CN1889691A - 一种像素插值方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视频图像编解码技术，特别涉及一种像素插值方法。本发明针对现有像素插值方法，程序繁琐，计算量大，效率低下，系统结构复杂的缺点，提出了一种基于AVS标准的更加简捷的像素插值方法。本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，一种像素插值方法，包括如下步骤：a.用五抽头滤波器对像素样本滤波，得到中间值；b.对中间值做归一处理，并将归一值钳位在[0，255]范围内，得到像素插值的预测值。本发明的有益效果是，通过一次滤波即可得到中间值，减少了滤波环节，不仅能使1/4像素插值的效率大大提高，而且还能减少1/4插值过程中保留1/2像素插值中间结果所需的暂存空间，简化了程序和系统结构。

Description

一种像素插值方法

技术领域

本发明涉及视频图像编解码技术，特别涉及一种像素插值方法。

背景技术

目前，一些视频标准中为了获得较高精度的预测值，减小运动补偿残差的大小，降低码率，普遍采用了1/2像素插值和1/4像素插值。但插值，尤其是1/4像素插值，计算量大，非常耗时，是影响编解码程序执行速度和效率的重要因素。传统的视频标准中获得1/4像素插值通过两步实现，即先通过一个多抽头滤波器获得1/2像素插值，然后再通过另一个多抽头滤波器对1/2像素插值滤波获得1/4像素预测值。这种像素插值方法中，一个1/4像素插值不仅需要两个多抽头滤波器分两步得到，而且还需要另外的存贮空间保存1/2像素插值的中间结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有像素插值方法，程序繁琐，计算量大，效率低下，系统结构复杂的缺点，提出一种基于AVS标准的更加简捷的像素插值方法。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，一种像素插值方法，包括如下步骤：

a.用五抽头滤波器对像素样本滤波，得到中间值；

b.对中间值做归一处理，并将归一值钳位在[0，255]范围内，得到像素插值的预测值。

本发明的有益效果是，通过一次滤波即可得到中间值，减少了滤波环节，不仅能使1/4像素插值的效率大大提高，而且还能减少1/4插值过程中保留1/2像素插值中间结果所需的暂存空间，简化了程序和系统结构。

附图说明

图1是实施例插值示意图；

图中用大写字母标记整数样本值，用单小写字母标记1/2像素位置样本值，用双小写字母标记1/4或3/4像素位置样本值。

具体实施方式

以下结合实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明的技术方案是，一种像素插值方法，包括如下步骤：

a.用五抽头滤波器对像素样本滤波，得到中间值；

b.对中间值做归一处理，并将归一值钳制在[0，255]范围内，得到像素插值的预测值。

进一步的是，对于1/4像素插值，步骤a中，所述五抽头滤波器表达式为F3(-1，-2，96，42，-7)；

或者，对于3/4像素插值，步骤a中，所述五抽头滤波器表达式为F4(-7，42，96，-2，-1)。

AVS标准中获得1/4像素插值的过程如下：

函数Clipl(x)的定义是：

两个四抽头滤波器的表达式分别为：F1(-1，5，5，-1)，F2(1，7，7，1)。假设A、B、C、D、E为当前水平方向连续的五个整像素样本，首先用F1对整像素样本A、B、C、D和B、C、D、E分别滤波，得到相应位置1/2样本中间值a′和b′，则a′＝(-A+5B+5C-D)，b′＝(-B+5C-5D+E)。若要得到1/4样本中间值，则再用F2对a′、C′、b′、D′四个值滤波，得到中间值aa′＝(a′+7C′+7b′+D′)；若要得到3/4样本中间值，则再用F2对B′、a′、C′、b′四个值滤波，得到中间值bb′＝(B′+7a′+7C′+b′)。最终的1/4像素位置预测值aa＝Clipl((aa′+64)＞＞7)；或3/4像素预测值bb＝Clipl((bb′+64)＞＞7)。其中C′、D′、B′、C′分别是相应位置整像素样本放大8倍的值。

上述过程即是现有技术的像素插值方法。

下面推导本发明五抽头滤波器表达式：

上述通过F2对a′、C′、b′、D′或者B′、a′、C′、b′四个值滤波得到的中间值：

aa′＝(a′+7C′+7b′+D′)——(1)

bb′＝(B′+7a′+7C′+b′)——(2)

若要得到1/4样本位置预测值，我们可以将用整像素样本表示的四个值a′、C′、b′、D′代入(1)式，得到：

aa′＝{(-A+5B+5C-D)+7×8C+7×(-B+5C+5D-E)

      +8D}

    ＝(-A-2B+96C+42D-7E)

