專利名稱：一種基于隨機(jī)像素法的h.264幀間預(yù)測模式快速選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多媒體視頻編碼領(lǐng)域，具體涉及一種針對H. 264幀間預(yù)測模式的快速選擇方法。在像素點(diǎn)的個數(shù)選擇合適并且尺寸閾值設(shè)置適當(dāng)?shù)那闆r下，本發(fā)明可以加快幀間預(yù)測過程，提高編碼速率。
背景技術(shù)：
H. 264是ITU-T的VCEG (視頻編碼專家組)和IS0/IEC的MPEG (活動圖像專家組)的聯(lián)合視頻組(JVT/Joint Video Team)開發(fā)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。它等同于ISO的MPEG-4的第十部分，于2003年5月正式批準(zhǔn)。和傳統(tǒng)的視頻編碼方式相比，H. 264有如下的優(yōu)點(diǎn)(I)更高的編碼效率；(2)高質(zhì)量視頻畫面；(3)自適應(yīng)的延時(shí)特性；(4)錯誤恢復(fù)功能。在H. 264編碼過程中，運(yùn)動估計(jì)是整個編碼模塊中運(yùn)算量最大的部分。因此無論是在硬件實(shí)現(xiàn)還是在軟件實(shí)現(xiàn)的過程中，對運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償算法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)是非常重要的。在運(yùn)動估計(jì)模塊中，如何能夠快速有效的獲取高精度的運(yùn)動矢量是實(shí)現(xiàn)高效編碼的關(guān)鍵。在目前的塊匹配算法中，全搜索算法(FS)具有最高的搜索精度，但其運(yùn)算量大、實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)限制了 FS在實(shí)際中的應(yīng)用。H. 264 米用率失真優(yōu)化(Rate Distortion Optimization, RD0)來判斷選擇分塊模式，編碼器對每個宏塊所有可能的模式分別計(jì)算率失真代價(jià)，然后對它們進(jìn)行比較，選擇率失真代價(jià)最小的模式為最佳預(yù)測模式。一般來講，大尺寸分塊適用于圖像平坦或靜止區(qū)域；小尺寸分塊適合用于圖像紋理比較復(fù)雜或活動性比較大的區(qū)域。而在自然視頻序列中，存在著大量空間上均勻平坦或者時(shí)域上靜止和活動性很小的區(qū)域。如果能夠采用某些方法預(yù)測到這些區(qū)域，就可以避免小分塊模式復(fù)雜的率失真代價(jià)計(jì)算，從而大大的減小編碼時(shí)間。本發(fā)明通過隨機(jī)選擇當(dāng)前圖像的若干個像素點(diǎn)，并對其亮度分量進(jìn)行求方差處理，將得到的方差值與預(yù)先設(shè)定好的閾值進(jìn)行比較，通過比較的結(jié)果快速的判斷最佳幀間預(yù)測模式。

發(fā)明內(nèi)容
為減少幀間預(yù)測的時(shí)間、提高編碼效率，本發(fā)明提出了一種基于隨機(jī)像素法的
H.264幀間預(yù)測模式快速選擇方法。本方法隨機(jī)選取若干個像素點(diǎn)，并對其亮度分量進(jìn)行求方差處理，然后將方差值與閾值進(jìn)行比較，通過比較結(jié)果快速判斷幀間最佳預(yù)測模式。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案步驟一隨機(jī)選擇當(dāng)前圖像的若干個像素點(diǎn)，并求這些像素點(diǎn)亮度分量的方差值6 ；步驟二 設(shè)定大尺寸閾值TH1,小尺寸閾值TH2 ；步驟三比較5與閾值TH。TH2的關(guān)系，確 定最佳幀間預(yù)測模式。其中，所述步驟一中隨機(jī)選擇當(dāng)前圖像的若干個像素點(diǎn)，并求這些像素點(diǎn)亮度分量的方差值S，在本發(fā)明中，像素點(diǎn)的選擇是隨機(jī)的，并對像素點(diǎn)的亮度分量進(jìn)行求方差處理。其中，所述步驟二中設(shè)定大尺寸閾值TH1,小尺寸閾值TH2，在本發(fā)明中，大尺寸設(shè)定為16X16模式，小尺寸設(shè)定為8X8模式，閾值的設(shè)定是隨著預(yù)測的不斷進(jìn)行而發(fā)生變化的，當(dāng)若干幀預(yù)測結(jié)束后，根據(jù)前面選擇的最佳幀間預(yù)測模式所對應(yīng)的方差值8適當(dāng)修正閾值 TH1、TH2 ；
其中，所述步驟三中比較S與閾值THpTH2的關(guān)系，確定最佳幀間預(yù)測模式，在本發(fā)明中，若3小于等于TH1,則選用16X 16模式為最佳巾貞間預(yù)測模式；若5大于等于TH2,則計(jì)算并比較16X16模式與8X8模式的率失真代價(jià)，若16X16模式的率失真代價(jià)小，選擇16 X 16模式為最佳幀間預(yù)測模式，否則計(jì)算8 X 8、8 X 4、4 X 8、4 X 4模式的率失真代價(jià)，其率失真代價(jià)最小的模式為最佳幀間預(yù)測模式；若S大于TH1小于TH2,則計(jì)算16X16、16X8、8X 16模式的率失真代價(jià)，其率失真代價(jià)最小的模式為最佳幀間預(yù)測模式。這里當(dāng)6大于TH1時(shí)，無論何種情況我們都要計(jì)算16 X 16模式的率失真代價(jià)，與其他模式的率失真代價(jià)比較后再確定最佳預(yù)測模式本發(fā)明的原理通過計(jì)算隨機(jī)選擇像素點(diǎn)亮度分量的方差值，并將其與閾值TH:、TH2做比較，根據(jù)比較的結(jié)果，快速的判斷最佳幀間預(yù)測模式。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于在不了解圖像整體紋理特征的情況下，能夠根據(jù)隨機(jī)選擇像素點(diǎn)亮度分量的方差值快速的判斷出最佳幀間預(yù)測模式，節(jié)省預(yù)測時(shí)間，有效地提高編碼效率。


