專利名稱：一種復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字視頻通信領(lǐng)域中的視頻信息的傳輸與處理領(lǐng)域，具體涉及一種視頻編碼復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
1948，Shannon發(fā)表其經(jīng)典論文“通信的數(shù)學(xué)原理”成為信息論誕生的標(biāo)志。1959年，Shannon進一步確立了碼率失真理論，奠定了信息編碼的理論基礎(chǔ)，并從此啟動了音視頻壓縮編碼的產(chǎn)業(yè)化步伐。當(dāng)前主要國際標(biāo)準(zhǔn)有ITU-T制定的H.261、H.263系列；ISO制定的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4系列；為適應(yīng)全球工業(yè)與經(jīng)濟的發(fā)展，國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織加快了制定視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的步伐。在國內(nèi)，中國數(shù)字音視頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組(AVS)正在制定面向存儲應(yīng)用的AVS1.0標(biāo)準(zhǔn)和面向移動多媒體應(yīng)用的AVS-M標(biāo)準(zhǔn)。國際上，H.264和MPEG-4 part10是由ISO和ITU的聯(lián)合視作組(JVT)共同制定的最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。由于采用了多種新型的編碼技術(shù)(如多參考幀、整數(shù)DCT變換、幀內(nèi)預(yù)測、基于內(nèi)容的熵編碼等)，它比先前任何一種編碼標(biāo)準(zhǔn)的壓縮效率都要高得多。例如對靜態(tài)圖片，用H.264幀內(nèi)編碼技術(shù)壓縮得到的I幀(Intra frame)比用JPEG技術(shù)的壓縮結(jié)果有高達2dB的增益。
但是H.264編碼效率的提高是以極高的計算復(fù)雜度(高計算量)為代價的。如H.264解碼復(fù)雜度是同等情況下H.263的2倍，而編碼復(fù)雜度是H.263的3倍。對H.264進行復(fù)雜度測試的實驗表明運動估計占了整個計算量的54.8％，4x4幀內(nèi)預(yù)測占了24.5％，1/4內(nèi)插占了9.9％，DCT變換占了5.2％。在不同的實際應(yīng)用場合中，每個終端的計算能力是不一樣的。所以，H.264和AVS等最新視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的高計算復(fù)雜度特性可能成為應(yīng)用時的瓶頸。在高端應(yīng)用場合，由于終端計算能力較強，是可以滿足編碼器的高計算量要求的。但是在低端應(yīng)用場合，就需要降低編碼器的復(fù)雜度，以適應(yīng)終端較低的計算能力。為了降低編碼器的復(fù)雜度，從計算復(fù)雜度較高的部分入手是合理的，如運動估計、幀內(nèi)預(yù)測和1/4插值運算等?？傊?，為了同時滿足高端和低端的應(yīng)用，視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)該具有一種對復(fù)雜度進行分級控制的機制和方法。
在目前的H.264和正在制定的AVS標(biāo)準(zhǔn)中，對幀內(nèi)預(yù)測規(guī)定了9種可選預(yù)測模式，其中模式2為無方向預(yù)測模式，其余8種為圖1所示的有方向預(yù)測模式，包括模式0-1、3-8。在H.264和AVS中，一幀圖像的幀內(nèi)預(yù)測處理過程為按照圖像塊的編碼順序，對每一個圖像塊從模式0開始(直到模式8)進行預(yù)測模式處理，并得到該模式下的率失真代價值。然后以率失真代價值最小的模式作為當(dāng)前圖像塊的最優(yōu)預(yù)測模式，并采用該模式進行最終編碼。然后進入下一個圖像塊進行幀內(nèi)預(yù)測處理，直到整幀圖像編碼結(jié)束。
