专利名称：隔行视频序列帧内场间预测编码方法
技术领域：
本发明属于视频编码方法，具体涉及隔行扫描视频编码方法，特别是隔行扫描视频编码方法中的隔行视频序列帧内预测编码方法。
背景技术：
在隔行扫描视频编码方法中，为缩小视频文件占用的空间，一般需对视频序列每帧图像数据进行压缩编码。现有的隔行视频序列帧内预测编码方法就是通过减少空间冗余来实现压缩编码。隔行视频序列帧内预测编码方法(如图4所示)，是将隔行视频序列的一帧图像的原始数据转换为该帧图像顶场和底场的重建值数据的方法。
现有的隔行视频序列帧内预测编码方法包括隔行视频序列帧内场内预测编码方法，隔行视频序列帧内场内预测编码方法的原理为利用图像帧内的、特别是图像平滑部分场内的相邻像素间的相关性，来降低编码码率，以实现对隔行视频序列每帧图像数据的压缩。
现有隔行视频序列帧内场内预测编码方法(如图5所示)的具体步骤包括(1)对隔行扫描视频中的一帧图像的顶场和底场的各像素块原始值分别进行场内预测，分别得到顶场和底场的各像素块预测值；(2)分别将顶场和底场的各像素块预测值和顶场和底场的各像素块原始值相减，分别得到顶场和底场的各像素块的残差值；(3)分别对顶场和底场的各像素块的残差值进行编码，如经DCT(离散余弦)变换、量化、熵编码等步骤，得到该帧图像的顶场和底场的信源编码；(4)分别对顶场和底场的信源编码进行解码，得到该帧图像的顶场和底场各像素块重建值。
由于编码时只需对残差值进行编码，而残差值在量值上小于实际的像素值，因而熵编码后占用的码字也较少，因此能有效地减少了表达一帧图像所需的比特数，从而达到了压缩数据的目的。
场内预测的方法，它包括帧内场内亮度预测方法和帧内场内色度预测方法，如AVS帧内亮度预测和色度预测，它们都是以8×8的块为单位(如图6所示)，图6为目前AVS x-profile中的帧内预测模式，其具体方法是帧内预测块P由其上边和左边的参考样本r[i](i＝0～16)和c[i](i＝0～16)来预测(r、c表示亮度或色度参考样本)，其中r
等于c
。如果帧内预测需要用到i大于16的上边和左边的参考样本，则r[i]＝r[16]，c[i]＝c[16](i＞16)。取得参考样本后，根据不同方向的帧内预测模式生成相应的预测矩阵。当前块为底场块时，若参考样本可用，则采用最近的底场样本点作为参考点。其中亮度预测有5种预测模式，色度预测有4种预测模式。
综合亮度预测和色度预测，AVS帧内预测一共采用了以下6种不同的预测模式Vertical(垂直)预测模式；Horizontal(水平)预测模式；DC(直流)预测模式；Down-left(对角线左下)预测模式；Down-right(对角线右下)预测模式；Plane(平面)预测模式。
比较视频编码标准H.264和音视频编码标准AVS的帧内预测，色度预测的方法是很类似的，而亮度预测无论在块尺寸上还是预测算法上都有很大的不同。H.264帧内亮度预测采用的是基于4×4的块预测和16×16的块预测方法，其中Intra4×4有9种预测模式，Intra16×16有4种预测模式。对于色度预测，H.264则与AVS相同也采用8×8大小的块为单位进行预测，一共采用4种预测模式由此可以看出，H.264帧内预测的方法复杂度远远大于AVS帧内预测的计算复杂度。
就性能而言，由《梁剑宇.AVS标准的帧内预测技术研究.硕士毕业论文.中山大学.2004-04》所做的AVS和H.264帧内预测的性能比较可知，在对高清序列的编码中，AVS和H.264的性能基本相当，部分序列的编码性能还超过H.264。但它们的数据压缩率还不够理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高数据压缩率的隔行视频序列帧内场间预测编码方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是隔行视频序列帧内场间预测编码方法，其步骤为(1)对隔行扫描视频中的一帧图像的顶场的各像素块原始值进行场内预测，得到顶场的各像素块预测值；(2)将顶场的各像素块预测值和顶场的各像素块原始值相减，得到顶场的各像素块的残差值；(3)对顶场的各像素块的残差值进行编码，得到该帧图像的顶场的信源编码；(4)对顶场的信源编码进行解码，得到顶场各像素块重建值；(5)用顶场各像素块的重建值对该帧图像的底场各像素块的值进行场间预测，得到底场的各像素块预测值；(6)将底场的各像素块预测值和底场的各像素块原始值相减，得到底场的各像素块的残差值；(7)对底场的各像素块的残差值进行编码，得到该帧图像底场的信源编码；(8)对底场的信源编码进行解码，得到底场各像素块重建值。