圖I是本發(fā)明方法的基本結(jié)構(gòu)流程圖；圖2是本發(fā)明方法的具體實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種H. 264幀間預(yù)測模式選擇的新方法。參見附圖1，本發(fā)明的主要內(nèi)容為隨機(jī)選擇當(dāng)前圖像的若干個像素點(diǎn)，并對其亮度分量進(jìn)行求方差處理，然后與閾值THp TH2比較，根據(jù)比較的結(jié)果，快速的判斷最佳幀間預(yù)測模式。該選擇方法在像素點(diǎn)個數(shù)選擇合適以及閾值設(shè)置適當(dāng)?shù)那闆r下，可以縮短幀間預(yù)測的時(shí)間，提高編碼效率。為了更清楚的闡述本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合附圖，以300幀格式為CIF(352X288)的視頻序列為例(假設(shè)其預(yù)測模式為幀間預(yù)測模式)做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
具體實(shí)施方式
見圖I流程圖，主要步驟如下I、隨機(jī)選擇當(dāng)前某幀圖像的200個像素點(diǎn)，首先提取這200個像素點(diǎn)亮度分量值并求其均值，見公式(I)，再求亮度分量的方差值，見公式(2)。
I 200AVG = —T Pi(I)
200 2 w
I 20025 = - AVG) (2)上述兩式中AVG為200個像素點(diǎn)亮度分量的平均值，6為像素點(diǎn)亮度分量的方差值，Pi為第i個像素點(diǎn)的亮度值，200為選取像素點(diǎn)的個數(shù)，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知200個像素點(diǎn)足以獲得足夠的預(yù)測準(zhǔn)確性。2、設(shè)置大尺寸模式16 X 16模式的方差閾值為TH1,小尺寸模式8 X 8模式的方差閾值為TH2，這里的THp TH2 最初是通過實(shí)際經(jīng)驗(yàn)獲得，隨著幀間預(yù)測不斷進(jìn)行，每完成100幀預(yù)測后，對閾值THp TH2進(jìn)行修正，見公式(3)、(4)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提出了一種基于隨機(jī)像素法的H.264幀間預(yù)測模式快速選擇方法，該方法的具體步驟如下 步驟一隨機(jī)選擇當(dāng)前圖像的若干個像素點(diǎn)，并求這些像素點(diǎn)亮度分量的方差值δ ； 步驟二 設(shè)定大尺寸閾值TH1,小尺寸閾值TH2 ； 步驟三比較δ與閾值THp TH2的關(guān)系，確定最佳幀間預(yù)測模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于隨機(jī)像素法的H.264幀間預(yù)測模式快速選擇方法，其特征在于所述步驟一中隨機(jī)選擇當(dāng)前圖像的若干個像素點(diǎn)，并求這些像素點(diǎn)亮度分量的方差值S，在本發(fā)明中，像素點(diǎn)的選擇是隨機(jī)的，并對像素點(diǎn)的亮度分量進(jìn)行求方差處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于隨機(jī)像素法的H.264幀間預(yù)測模式快速選擇方法，其特征在于所述步驟二中設(shè)定大尺寸閾值TH1,小尺寸閾值TH2，在本發(fā)明中，大尺寸設(shè)定為16Χ 16模式，小尺寸設(shè)定為8X8模式，閾值是可變的，當(dāng)若干幀的預(yù)測結(jié)束后，根據(jù)前面選擇的最佳幀間預(yù)測模式所對應(yīng)的方差值δ適當(dāng)?shù)男拚撝礣Hp ΤΗ2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于隨機(jī)像素法的H.264幀間預(yù)測模式快速選擇方法，其特征在于所述步驟三中比較δ與閾值THp TH2的關(guān)系，確定最佳幀間預(yù)測模式，在本發(fā)明中，若δ小于等于TH1,則選用16X16模式為最佳幀間預(yù)測模式；若δ大于等于TH2JJ計(jì)算并比較16X16模式與8X8模式的率失真代價(jià)，若16X16模式的率失真代價(jià)小，則選用16X16模式為最佳幀間預(yù)測模式，否則計(jì)算8Χ8、8Χ4、4Χ8、4Χ4模式的率失真代價(jià)，選擇率失真代價(jià)最小的模式為最佳幀間預(yù)測模式；若δ大于TH1小于TH2,則計(jì)算16X16、16Χ8、8Χ 16模式的率失真代價(jià)，選擇率失真代價(jià)最小的模式為最佳幀間預(yù)測模式。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于隨機(jī)像素法的H.264幀間預(yù)測模式快速選擇方法。該方法主要包過步驟一隨機(jī)選擇當(dāng)前圖像的若干個像素點(diǎn)，并求這些像素點(diǎn)亮度分量的方差值δ；步驟二設(shè)定大尺寸閾值TH1，小尺寸閾值TH2；步驟三比較δ與閾值TH1、TH2的關(guān)系，確定最佳幀間預(yù)測模式。在像素點(diǎn)的個數(shù)選擇合適以及閾值TH1、TH2設(shè)置適當(dāng)?shù)那闆r下，此方法可以快速的判斷出幀間預(yù)測的最佳預(yù)測模式，節(jié)省預(yù)測時(shí)間，有效地提高編碼效率。
文檔編號H04N7/26GK102625101SQ201210070900
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者毛峽, 陳健 申請人:北京航空航天大學(xué)