由此可見，為了找到最優(yōu)的預(yù)測模式，H.264和AVS中采用的是在9種模式中進行全搜索的方法，沒有復(fù)雜度控制的機制，所以它們的計算復(fù)雜度是不可調(diào)整的。這也使得在H.264和AVS中，幀內(nèi)預(yù)測的計算復(fù)雜度高、且為恒定值。如在H.264中，幀內(nèi)預(yù)測占了整個計算量的24.5％。
美國發(fā)明專利申請US2003206594(2003年11月6日公布)基于一張統(tǒng)計概率表，提出了一種I幀(Intra-Frame)復(fù)雜度分級(Complexity-Scalable)的控制方法。該方法的缺點是需要在編碼器端和解碼器端存儲相同的統(tǒng)計概率表，占用額外的存儲空間；另外該方法與現(xiàn)行發(fā)布的國際標(biāo)準(zhǔn)H.264中對應(yīng)部分存在不一致問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種用于視頻編碼的幀內(nèi)預(yù)測方法，該方法可以實現(xiàn)對計算復(fù)雜度的分級控制，而且不需要額外的存儲空間，并且與現(xiàn)行的國際H.264和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)AVS實現(xiàn)完全兼容。
本發(fā)明提供的一種復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測方法，其步驟包括
步驟(1)定義圖像塊及其參考相鄰塊的位置關(guān)系映射圖，其中參考相鄰塊為左上塊、上邊塊、右上塊、左邊塊和左下塊；設(shè)置復(fù)雜度限制變量CL，CL為整數(shù)，取值范圍為1至9，令計算能力冗余變量CR＝0；步驟(2)判斷當(dāng)前圖像塊在當(dāng)前幀內(nèi)的位置，并令模式計數(shù)器變量MC＝0；如果當(dāng)前圖像塊為上邊緣或左邊緣塊，即邊緣塊時，則進入步驟(3)進行處理；否則，則進入步驟(4)進行處理；步驟(3)邊緣塊的處理步驟(3.1)確定邊緣塊的可選預(yù)測模式并統(tǒng)計其個數(shù)對一幀圖像左上角的第一個圖像塊，可選預(yù)測模式為模式2；對上邊緣的其它圖像塊，其可選預(yù)測模式為模式1、模式2和模式8；對于左邊緣的其它圖像塊，對于H.264標(biāo)準(zhǔn)，其可選預(yù)測模式為模式0、模式2，模式3和模式7；對于AVS標(biāo)準(zhǔn)，其可選預(yù)測模式為模式0、模式2和模式7；然后，令變量CR＝CR+可選預(yù)測模式個數(shù)；步驟(3.2)在邊緣塊的可選預(yù)測模式中，對每一個選定的預(yù)測模式，進行“預(yù)測模式處理”，同時令MC＝MC+1，CR＝CR-1；以率失真代價值最小的模式作為當(dāng)前邊緣塊的最優(yōu)預(yù)測模式，并以最優(yōu)預(yù)測模式對當(dāng)前圖像塊進行最終編碼，并生成碼流；轉(zhuǎn)到步驟(2)進入下一個圖像塊，直至一幀圖像中所有圖像塊編碼結(jié)束；步驟(4)中心塊的處理步驟(4.1)在參考相鄰塊中以其有效預(yù)測模式作為中心塊的可選預(yù)測模式，如果參考相鄰塊的最優(yōu)預(yù)測模式在0至8的范圍內(nèi)，則該最優(yōu)預(yù)測模式為當(dāng)前中心塊的有效預(yù)測模式，并以該模式作為當(dāng)前中心塊的可選預(yù)測模式，并規(guī)定模式2恒為中心塊的一個可選預(yù)測模式，并令CR＝CR+CL；步驟(4.2)在中心塊的可選預(yù)測模式中，對每一個選定的預(yù)測模式進行“預(yù)測模式處理”，令MC＝MC+1，CR＝CR-1，再選定局部最優(yōu)預(yù)測模式；如果變量CR＞0，則轉(zhuǎn)到步驟(4.3)；否則以局部最優(yōu)預(yù)測模式對當(dāng)前圖像塊進行最終編碼，并生成碼流，結(jié)束當(dāng)前圖像塊的處理，進入下一圖像塊