[发明专利]基于直方图的加权预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字音视频编解码技术，特别涉及一种基于直方图的加权预测方法。

背景技术

近年，在国内外出现了一批数字音视频编解码标准，其中较具代表性的有国际标准H.264/MPEG-4AVC，我国自主制定的标准AVS等，在这些标准中都引入了一种称为加权预测的技术，该技术在相同视频质量的前提下，能够从一定程度上提高视频的压缩率，特别是对一些特殊的序列，例如：视频序列中每帧的亮度存在渐变情况的，或者在新闻类节目中在打闪光灯时，连续的帧之间的亮度会突然变化很大，而这些帧的图像内容并没有很明显的变化。由于在上述情况下，编码的当前帧与其参考帧的相关性要小于该帧与其参考帧经过一定的线性变换后的图像间的相关性，这样用加权预测技术就可以更好的进行预测编码，提高压缩效率。虽然在H.264或者AVS标准中提出了加权预测这种技术，但是并没有明确应该怎样使用该技术，怎样确定加权系数和偏移值等问题。因此，如何将加权预测有效应用到音视频编解码技术中，已成为业界亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于视频编码的加权预测方法，以判断视频序列中是否发生了场景切换，是否需要应用加权预测算法，通过合理运用不同的编码技术，可在确保相同压缩效率的情况下，提高视频的压缩质量。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种基于直方图的加权预测方法，用于判断并验证由数个连续的帧所组成的视频序列中连续的两帧之间是否发生了场景切换，以及后一帧是否适合利用前一帧进行加权预测编码，同时计算加权预测编码时的加权系数和偏移值，所述方法包括下列步骤：

(1)根据当前帧和前一帧的数据，统计出每一帧的直方图，并计算两个直方图的χ²统计距离，判断该两帧之间是否发生了场景切换，若是，则进入步骤(2)，若否，则对该帧进行普通的帧间预测编码，同时对下一帧继续执行步骤(1)；

(2)将所述前后两帧的图像分别分成大小相同的数个宏块，并计算每个宏块的亮度平均值；

(3)通过比较前后两帧中相同位置的宏块的亮度平均值，找出适合直线拟合的有效宏块，并利用最小二乘法根据这些有效宏块的亮度平均值计算出加权预测中的加权系数和偏移值；

(4)根据加权系数和偏移值计算出经过加权预测得到的帧数据；

(5)统计该帧数据的直方图，并计算该直方图与当前帧的直方图的χ²统计距离，判断该加权预测是否有效，以此验证是否发生了场景切换。

上述步骤(2)中每个宏块的大小表示为MicroSize*MicroSize，且0＜MicroSize＜64。

上述步骤(3)中，若前后两帧中相同位置的宏块的亮度平均值的差值大于等于一门限值，且小于等于该门限值的10倍，则判定该宏块是有效宏块，其中，该门限值大于5且小于30。

进一步地，若当前帧中每个有效宏块的亮度平均值为y₁，y₂，...，y_n，与之相对应的前一帧的每个有效宏块的亮度平均值为x₁，x₂...，x_n，则加权系数A和偏移值B的计算公式为：