可以看出通过表达式为F3(-1，-2，96，42，-7)的五抽头滤波器，对A、B、C、D、E五个样本像素滤波一次，就可以得到上述中间值aa′。

同理，若要得到3/4样本位置预测值，我们可以将用整像素样本表示的四个值B′、a′、C′、b′代入(2)式，得到：

bb′＝{8B+7×(-A+5B+5C-D)+7×8C+(-B+5C+

      5D-E)}

    ＝(-7A+42B+96C-2D-E)

所以可以直接通过表达式为F4(-7，42，96，-2，-1)的五抽头滤波器，对A、B、C、D、E五个样本像素滤波一次，得到上述中间值bb′。

最后对中间值aa′，bb′进行归一处理，并将归一值钳位在[0，255]范围内，即可得到相应像素插值的预测值。

实施例

图1示出了本例的像素插值的示意图。

1.图中标记为aa的1/4样本由以下得到：

①首先用五抽头滤波器F3对距离当前插值样本最近的水平方向的五个整像素样本A、B、C、D、E滤波，得到其中间值aa′，如下：

aa′＝(-A-2B+96C+42D-7E)

②最终的预测值aa按下式得到：

aa＝Clipl((aa′+64)＞＞7)

2.图中标记为bb的3/4样本由以下得到：

①首先用五抽头滤波器F4对距离当前插值样本最近的水平方向的五个整像素样本A、B、C、D、E滤波，得到其中间值bb′，如下：

bb′＝(-7A+42B+96C-2D-E)

②最终的预测值bb按下式计算得到：

bb＝Clipl((bb′+64)＞＞7)

3.图1中标记为cc的1/4样本由以下得到：

①首先用五抽头滤波器F3对距离当前插值样本最近的垂直方向的五个整像素样本F、G、C、H、I滤波，得到其中间值cc′，如下：

cc′＝(-F-2G+96C+42H-7I)

②最终的预测值cc按下式计算得到：

cc＝Clipl((cc′+64)＞＞7)

4.图1中标记为dd的3/4样本由以下得到：

①首先用五抽头滤波器F4对距离当前插值样本最近的垂直方向的五个整像素样本F、G、C、H、I滤波，得到其中间值dd′，如下：

dd′＝(-7F+42G+96C-2H-I)

②最终的预测值dd按下式计算得到：

dd＝Clipl((dd′+64)＞＞7)

5.图1中标记为ee的1/4样本由以下得到：

①首先用五抽头滤波器F3对e′、f′、d′、g′、h′滤波，得到其中间值ee′，如下：

ee′＝(-e′-2f′+96d′+42g′-7h′)

其中e′、f′、d′、g′、h′是用滤波器F1滤波得到的图1中相应位置二分之一样本中间值。

②最终的预测值ee按下式计算得到：

ee＝Clipl((ee′+512)＞＞10)

6.图1中标记为ff的3/4样本由以下得到：

①首先用五抽头滤波器F4对e′、f′、d′、g′、h′滤波，得到其中间值ff′，如下：

ff′＝(-7e′+42f′+96d′-2g′-h′)

其中e′、f′、d′、g′、h′是用滤波器F1滤波得到的图1中相应位置二分之一样本中间值

②最终的预测值ff按下式计算得到：

ff＝Clipl((ff′+512)＞＞10)

7.图1中标记为gg的1/4样本由以下得到：

①首先用五抽头滤波器F3对i′、j′、b′、k′、m′滤波，得到其中间值gg′，如下：

gg′＝(-i′-2j′+96b′+42k′-7m′)

其中i′、j′、b′、k′和m′是用滤波器F1滤波得到的图1中相应位置二分之一样本中间值

②最终的预测值gg按下式计算得到：

gg＝Clipl((gg′+512)＞＞10)

8.图1中标记为hh的3/4样本由以下得到：

①首先用五抽头滤波器F4对i′、j′、b′、k′、m′滤波，得到其中间值hh′，如下：

hh′＝(-7i′+42j′+96b′-2k′-m′)

其中i′、j′、b′、k′和m′是用滤波器F1滤波得到的图1中相应位置二分之一样本中间值

②最终的预测值hh按下式计算得到：

hh＝Clipl((hh′+512)＞＞10)

Claims (3)

1.一种像素插值方法，包括如下步骤：

a.用五抽头滤波器对像素样本滤波，得到中间值；

b.对中间值做归一处理，并将归一值钳位在[0，255]范围内，得到像素插值的预测值。

2.根据权利要求1所述的像素插值方法，其特征在于，对于1/4像素插值，步骤a中，所述五抽头滤波器表达式为F3(-1，-2，96，42，-7)。

3.根据权利要求1所述的像素插值方法，其特征在于，对于3/4像素插值，步骤a中，所述五抽头滤波器表达式为F4(-7，42，96，-2，-1)。

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