，轉(zhuǎn)到步驟(2)；步驟(4.3)根據(jù)局部最優(yōu)預(yù)測模式，確定新的可選預(yù)測模式如果CR+MC≥9，則規(guī)定所有8種有方向的預(yù)測模式為新的可選預(yù)測模式，然后進入步驟(4.4)；否則進行如下操作如果局部最優(yōu)預(yù)測模式為有方向的預(yù)測模式2，則選擇模式0、模式1、模式3和模式4為當(dāng)前圖像塊新的可選預(yù)測模式；對無方向的局部最優(yōu)預(yù)測模式，則根據(jù)H.264或AVS規(guī)定的預(yù)測方向，采用其最相鄰的兩個方向預(yù)測模式為新增的可選預(yù)測模式；步驟(4.4)在新增的可選預(yù)測模式集合中，如果某一預(yù)測模式已經(jīng)在步驟(4.2)中處理過，則從集合中去掉該模式，然后在剩下的可選預(yù)測模式集合中，對每一種預(yù)測模式進行“預(yù)測模式處理”，并結(jié)合步驟(4.2)中的最小率失真代價值，選擇所有率失真代價值中最小值對應(yīng)的預(yù)測模式作為最終的最優(yōu)預(yù)測模式，并以最優(yōu)預(yù)測模式對當(dāng)前圖像塊進行最終編碼，并生成碼流，結(jié)束當(dāng)前圖像塊的操作；然后轉(zhuǎn)到步驟(2)進入下一個圖像塊，直至一幀圖像中所有圖像塊編碼結(jié)束；其中，“預(yù)測模式處理”的步驟為(a)、根據(jù)該模式規(guī)定的預(yù)測方法，采用當(dāng)前圖像塊的左鄰塊和上鄰塊的像素值對當(dāng)前圖像塊的所有像素值進行預(yù)測；(b)、計算原始像素值和預(yù)測值之間的差值，得到當(dāng)前圖像塊的殘差圖像；(c)、對殘差圖像塊進行整數(shù)變換和量化；(d)、對計算量化后的變換系數(shù)進行熵編碼，得到對應(yīng)的碼率；(e)、進行反量化和反變換，得到重建的圖像塊；(f)、計算原始圖像塊和重建圖像塊之間的失真；(g)、結(jié)合當(dāng)前圖像塊的碼率和失真，計算當(dāng)前圖像塊在當(dāng)前預(yù)測模式下的率失真代價值。
相鄰圖像塊的紋理具有空間相關(guān)性。幀內(nèi)預(yù)測所確定的最優(yōu)預(yù)測模式，其預(yù)測方向就是紋理信息最強的方向。所以，可以推論在H.264或AVS等編碼系統(tǒng)中，相鄰圖像塊的最優(yōu)預(yù)測模式也是相關(guān)的。這也是本發(fā)明方法的理論基礎(chǔ)。
本發(fā)明用于數(shù)字視頻編碼系統(tǒng)中，對圖像進行幀內(nèi)預(yù)測處理時，提供一種對幀內(nèi)預(yù)測計算復(fù)雜度進行分級控制的方法。本發(fā)明具有以下主要特點和優(yōu)點其一、利用當(dāng)前圖像塊與參考相鄰塊之間預(yù)測模式的相關(guān)性，確定當(dāng)前圖像塊的可選預(yù)測模式。
其二、所提出的方法簡單有效，不需要額外的存儲空間開銷，可精確控制幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)的計算復(fù)雜度。
其三、所提出的方法不改變原有的碼流結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)行的國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。


圖1為H.264或AVS中定義的8個方向預(yù)測模式及其標(biāo)號示意圖。
圖2為本發(fā)明提出的計算復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測方法流程圖。
圖3本發(fā)明中定義和采用的圖像塊相鄰位置關(guān)系映射圖。
具體實施例方式
本發(fā)明方法的流程圖如圖2所示，下面對其作進一步詳細的說明。
步驟(1)定義圖像塊及其參考相鄰塊的位置關(guān)系映射圖。
在一幀圖像中，當(dāng)圖像塊位于該幀圖像的中心時，其相鄰塊總數(shù)有八個。不失一般性，本發(fā)明定義其中的5個為當(dāng)前圖像塊的參考相鄰塊，如圖3所示分別是左上塊UL、上邊塊U、右上塊UR、左邊塊L和左下塊DL(其中C為當(dāng)前圖像塊)。但當(dāng)編碼圖像塊位于整個圖像的邊緣時，其參考相鄰塊則會小于5個。以一種極端特殊的情況為例一幀圖像左上角的第一個圖像塊，其參考相鄰塊的個數(shù)為0。
