

6)：进行其它的编码码式的判断，选择最优的编码模式，结束该宏块的分析； 

7)：结束该宏块的分析，本宏块以Skip编码模式编码； 

其中QP₁，QP₂(以图1为例，QP₁取36，QP₂取42，)大小随着图像变化； 

大量实验表明从客观PSNR，以及主观视觉效果的对比，采用本义介绍的方法，编码器可以根据编码图像的大小，自适应的调节量化参数，在不影响率失真性能的同时，主观视觉效果有较大的改善。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种skip块模式选择方法，其特征在于：包括以下步骤：

10：检测图像，通过计算当前帧和前一帧的相似性，来确定前一帧与当前帧图像是否为变化剧烈的图像；

20：当前帧若是变化剧烈的图像，则对该当前帧的标记frame_flag＝1，否则frame_flag＝0；

30：根据当前帧的当前宏块的量化参数QP取值范围，以及frame_flag等于1或者0进行判断以Skip编码模式编码或以其它编码模式，具体为：

若当前宏块的量化参数QP₁≤QP＜QP₂，且frame_flag＝1，则计算帧间16x16模式时，判断当前的宏块是不是skip宏块；

如果是skip块，结束该宏块的分析，该宏块以Skip编码模式编码。

2.如权利要求1所述的skip块模式选择方法，其特征在于：步骤30具体还包括以下步骤：

1)：若当前宏块的量化参数QP₁≤QP＜QP₂，则转至步骤2)；若量化参数QP＞QP₂，转至步骤3)；若量化参数QP＜QP₁，则转至步骤5)；

2)：若frame_flag＝0，转至步骤5)；

3)：若frame_flag＝1，则进行帧内与帧间的快速判断，如果是帧内模式，转至步骤4)，如果是帧间模式，则转至步骤5)；若frame_flag＝0，则计算帧间16x16模式时，调用skip模式选择算法进行判断当前的宏块是不是skip宏块；

4)当前宏块不能用skip提前判断算法，转至步骤6)；

5)调用skip快速选择算法，如果是skip块，转至步骤7)，否则转至步骤6)；

6)进行其它的编码模式的判断，选择最优的编码模式，结束该宏块的分析；

7)结束该宏块的分析，该宏块以Skip编码模式编码。

3.如权利要求2所述的skip块模式选择方法，其特征在于：步骤10具体为：

设C为差值矩阵，矩阵A为当前帧的亮度矩阵，矩阵B为前一帧的亮度矩阵，则C_(i，j)＝A_(i，j)-B_(i，j)，其中A_(i，j)为当前帧(i，j)处的亮度值，B_(i，j)为前一帧(i，j)处的亮度值；

若差值图像中(i，j)处的差值：

C_(i，j)＞T₁

其中，T₁为变化阈值

则当前图像(i，j)处的点由暗变亮，统计差值图像中所有满足条件的点的数量count1；

若差值图像中(i，j)处的差值：

-C_(i，j)＞T₁

则当前图像(i，j)处的点由亮变暗；

统计差值图像中所有满足条件的点的数量count2，另设参数count，若count1＜count2，则count＝count2，否则count＝count1，如果当前差值图像中变化的点count＞T₂，则当前帧为变化剧烈的图像，T₂为变化阈值。

4.如权利要求3所述的skip块模式选择方法，其特征在于：设视频图像尺寸宽为n，高为m，T2阈值范围为：

5.如权利要求2所述的skip块模式选择方法，其特征在于：QP₁取36，QP₂取42。

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