专利名称：基于块特征的快速帧内预测模式选择方法
技术领域：
本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种基于块特征的快速帧内预测模式选 择方法。
背景技术：
随着时间的不断发展，经历了 1996年的H. 263，1998年的H. 263+，2000年的 H. 263++，到了 2001年，MPEG认识到H. 264的潜在优势及与VCEG联合工作的必要性，从而 两者合作成立联合视频组(JVT)，从而形成了 2003年第二季度发布的统一标准H. 264/AVC。新一代的视频编码标准H.264/AVC采用了多项新的编码技术，与以前视频编码标 准相比，在保持良好解码质量的同时大大的提高了压缩效率，但是，在获得高压缩效率的同 时，运算复杂度急剧上升，难以在很多资源受限的系统中实现实时编码，尤其是低档微机和 一些嵌入式系统。因此，研究快速方法，降低H. 264对计算资源的要求，便显得尤为重要。在H. 264/AVC中，帧间和帧内预测占据了方法复杂度的主要部分。帧内预测是为 了消除视频序列的空间冗余，利用邻近块已解码重构的像素做外推来实现对当前块的预 测，预测块和实际块的残差被编码。特别是在变化平坦的背景区域，由于存在大量的空间冗 余，利用帧内预测可以取得很好的效果，大大提高编码比特的使用效率，减少帧内编码的比 特使用。减少帧内预测复杂度的方法分为两类第一类是简化代价函数，第二类是缩小预 测模式的选择范围。本发明属于第二类方法。第二类方法主要是利用当前块及其周围像素 的某些特征，预先排除某些可能性很小的预测模式，或提前终止某些可能性小的模式的代 价计算，从而降低帧内预测的复杂度。由于H. 264帧内编码是基于帧内冗余性的，空间相关 性较大。所以可以利用相邻块的信息来分析当前编码块的一些特征信息，比如方差，从而我 们预先删减一些概率很小甚至不可能的预测模式，以达到在保证编码质量的前提下提升编 码速度。目前在这一领域的一种新技术就是Dae-Yeon Kim，Ki_Hun Han, Yung-Lyul Lee联 合提出的一篇提案(参见文献1)，提案中的方法是计算当前编码块的两边共8个像素值的 方差，从而进行模式的选择。当8个数的方差小于阈值时，做出DC模式的选择，其他的情况 不改变。但是这种方法的一个缺陷就是要求这一整块变换很缓慢，也就是说一整块的数字 波动很小才能保证8个数的方差小于阈值，所以提案中的方法是适合图像变换很平缓时采 取的编码方法。当有的图像在x方向变换不明显，而在y方向变换明显时，或者反过来在y 方向变换不明显，而在x方向变换明显时，这时不能应用提案的方法了，但它仍然可以删减 模式。文献1 :ITU-T STUDY GROUP 16Question 6，Document :VCEG_AJ11
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种基于块特征的快速帧内预测模式选择方法，以解决文献1中存在的只能适用于图像变化比较慢的块。为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案步骤①当编码器进入到4X4块的模式选择时，先对亮度部分进行模式选择；判 断该4X4块是否左边和上边的相邻块都存在，若存在，转到步骤②；若不存在，转到步骤步骤当两边像素值都存在时，算出4X4块上边和左边的各自四个数的方差，分 ^'JiS^J varl, var2 ；步骤③比较两边各自的方差和阈值的关系，进行删减模式若varl < Th并且 var2 < Th并且| suml-sum2 | < Th2，则用标准中4X4亮度预测模式中的模式2 (DC模式)， 即用4X4块周边8个像素值平均值推出所有像素值；步骤④若仅有varl < Th则只用模式0代替模式0，2，3，7 ；步骤⑤若仅有var2 < Th则只用模式1代替模式1，2，8 ；步骤⑥不满足内部方差与阈值判断的，以及不满足左边和上边块都存在的情况， 交给原有程序默认处理；步骤⑦按步骤① ⑥进行4X4块的亮度16X 16块和色度8X8进行修改；其中，suml，sum2分别是上边块和左边块的四个像素和，suml, sum2在步骤②中计 算方差的过程中获得；Th2是用来判别两边数目相差多少的的一个阈值，是从5到70中，每 隔5步长测试所选择出的经验值20，两边4个数和相差20，Th由下公式计算得出
权利要求
1.一种基于块特征的快速帧内预测模式选择方法，其特征在于，包括以下步骤步骤①当编码器进入到4X4块的模式选择时，先对亮度部分进行模式选择；判断该 4X4块是否左边和上边的相邻块都存在，若存在，转到步骤②；若不存在，转到步骤⑥；步骤②当两边像素值都存在时，算出4X4块上边和左边的各自四个数的方差，分别 id^J varl, var2 ；步骤③比较两边各自的方差和阈值Th的关系，进行删减模式若var 1 < Th并且var2 <Th并且suml-sum2 < Th2，则用标准中4X4亮度预测模式中的模式2 (DC模式)，即用 4X4块周边8个像素值平均值推出所有像素值；步骤④若仅有varl < Th则只用模式0代替模式0，2，3，7 ； 步骤⑤若仅有var2 < Th则只用模式1代替模式1，2，8 ；步骤⑥不满足内部方差与阈值判断的，以及不满足左边和上边块都存在的情况，交给 原有程序默认处理；步骤⑦同样原理，按步骤① ⑥进行4 X 4块的亮度16X16块和色度8 X 8进行修改； 其中，suml，sum2分别是上边块和左边块的四个像素和，suml, sum2在步骤②中计算方 差的过程中获得；Th2是用来判别两边数目相差多少的的一个阈值，是从5到70中，每隔5 步长测试所选择出的经验值20，两边4个数和相差20，Th由下公式计算得出
2.根据权利要求1所述的基于块特征的快速帧内预测模式选择方法，其特征在于所述步骤①中，是在当两边像素值都存在时，对一个编码块的上边和左边各自四个像 素分别计算方差。
3.根据权利要求1或2所述的基于块特征的快速帧内预测模式选择方法，其特征在于所述步骤②定义var 1，var2为块上边和左边的方差，方差按照公式var = EX2-(EX)2计算
全文摘要
本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种基于块特征的快速帧内预测模式选择方法。本发明的对象是亮度4x4块、亮度16x16块和色度8x8块，通过对当前块的上边和左边各自四个像素分别计算方差来判断该块的纹理变化，从而确定相应的模式或删减无关的模式以达到保证视频编码质量的前提下提高视频编码速度的目的。本算法解决了最新提案中算法只适用于变化平缓的图像块的缺陷，在经过优化的x264手机平台下，在同时修改亮度4x4块、亮度16x16块和色度8x8块时，速度可以提高0.5~2fps不等，较好地实现了编码速度和效率的统一。
文档编号H04N7/32GK102006481SQ20101059272
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者周楚, 杨建仁, 王启军, 王文兵, 胡瑞敏, 陈军 申请人:武汉大学