另外，定義如下變量以便于算法描述復(fù)雜度限制變量CL(Complexity Limit)變量CL是一個編碼器輸入?yún)?shù)。它是根據(jù)終端的計算能力進行設(shè)定的，用來控制每幀圖像幀內(nèi)預(yù)測的平均計算復(fù)雜度。在當(dāng)前H.264或AVS中，9模式全搜索的幀內(nèi)預(yù)測方法的復(fù)雜度最高。在本發(fā)明中，定義該復(fù)雜度的值為9，所以變量CL取值范圍為1至9，其相對計算復(fù)雜度約為H.264或AVS的1/9至9/9。
模式計數(shù)器變量MC(Mode Counter)變量MC用于在處理可選預(yù)測模式時進行計數(shù)，即MC＝MC+1。該變量表示在處理一個圖像塊時，實際的計算復(fù)雜度大小。變量MC在每個圖像塊進行幀內(nèi)預(yù)測處理之前被置初始值0。
計算能力冗余變量CR(Computational Redundancy)根據(jù)本發(fā)明方法，在每幀圖像進行幀內(nèi)預(yù)測處理時，應(yīng)該控制其平均計算復(fù)雜度等于變量CL。但在處理每一個單獨的圖像塊時，其實際計算復(fù)雜度可能大于或小于CL的值，變量CR即用來累加這些差異值(即CL-MC)。變量CR在每一幀圖像開始編碼之前被置初始值0。
步驟(2)判斷當(dāng)前圖像塊的位置轉(zhuǎn)入相應(yīng)處理步驟。
判斷當(dāng)前圖像塊在當(dāng)前幀內(nèi)的位置，并令模式計數(shù)器變量MC＝0。如果當(dāng)前圖像塊在當(dāng)前幀的上邊緣或左邊緣(以下簡稱為邊緣塊)，則進入步驟(3)進行處理。否則，當(dāng)前圖像塊不在上邊緣也不在左邊緣(以下簡稱為中心塊)，則進入步驟(4)進行處理；步驟(3)邊緣塊的處理步驟(3.1)確定邊緣塊的可選預(yù)測模式并統(tǒng)計其個數(shù)。
對一幀圖像左上角的第一個圖像塊(同時在上邊緣和左邊緣)，其可選預(yù)測模式為模式2；對上邊緣的其它圖像塊，其可選預(yù)測模式為模式1、模式2和模式8；對于左邊緣的其它圖像塊，對于H.264標(biāo)準(zhǔn)，其可選預(yù)測模式為模式0、模式2，模式3和模式7；對于AVS標(biāo)準(zhǔn)，其可選預(yù)測模式為模式0、模式2和模式7。然后，令變量CR＝CR+可選預(yù)測模式個數(shù)。
步驟(3.2)對邊緣塊的可選預(yù)測模式逐一進行預(yù)測模式處理，然后以最優(yōu)預(yù)測模式對圖像塊進行編碼。
針對每一種具體的幀內(nèi)預(yù)測模式，對邊緣塊進行預(yù)測模式處理。該處理過程按H.264和AVS所規(guī)定的步驟進行，即(a)、根據(jù)該模式規(guī)定的預(yù)測方法，采用當(dāng)前圖像塊的左鄰塊和上鄰塊的像素值對當(dāng)前圖像塊的所有像素值進行預(yù)測。(b)、計算原始像素值和預(yù)測值之間的差值，得到當(dāng)前圖像塊的殘差圖像。(c)、對殘差圖像塊進行整數(shù)變換和量化。(d)、對計算量化后的變換系數(shù)進行熵編碼，得到對應(yīng)的碼率。(e)、進行反量化和反變換，得到重建的圖像塊。(f)、計算原始圖像塊和重建圖像塊之間的失真。(g)、結(jié)合當(dāng)前圖像塊的碼率和失真，計算當(dāng)前圖像塊在當(dāng)前預(yù)測模式下的率失真代價(RD cost)值。然后，令MC＝MC+1，CR＝CR-1。在所有可選預(yù)測模式中，以率失真代價值最小的模式作為當(dāng)前邊緣塊的最優(yōu)預(yù)測模式，并以該模式對當(dāng)前圖像塊進行最終編碼，并生成碼流。當(dāng)前圖像塊的幀內(nèi)預(yù)測處理過程結(jié)束后，轉(zhuǎn)到步驟(2)進入下一個圖像塊，直至一幀圖像中所有圖像塊編碼結(jié)束本發(fā)明將上述步驟(a)-(g)簡稱為“預(yù)測模式處理”。但本發(fā)明不涉及改變H.264或AVS所規(guī)定的每一幀內(nèi)預(yù)測模式的具體處理細節(jié)。本說明書以后部分中，均采用“預(yù)測模式處理”概括具體模式下的幀內(nèi)預(yù)測處理步驟，而不再詳細說明。
