[发明专利]一种基于帧间模式统计分类的H.264宏块模式选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息处理的视频编码领域，主要针对H.264视频国际编码标准中提出的帧间多种块模式选择的方法，提出了新的利用了统计分类的方法选取阈值进行提前截止准则的快速模式选择方法，在保证视频编码原有率失真的条件下，提高了编码速度。

背景技术

视频压缩编码可以使视频数据量得到压缩，便于视频数据的存储和传输。由于不同的应用对视频编解码器、视频数据存放格式、网络传输设备等都有不同的要求，国际标准化组织制定了多种视频编码标准。如MPEG-2的制定使基于只读光盘的数字视频和数字电视成为可能；MPEG-4等编码标准针对视频会议、可视电话等低比特率传输的需要而诞生；而H.264是最新的视频压缩编码标准，它考虑了多媒体通信对视频编解码的各种要求。

H.264标准是由ITU-T的VCEG专家组和ISO/IEC的MPEG专家组共同成立的联合视频小组(JVT)于2003年3月公布的。H.264也称MPEG-4的第10部分，即先进视频编码(AVC)。H.264在相同的PSNR下压缩率是MPEG-2的2倍左右，能够大大的节省带宽，并且具有良好的网络接口等优越的性能，是当前最高效但也更加复杂的视频压缩方法。相信H.264编码标准将具有越来越广泛的应用，并将取代MPEG-2等以前的编码标准，成为主流标准。

视频序列相邻帧间有很强的时间相关性。一般情况下，连续图像相邻帧的内容绝大部分相同。如果传输或存储活动图像的时候，把每帧图像都完全传输或存储，将会耗费极大的网络带宽和存储空间。利用运动估计和运动补偿技术可以有效的消除图像帧间冗余，从而实现较高的压缩比。

作为帧间压缩的核心和关键，运动估计技术受到人们的广泛关注，出现了多种研究方案，其中块匹配运动估计算法由于算法简单高效、额外开销小等优点而被包括H.264在内的绝大多数视频编码标准所采用。

块匹配运动估计的基本思想是将图像序列的每一帧分成许多互不重叠的宏块，并认为宏块内的所有像素的位移量都相同，然后对于当前帧中的每一个块在前一帧的一定搜索范围内根据某一匹配准则找出与当前块最相似的块，即匹配块。由匹配块与当前块的相对位置计算出运动位移，所得运动位移即为当前块的运动向量。利用搜索得到的运动向量在参考帧上进行运动补偿，得到的残差值经离散余弦变换、量化、行程编码后与运动向量共同进行熵编码，然后以比特流形式传出去。如果运动估计采用的搜索策略和匹配准则很有效的话，当前块和最终匹配块的差别将很小，残差块大部分将为0或趋于0，从而降低残差的能量，有利于压缩。

H.264的运动估计一般称为树状结构运动估计。一个16×16的亮度宏块有4种划分和运动估计方式：一个16×16宏块分割、两个16×8分割、两个8×16分割或四个8×8分割；每个8×8的子宏块还可以分为：一个8×8的子宏块分割、两个8×4子分割、两个4×8子分割或四个4×4子分割，如图1所示。在宏块内这些分割和子分割可以产生出大量的组合。每个分割和子分割都需要一个单独的运动矢量。在码流内，每个运动矢量都需要被编码和传输并且分割方式的选择也要被编码。一个大尺寸的分割(16×16，8×16，16×8)只需要较少的比特来表示运动矢量和分割种类的选择，但帧内包含高细节的区域的运动补偿参差就会很大。选择小的分割会有较小的运动补偿参差，但要用大数目的比特表示运动矢量和分割种类。

块匹配运动估计算法中依据各种准则函数衡量匹配的准确度，常用的匹配准则是绝对差之和SAD(sums of absolute difference)，定义如下：