CN1333601C - 一种实现缩放的视频解码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现缩放的视频解码方法，该方法包括以下步骤：对当前帧数据进行变长码解码、反离散余弦变换、反量化和反预测，得到当前帧的解码后的单位数据块；对所述当前帧的解码后的单位数据块进行缩放操作，得到缩放后的单位数据块；对上一步骤得到的单位数据块进行拼接和后处理，得到当前帧的缩放后图像。本发明降低了系统处理当前帧数据的计算量，并且本发明可以在解码一个单位数据块的同时进行其它单位数据块的缩放操作，提高了系统解码的快速性，满足了系统的实时性要求。

Description

一种实现缩放的视频解码方法
技术领域
本发明涉及视频信号处理领域，特别是一种实现缩放的视频解码方法。
背景技术
Mpeg标准是由运动图像专家组(Moving Picture Expert Group，MPEG)开发的用于视频和音频压缩的一系列演进的标准。按照Mpeg标准，视频图像压缩编码后包含三个成分：I帧、P帧和B帧。其中I帧压缩采用基准帧模式，只提供帧内压缩；P帧采用预测编码，预测当前帧与前面最近的I帧或P帧的差别进行压缩，考虑了运动特性；B帧为双向帧间编码，基于当前帧与前面和后面最近的I帧或P帧图像之间的差别进行压缩。帧确定后就采用离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)，对结果进行量化，以及变长编码，编码后即形成了Mpeg码流，典型的Mpeg-4码流的帧序为：IBBPBBPBBPI...
在对Mpeg-4码流进行解码时，对于I帧、P帧和B帧需要分别采取不同的处理过程。
如图1所示，一般对于I帧的处理过程是：首先对I帧数据进行变长码解码、反量化、反离散余弦变换(Inverse Discrete Cosine Transform，IDCT)以及反预测后形成该帧的时空域图像数据，将其拼接并消除块效应等处理之后得到该I帧的图像，然后对该帧图像进行缩放操作，得到最终的缩放后图像。
如图2所示，对于P帧或B帧的处理过程是：首先对P帧或B帧进行变长码解码、反量化、IDCT、反预测后得到该帧的残差数据和运动矢量，然后根据残差数据、运动矢量和参考图像做运动补偿，得到该帧的运动补偿后的图像数据，然后对该帧图像进行缩放操作，得到最终的缩放后图像。
从上述方案可以看出，现有技术在解码器解码出整帧数据后进行整帧图像的缩放操作，而视频解码和图像的缩放都具有相当高的计算量，因此现有技术的计算量大，很难满足系统的实时性要求，尤其是在嵌入式系统等实时性要求较高的场合。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种实现缩放的视频解码方法，其目的在于降低系统的计算量，提高系统操作的实时性。
根据上述目的，提供了一种实现缩放的视频解码方法，该方法包括以下步骤：
A.对当前帧数据进行变长码解码、反离散余弦变换、反量化和反预测，得到当前帧的解码后的单位数据块；
B.对所述解码后的单位数据块进行缩放操作，得到缩放后的单位数据块；
C.对所述步骤B得到的单位数据块进行拼接和后处理，得到当前帧的缩放后图像。
较佳地，所述的单位数据块为块。
较佳地，所述的单位数据块为宏块。
所述缩放操作采用最临近法，或双线性插值，或三次样条插值。
所述后处理包括消除块效应操作。
进一步，所述当前帧的解码后的单位数据块包括单位数据块的残差数据和单位数据块的运动矢量；所述步骤B包括：对所述单位数据块的残差数据进行缩放操作，得到缩放后的单位数据块的残差数据；对所述单位数据块的运动矢量进行缩放操作，得到缩放后的单位数据块的运动矢量；根据所述缩放后的单位数据块的残差数据、缩放后的单位数据块的运动矢量和运动补偿后的参考单位数据块进行运动补偿，得到运动补偿后的单位数据快。
所述运动补偿后的参考单位数据块为当前帧之前最近的I帧或P帧的运动补偿后的单位数据块。
所述运动补偿后的参考单位数据块为当前帧之前最近的I帧或P帧的运动补偿后的单位数据块和当前帧之后最近的I帧或P帧的运动补偿后的单位数据块。
所述当前帧数据采用的编码方式为Mpeg-1、Mpeg-2、Mpeg-4、H.261、H.263或H.264。
从上述方案中可以看出，由于本发明在解码器对I帧解码出单位数据块后、或者对P帧或B帧解码出单位残差数据块和运动矢量后，在运动补偿和图像拼接前，完成了缩放操作，即本发明进行缩放操作的对象不是整帧图像，而是单位数据块大小的数据量，本发明在对当前帧的某一个单位数据块进行缩放操作的同时，可以进行其它数据块的解码操作，缩短了整帧数据的处理时间。从上面的分析可以看出，本发明缩短了整帧数据的处理时间，提高了系统操作的实时性。
附图说明
图1为现有技术中处理I帧图像的流程示意图；
图2为现有技术中处理P帧或B帧图像的流程示意图；
图3为本发明以块为单位进行缩放的示意图；
图4为本发明处理I帧图像的流程示意图；
图5为本发明处理P帧或B帧图像的流程示意图；
图6为YUV420格式示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
在Mpeg-4中，数据的组织采用了宏块(Macro Block，MB)和块(Block)的技术。宏块采用了16×16的大小，而块采用了8×8的大小。为了统一操作，这里仅以采用8×8的块作为单位数据块为例对本发明进行说明。如图3所示，原来为8×8的块，经过缩放后，新的数据块的大小为m×n。当然，也可以使用宏块作为单位数据块。