步驟(4)中心塊的處理步驟(4.1)在參考相鄰塊中以其有效預(yù)測模式作為中心塊的可選預(yù)測模式。
在中心塊的參考相鄰塊中，如果該鄰塊在之前已經(jīng)經(jīng)過幀內(nèi)預(yù)測處理，則其最優(yōu)預(yù)測模式在0至8的范圍內(nèi)，該最優(yōu)預(yù)測模式是當(dāng)前圖像塊的有效預(yù)測模式；否則，該鄰塊的最優(yōu)預(yù)測模式為算法設(shè)定的初始值，不在0至8的范圍內(nèi)，對當(dāng)前圖像塊而言是無效預(yù)測模式。根據(jù)圖3，在中心塊的5個參考相鄰塊中，選擇有效預(yù)測模式作為當(dāng)前中心塊的可選預(yù)測模式。另外，本發(fā)明規(guī)定模式2固定為中心塊的一個可選預(yù)測模式。在確定可選的預(yù)測模式之后，令CR＝CR+CL。
步驟(4.2)對中心塊的可選預(yù)測模式，逐一進行“預(yù)測模式處理”，并確定局部最優(yōu)預(yù)測模式。然后判斷計算能力是否有冗余，并作相應(yīng)處理。
在中心塊的可選預(yù)測模式中，逐一根據(jù)其具體模式對當(dāng)前圖像塊進行“預(yù)測模式處理”，同時令MC＝MC+1，CR＝CR-1。然后，選取率失真代價值最小的模式作為當(dāng)前圖像塊的局部最優(yōu)預(yù)測模式；如果此時計算能力尚有冗余(即變量CR＞0)，則進入步驟(4.3)。否則，以當(dāng)前局部最優(yōu)預(yù)測模式對當(dāng)前圖像塊進行最終編碼，并生成碼流。然后轉(zhuǎn)到步驟(2)進入下一個圖像塊，直至一幀圖像中所有圖像塊編碼結(jié)束。
步驟(4.3)根據(jù)局部最優(yōu)預(yù)測模式，確定中心塊新的可選預(yù)測模式。
如果此時CR+MC≥9，則規(guī)定所有8種有方向的預(yù)測模式(如圖1所示)為新的可選預(yù)測模式，然后進入步驟(4.4)。否則進行如下操作如果局部最優(yōu)預(yù)測模式為無方向預(yù)測模式2，則選擇模式0、模式1、模式3和模式4為新的可選預(yù)測模式；對有方向的局部最優(yōu)預(yù)測模式，則根據(jù)H.24或AVS規(guī)定的預(yù)測方向，采用其最相鄰的兩個方向預(yù)測模式作為新增的可選預(yù)測模式(舉例如果當(dāng)前局部最優(yōu)預(yù)測模式為7，則其最相鄰的兩個預(yù)測模式為模式0和模式3，請參見圖1)，然后進入步驟(4.4)。
步驟(4.4)對新增的可選預(yù)測模式逐一進行“預(yù)測模式處理”，然后以最優(yōu)預(yù)測模式對當(dāng)前塊進行編碼。
在新增的可選預(yù)測模式集合中，如果某一預(yù)測模式已經(jīng)在步驟(4.2)中處理過，則從集合中去掉該模式。然后在剩下的可選預(yù)測模式集合中，對每一種預(yù)測模式進行“預(yù)測模式處理”，并結(jié)合步驟(4.2)中的最小率失真代價值，選擇所有率失真代價值中最小值對應(yīng)的預(yù)測模式作為最終的最優(yōu)預(yù)測模式，以最優(yōu)預(yù)測模式對當(dāng)前圖像塊進行最終編碼，并生成碼流，結(jié)束當(dāng)前圖像塊的操作。然后轉(zhuǎn)到步驟(2)進入下一個圖像塊，直至一幀圖像中所有圖像塊編碼結(jié)束。
綜上所述，本發(fā)明方法的核心思想是利用相鄰圖像塊的最優(yōu)預(yù)測模式之間的相關(guān)性，從相鄰塊的預(yù)測模式集合中推導(dǎo)出當(dāng)前圖像塊的可選預(yù)測模式，然后以最優(yōu)預(yù)測模式對圖像塊進行最終編碼，并生成碼流，同時對幀內(nèi)預(yù)測的計算復(fù)雜度進行精確控制。