上述方案中，场间预测的方法为将顶场像素块的第n-1行和第n行重建值的平均值作为底场对应像素块第n-1行的预测值；将顶场像素块的第n行重建值作为底场对应像素块第n行的预测值；其中，n为大于等于2的整数。
本发明采用帧内场间预测方法进行编码，与现有技术相比，对于标清和高清的隔行视频序列，由于顶场块和对应的底场块的空间距离更近，纹理表现更加相似，因此底场的帧内预测块参考像素可以使用对应顶场块的像素，以获得更好的预测，效果积极且明显，数据压缩率更高。
图1本发明隔行视频序列帧内场间预测编码方法的流程2为场间预测中顶场的像素块(VS0)与底场对应的像素块(VS1)的关系3为场间预测模式示意4为隔行视频序列帧内预测编码方法原理5为现有隔行视频序列帧内场内预测编码方法的流程6为场内预测模式示意图具体实施方式
本发明隔行视频序列帧内场间预测编码方法实施例如图1所示，其步骤为(1)对隔行扫描视频中的一帧图像的顶场的各像素块原始值进行场内预测，场内预测同现有技术的场内预测方法，得到顶场的各像素块预测值；(2)将顶场的各像素块预测值和顶场的各像素块原始值相减，得到顶场的各像素块的残差值；(3)对顶场的各像素块的残差值进行编码，得到该帧图像的顶场的信源编码；(4)对顶场的信源编码进行解码，得到顶场各像素块重建值；(5)用顶场各像素块的重建值对该帧图像的底场各像素块的值进行场间预测，得到底场的各像素块预测值；如图2所示，顶场的一像素块VS0对应的底场一像素块VS1。
如图3所示，场间预测的方法为将顶场像素块的第1行和第2行重建值的平均值作为底场对应像素块第1行的预测值；将顶场像素块的第2行和第3行重建值的平均值作为底场对应像素块第2行的预测值；依此类推，将顶场像素块的第7行和第8行重建值的平均值作为底场对应像素块第7行的预测值；将顶场像素块的第8行重建值作为底场对应像素块第8行的预测值。
(6)将底场的各像素块预测值和底场的各像素块原始值相减，得到底场的各像素块的残差值
(7)对底场的各像素块的残差值进行编码，得到该帧图像底场的信源编码；(8)对底场的信源编码进行解码，得到底场各像素块重建值。
如图4所示，本发明隔行视频序列帧内场间预测编码方法实施例，将隔行视频序列的一帧图像的原始数据转换为该帧图像顶场和底场的重建值数据。
权利要求
1.隔行视频序列帧内场间预测编码方法，其步骤为(1)对隔行扫描视频中的一帧图像的顶场的各像素块原始值进行场内预测，得到顶场的各像素块预测值；(2)将顶场的各像素块预测值和顶场的各像素块原始值相减，得到顶场的各像素块的残差值；(3)对顶场的各像素块的残差值进行编码，得到该帧图像的顶场的信源编码；(4)对顶场的信源编码进行解码，得到顶场各像素块重建值；(5)用顶场各像素块的重建值对该帧图像的底场各像素块的值进行场间预测，得到底场的各像素块预测值；(6)将底场的各像素块预测值和底场的各像素块原始值相减，得到底场的各像素块的残差值；(7)对底场的各像素块的残差值进行编码，得到该帧图像底场的信源编码；(8)对底场的信源编码进行解码，得到底场各像素块重建值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于场间预测的方法为将顶场像素块的第n-1行和第n行重建值的平均值作为底场对应像素块第n-1行的预测值；将顶场像素块的第n行重建值作为底场对应像素块第n行的预测值；其中，n为大于等于2的整数。
全文摘要
本发明涉及隔行视频序列帧内场间预测编码方法，它采用帧内场间预测方法进行编码，与现有技术相比，对于标清和高清的隔行视频序列，由于顶场块和对应的底场块的空间距离更近，纹理表现更加相似，因此底场的帧内预测块参考像素可以使用对应顶场块的像素，以获得更好的预测，效果积极且明显，数据压缩率更高。
文档编号H04N7/32GK1925618SQ20061012458
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月21日 优先权日2006年9月21日
发明者刘琼, 韩镇, 胡瑞敏, 朱立, 焦建钢, 肖旭青 申请人:武汉大学