如图4所示的是本发明对于I帧的处理过程。
步骤401，对I帧数据进行变长码解码、IDCT、反量化以及反预测操作，由于I帧是对所有的8×8数据块采用了帧内编码，所以进行上述解码操作后得到了8×8的图像象素值的数据块。
步骤402，对每个8×8的数据块进行缩放操作，可以通过最临近法、双线性插值、三次样条插值等方法来实现。缩放后新的数据块的大小为m×n。
步骤403，将上述m×n数据块进行拼接以及后处理，得到缩放后的完整的I帧图像。这里的后处理包括消除块效应等操作。
如图5所示的是本发明对于P帧或B帧的处理过程。以P帧的处理过程为例：
步骤501，对P帧数据进行变长码解码、IDCT、反量化以及反预测操作，将数据解码为残差数据和运动矢量，其大小为8×8。以YUV420格式为例，如图6所示，每4个Y块对应1个U块和一个V块，其中Y1、Y2、Y3和Y4为亮度信号，U、V为色度信号。YUV420格式在压缩编码时利用亮度分量Y对运动进行运动估计，形成了运动矢量。在解码时需要利用运动矢量对YUV三个分量进行运动补偿。
步骤502，对每个8×8大小的残差数据进行缩放，根据需要可选择最临近法、双线性插值和双三次样条插值等方法，缩放后得到m×n大小的残差数据块。
步骤503，对8×8大小的数据块的运动矢量进行缩放，得到m×n大小的数据块的运动矢量。例如某个数据块的运动矢量为 V ‾ = ( V x , V y ) , 将该数据块缩放为m×n大小后运动矢量变为 V ‾ ′ = ( V ′ x , V ′ y ) , 那么运动矢量的缩放需要满足：
Vx＝V′x·m/8
Vy＝V′y·n/8。
步骤504，根据步骤502得到的缩放后的残差数据块、步骤503得到的缩放后的运动矢量以及运动补偿后的参考数据块，进行运动补偿，得到m×n大小的运动补偿后的数据块。这里的运动补偿后的参考数据块，是指当前帧前面最近的I帧或P帧在运动补偿后的相应位置的数据块。当前帧的数据块在运动补偿后，可以作为下一帧的参考数据块，用于下一帧数据块的运动补偿。
步骤505，将步骤504得到的运动补偿后的m×n大小的数据块拼接起来，并进行后处理，得到缩放后完整的P帧图像。
对于B帧的处理过程和P帧大致相同，区别在于：在步骤504中B帧的参考数据块有两个，为前面最近的I帧或P帧的数据块和后面最近的I帧或P帧的数据块。
根据上述步骤得到了Mpeg-4码流中的I帧、P帧和B帧图像，就形成了视频序列。
本发明可以应用在任何处理I帧、P帧或B帧的编码方案中，例如：Mpeg-1、Mpeg-2、H.261、H.263和H.264等。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种实现缩放的视频解码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A.对当前帧数据进行变长码解码、反离散余弦变换、反量化和反预测，得到当前帧的解码后的单位数据块；
B.对所述解码后的单位数据块进行缩放操作，得到缩放后的单位数据块；
C.对所述步骤B得到的单位数据块进行拼接和后处理，得到当前帧的缩放后图像。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的单位数据块为块。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的单位数据块为宏块。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缩放操作采用最临近法，或双线性插值，或三次样条插值。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后处理包括消除块效应操作。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前帧的解码后的单位数据块包括单位数据块的残差数据和单位数据块的运动矢量；
所述步骤B包括：对所述单位数据块的残差数据进行缩放操作，得到缩放后的单位数据块的残差数据；对所述单位数据块的运动矢量进行缩放操作，得到缩放后的单位数据块的运动矢量；根据所述缩放后的单位数据块的残差数据、缩放后的单位数据块的运动矢量和运动补偿后的参考单位数据块进行运动补偿，得到运动补偿后的单位数据快。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述运动补偿后的参考单位数据块为当前帧之前最近的I帧或P帧的运动补偿后的单位数据块。
8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述运动补偿后的参考单位数据块为当前帧之前最近的I帧或P帧的运动补偿后的单位数据块和当前帧之后最近的I帧或P帧的运动补偿后的单位数据块。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前帧数据采用的编码方式为Mpeg-1、Mpeg-2、Mpeg-4、H.261、H.263或H.264。
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