實施例本發(fā)明提出的復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測方法可以用于不同標(biāo)準(zhǔn)的視頻標(biāo)準(zhǔn)中。這里以中國音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)化工作組(AVS)制定的面向移動多媒體應(yīng)用的編碼系統(tǒng)AVS-M為例，說明本發(fā)明提出的幀內(nèi)預(yù)測方法的效果。在AVS-M編碼系統(tǒng)中(版本為AVS-M software r2)，采用本發(fā)明提出的復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測編碼方法替代原來的方法，對六個典型CIF測試序列“Bus”、“Football”、“Forman”、“News”、“Paris”和“Tempete”進行對比測試。對比測試條件為幀內(nèi)預(yù)測的目標(biāo)復(fù)雜度即變量CL＝5；在AVS-M對比方法中采用固定的前5個模式；測試點為QP＝28、32、36、40；所有序列全部采用I幀(Intra-frame)進行編碼；表一為同等復(fù)雜度條件下本發(fā)明方法與AVS-M對比方法的結(jié)果對比。從試驗結(jié)果數(shù)據(jù)中可以看出，本發(fā)明提出的復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測方法從兩個方面對編碼性能進行了增強1、提高了PSNR值；2、同時減少了編碼的碼率。與對比試驗相比，本發(fā)明方法提高PSNR在
的范圍之內(nèi)，編碼效果得到提升。表二為目標(biāo)復(fù)雜度和實際復(fù)雜度的結(jié)果對比。從表二中可以看出，本發(fā)明方法實現(xiàn)了對計算復(fù)雜度的精確控制，其控制誤差為0；另外的實驗結(jié)果表明，當(dāng)目標(biāo)復(fù)雜度為[3，9]范圍內(nèi)任一數(shù)值時，本發(fā)明方法的控制誤差都很小。
經(jīng)以上分析和實驗驗證，可以得出以下結(jié)論本發(fā)明提出的復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測方法，其理論依據(jù)正確、實際應(yīng)用可行，可以精確地達到復(fù)雜度精確控制的目的。
表一

表二

權(quán)利要求
1.一種復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測方法，其步驟包括步驟(1)定義圖像塊及其參考相鄰塊的位置關(guān)系映射圖，其中參考相鄰塊為左上塊、上邊塊、右上塊、左邊塊和左下塊；設(shè)置復(fù)雜度限制變量CL，CL為整數(shù)，取值范圍為1至9，令計算能力冗余變量CR＝0；步驟(2)判斷當(dāng)前圖像塊在當(dāng)前幀內(nèi)的位置，并令模式計數(shù)器變量MC＝0；如果當(dāng)前圖像塊為上邊緣或左邊緣塊，即邊緣塊時，則進入步驟(3)進行處理；否則，則進入步驟(4)進行處理；步驟(3)邊緣塊的處理步驟(3.1)確定邊緣塊的可選預(yù)測模式并統(tǒng)計其個數(shù)對一幀圖像左上角的第一個圖像塊，可選預(yù)測模式為模式2；對上邊緣的其它圖像塊，其可選預(yù)測模式為模式1、模式2和模式8；對于左邊緣的其它圖像塊，對于H.264標(biāo)準(zhǔn)，其可選預(yù)測模式為模式0、模式2，模式3和模式7；對于AVS標(biāo)準(zhǔn)，其可選預(yù)測模式為模式0、模式2和模式7；然后，令變量CR＝CR+可選預(yù)測模式個數(shù)；步驟(3.2)在邊緣塊的可選預(yù)測模式中，對每一個選定的預(yù)測模式，進行“預(yù)測模式處理”，同時令MC＝MC+1，CR＝CR-1；以率失真代價值最小的模式作為當(dāng)前邊緣塊的最優(yōu)預(yù)測模式，并以最優(yōu)預(yù)測模式對當(dāng)前圖像塊進行最終編碼，并生成碼流；轉(zhuǎn)到步驟(2)進入下一個圖像塊，直至一幀圖像中所有圖像塊編碼結(jié)束；步驟(4)中心塊的處理步驟(4.1)在參考相鄰塊中以其有效預(yù)測模式作為中心塊的可選預(yù)測模式，如果參考相鄰塊的最優(yōu)預(yù)測模式在0