CN1747551A - 一种视频信息的快速帧间模式选择方法 - Google Patents

Abstract

一种视频信息的快速帧间模式选择方法，对16×16宏块及其细节程度的计算，并根据计算结果选择不同的预选帧间划分模式集，该方法包括以下步骤：首先计算一个16×16宏块的运动矢量；如果该16×16宏块的运动矢量为0，选择16×16宏块的帧间划分模式集I；否则，运动矢量不为0，则依次计算该16×16宏块每个8×8宏块的细节程度；如果高细节块的个数＜3，选择包括16×16宏块和16×8，8×16块的帧间划分模式集II；否则，当高细节块的个数≥3时，选择包括16×16宏块、16×8，8×16，8×8，8×4，4×8和4×4块的帧间划分模式集III。本发明能够在满足该视频编码标准的前提下，很大程度地简化编码的计算，同等条件下，尽可能地降低了计算复杂度。

Description

一种视频信息的快速帧间模式选择方法

                          技术领域

本发明涉及一种视频信息处理过程中的视频编码方法，特别是一种适用于H.264视频编码标准的视频信息帧间预测模式的快速选择方法。

                          背景技术

为了大幅度提高编码的效率和图像的质量，H.264标准作为一种新的视频编码标准，提出了许多新的思想和算法，例如在该标准中引入的多种大小不同的块操作模式。现有技术中，基于该标准，对每一个宏块有七种帧间划分模式(16×16，16×8，8×16，8×8，8×4，4×8，4×4)、13种帧内预测模式和一种skip/direct操作模式。通常情况下，在对图像进行帧间编码的时候，编码器要对每一个宏块遍历所有上述模式，然后再使用R-D优化选择最优模式，与以往的标准相比，这样极大地提高了图像的质量，但与此同时也大大增加了编码的计算复杂度。

本发明所提出的解决方案正是为了满足在该视频编码标准的前提下，简化编码的计算方法，这也是本领域技术人员想要解决的议题。

                          发明内容

本发明正是为了解决上述现有技术存在的缺陷，而提出一种视频信息的快速帧间模式选择方法，利用不同的帧间划分模式集进行高细节块的处理，从而简化视频编码的计算方法。

本发明提供一种视频信息的快速帧间模式选择方法，利用不同的帧间划分模式集进行高细节块的处理，该方法包括以下步骤：

首先计算一个16×16宏块的运动矢量；

如果该16×16宏块的运动矢量为0，选择16×16宏块的帧间划分模式集I；

否则，运动矢量不为0，则依次计算该16×16宏块内部四个8×8块的细节程度；

如果高细节块的个数＜3，选择包括16×16，16×8，8×16块的帧间划分模式集II；

否则，当高细节块的个数≥3时，选择包括16×16、16×8，8×16，8×8，8×4，4×8和4×4块的帧间划分模式集III。

与现有技术相比，本发明能够在满足该视频编码标准的前提下，很大程度地简化编码的计算，同等条件下，尽可能地降低了计算复杂度。

下面将结合实施例及参照附图对该发明的技术方案进行详细说明。

                          附图说明

图1为本发明所提出的一种视频信息的快速帧间模式选择方法的流程图。

                       具体实施方式

一幅平滑的图像，它的能量主要集中在低频分量上，所以，对AC系数的能量的测量，被认为是对图像细节程度的一种最直接的测量。

对一个大小为M×N的块，其AC系数能量的表达式为：

其中，X_i，j代表该块各像素的DCT系数，X_0，0代表该块的DC系数。而对于一个大小为M×N的块，当像素按照棋盘格形式分布时，其相邻像素的灰度值分别为最大值和最小值的时候，图像细节最多，也就是说，此时相应地AC系数的能量最大，记为：E_AC max。把E_AC max作为一个标准化因子，并分别对E_AC和E_ACmax取自然对数，使其线性化，可以得到图像细节程度的衡量指标R_b：

$R_b=\frac{\ln \left(E_{\mathrm{AC}}\right)}{\ln \left(E_{\mathrm{AC}\max }\right)}---\left(2\right)$