至8的范圍內(nèi)，則該最優(yōu)預(yù)測模式為當(dāng)前中心塊的有效預(yù)測模式，并以該模式作為當(dāng)前中心塊的可選預(yù)測模式，并規(guī)定模式2恒為中心塊的一個可選預(yù)測模式，并令CR＝CR+CL；步驟(4.2)在中心塊的可選預(yù)測模式中，對每一個選定的預(yù)測模式進行“預(yù)測模式處理”，令MC＝MC+1，CR＝CR-1，再選定局部最優(yōu)預(yù)測模式；如果變量CR＞0，則轉(zhuǎn)到步驟(4.3)；否則以局部最優(yōu)預(yù)測模式對當(dāng)前圖像塊進行最終編碼，并生成碼流，結(jié)束當(dāng)前圖像塊的處理，進入下一圖像塊，轉(zhuǎn)到步驟(2)；步驟(4.3)根據(jù)局部最優(yōu)預(yù)測模式，確定新的可選預(yù)測模式如果CR+MC≥9，則規(guī)定所有8種有方向的預(yù)測模式為新的可選預(yù)測模式，然后進入步驟(4.4)；否則進行如下操作如果局部最優(yōu)預(yù)測模式為有方向的預(yù)測模式2，則選擇模式0、模式1、模式3和模式4為當(dāng)前圖像塊新的可選預(yù)測模式；對無方向的局部最優(yōu)預(yù)測模式，則根據(jù)H.264或AVS規(guī)定的預(yù)測方向，采用其最相鄰的兩個方向預(yù)測模式為新增的可選預(yù)測模式；步驟(4.4)在新增的可選預(yù)測模式集合中，如果某一預(yù)測模式已經(jīng)在步驟(4.2)中處理過，則從集合中去掉該模式，然后在剩下的可選預(yù)測模式集合中，對每一種預(yù)測模式進行“預(yù)測模式處理”，并結(jié)合步驟(4.2)中的最小率失真代價值，選擇所有率失真代價值中最小值對應(yīng)的預(yù)測模式作為最終的最優(yōu)預(yù)測模式，并以最優(yōu)預(yù)測模式對當(dāng)前圖像塊進行最終編碼，并生成碼流，結(jié)束當(dāng)前圖像塊的操作；然后轉(zhuǎn)到步驟(2)進入下一個圖像塊，直至一幀圖像中所有圖像塊編碼結(jié)束；其中，“預(yù)測模式處理”的步驟為(a)、根據(jù)該模式規(guī)定的預(yù)測方法，采用當(dāng)前圖像塊的左鄰塊和上鄰塊的像素值對當(dāng)前圖像塊的所有像素值進行預(yù)測；(b)、計算原始像素值和預(yù)測值之間的差值，得到當(dāng)前圖像塊的殘差圖像；(c)、對殘差圖像塊進行整數(shù)變換和量化；(d)、對計算量化后的變換系數(shù)進行熵編碼，得到對應(yīng)的碼率；(e)、進行反量化和反變換，得到重建的圖像塊；(f)、計算原始圖像塊和重建圖像塊之間的失真；(g)、結(jié)合當(dāng)前圖像塊的碼率和失真，計算當(dāng)前圖像塊在當(dāng)前預(yù)測模式下的率失真代價值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)雜度可分級的幀內(nèi)預(yù)測方法，利用其相鄰塊與當(dāng)前編碼圖像塊的紋理相關(guān)性，定義圖像塊及其參考相鄰塊的位置關(guān)系映射圖；對邊緣圖像塊直接指定其預(yù)測模式，然后作預(yù)測模式處理確定最優(yōu)預(yù)測模式，并按此模式對圖像塊進行編碼；對中心圖像塊則根據(jù)參考相鄰塊的有效預(yù)測模式確定當(dāng)前圖像塊的可選預(yù)測模式，然后作預(yù)測模式處理確定局部最優(yōu)預(yù)測模式；然后根據(jù)當(dāng)前編碼器的計算能力冗余度，再次確定當(dāng)前圖像塊的可選預(yù)測模式，確定最終的最優(yōu)預(yù)測模式，并按此模式對圖像塊進行編碼。本發(fā)明可實現(xiàn)幀內(nèi)預(yù)測最優(yōu)模式的快速選擇，并實現(xiàn)對幀內(nèi)預(yù)測復(fù)雜度準(zhǔn)確的控制。
文檔編號H04N7/32GK1615020SQ20041006109
公開日2005年5月11日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者朱光喜, 戴聲奎, 劉文予, 喻莉 申請人:華中科技大學(xué)