然后通过细节程度的高低来决定待选模式的范围。

根据能量守恒定律，一个块经过DCT变换后的DCT系数的总能量等于该块DCT变换前的像素的总能量，所以(1)式可以转换为：

其中x_s，t是块内各像素的灰度值。

并且对大小为M×N的块，有

$E_{\mathrm{AC}\max }=\frac{M\×N}{2}{({\left(x_{\max }\right)}^2+{\left(x_{\min }\right)}^2)}^2-(M\×N){\left(\frac{x_{\max }+x_{\min }}{2}\right)}^2---\left(4\right)$

其中，取x_max＝255，x_min＝0。

再由公式(2)，可以求出R_b，同时选择一个阈值α，如果R_b＞α，认为该M×N的块为高细节块，否则认为它是低细节块。本算法是针对8×8的块进行的，α的取值为0.78。

本发明所提出的一种快速帧间模式选择方法，其具体处理过程方法如下：

针对宏块的七种帧间划分模式(16×16，16×8，8×16，8×8，8×4，4×8，4×4)在这里定义了如下三个预选模式集：

Modes I＝{16×16}，

Modes II＝{16×16，16×8，8×16}，

Modes III＝{16×16，16×8，8×16，8×8，8×4，4×8，4×4}，

如图1所示，该方法包括以下步骤：首先对一个16×16的宏块进行运动估计，求出它的运动矢量，步骤101；判断该宏块的运动矢量是否为0，步骤102；如果该16×16宏块的运动矢量为0，我们就认为它是背景区域，按照16×16模式来处理，不再进行细分，即：选择模式集I，否则，如果运动矢量不为0，再将宏块分成4个8×8的块，步骤103；求出其中前两个8×8的块的细节程度，步骤104；接下来，判断该前两个宏块是否是高细节程度宏块，步骤105；如果都不是高细节程度的宏块，则选择模式集II；否则，如果该前两个宏块有高细节程度模块，需要再求出第三个8×8的块的细节程度情况，步骤107；然后判断此时的高细节块数是否小于或者等于1，即4个8×8的块中最多只有1个高细节块，步骤108；如果最多只有一个高细节块，则选择模式集II；如果当前高细节块数目大于1，需要在判断高细节块的个数是否为3，步骤108；如高细节块的个数为3，则选择模式III；如否，需要再求出第四个块的细节程度情况，步骤109；然后判断高细节块的个数是否小于3，如是，即当前4个8×8的块中有小于3个高细节块，选择模式II；否则，表明当前4个8×8的块中有3个或者3个以上的高细节块，这样，就要选择模式集III。

以上内容仅为本发明的实施例，其目的并非用于对本发明所提出的系统及方法的限制，本发明的保护范围以权利要求为准。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员在不偏离本发明的范围和精神的情况下，对其进行的关于形式和细节的种种显而易见的修改或变化均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种视频信息的快速帧间模式选择方法，对16×16宏块及其细节程度进行计算，并根据计算结果选择不同的预选帧间划分模式集，该方法包括以下步骤：

首先计算一个16×16宏块的运动矢量；

如果该16×16宏块的运动矢量为0，选择16×16宏块的帧间划分模式集I；

否则，运动矢量不为0，则依次计算该16×16宏块内部四个8×8块的细节程度；

如果高细节块的个数＜3，选择包括16×16，16×8，8×16块的帧间划分模式集II；

否则，当高细节块的个数≥3时，选择包括16×16、16×8，8×16，8×8，8×4，4×8和4×4块的帧间划分模式集III。

2.如权利要求1所述的视频信息的快速帧间模式选择方法，其特征在于，所述帧间划分模式集I定义为ModesI＝{16×16}。

3.如权利要求1所述的视频信息的快速帧间模式选择方法，其特征在于，所述帧间划分模式集II定义为ModesII＝{16×16，16×8，8×16}。

4.如权利要求1所述的视频信息的快速帧间模式选择方法，其特征在于，所述帧间划分模式集III定义为ModesIII＝{16×16，16×8，8×16，8×8，8×4，4×8，4×4}。

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