[发明专利]一种AVS快速帧内预测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及在图像信号处理等的信息压缩技术中使用的帧内预测插值的基于FPGA的方法及硬件实现结构。

技术背景

随着微电子技术的发展，电子信息类产品的开发出现了两个明显的特点：一是产品的复杂程度加深，二是产品的上市时限紧迫。针对这种情况，出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

同样的，用于图像信号处理的各类大规模电路的设计也不再时兴采用全定制电路设计方法或者是半定制电路设计方法，而采用现场可编程逻辑器件的系统级设计方法已成为视频技术发展的一种新趋势。帧内预测插值是新一代视频压缩中的核心技术，因此寻找一种适合于用FPGA来实现的快速帧内预测插值是非常有必要的。

AVS(Audio Video Coding Standard)标准是《信息技术先进音视频编码》系列标准的简称，是我国自主提出的第一个音视频编码标准。该标准面向中国的信息产业需求，服务于高分辨率数字广播、高密度激光数字存储媒体、无线宽带多媒体通讯、互联网宽带流媒体等重大信息产业应用。

AVS标准的第二部分(视频)采用了一系列技术来达到高效率的视频编码，包括帧内预测、帧间预测、变换、量化和熵编码等。帧内预测使用空间预测模式来消除图象内的冗余，它不需要参考其他图象，采用帧内预测编码的图象可作为编码后序列的随机访问点。

AVS帧内亮度预测和色度预测都是以8×8的宏块为单位，亮度预测模式共5种(如表1所示)：Vertical预测模式(模式值0)、Horizontal预测模式(模式值1)、DC预测模式(模式值2)、Down-Left预测模式(模式值3)、Down-Right预测模式(模式值4)。色度预测模式共有4种：Vertical预测模式、Horizontal预测模式、DC预测模式和Plane预测模式。帧内预测根据与当前块相邻的块的数据，这些数据最多包括33个样本点，根据这些样本点和帧内预测模式，产生相应的帧内预测矩阵。帧内预测矩阵的结果也就是帧内预测模块的输出，然后与反变化模块的输出一起得到重建样本值。

表1

由此得到各个模式的样本点数据转换后的形式。

模式0：Intra_8x8_Vertical

表2

模式1：Intra_8x8_Horizontal

表3

模式2：Intra_8x8_DC。根据左块上块是否存在(这里判断存在的条件除了图象边界外还需要考虑是否属于同一个条带)分为四种情况：

(1)左块、上块都不存在DC0

表4

(2)左块不存在，上块存在DC2

表5

(3)左块存在，上块不存在DC1

表6

(4)左块、上块都存在DC3

表7

模式3：Intra_8x8_Down_Left

表8

模式4：Intra_8×8_Down_Right(双向预测)

表9

色度特殊模式：PLANE_8模式：(当左、上块都存在)

表10

hhh＝{h[4]-h[2]}+2*{h[5]-h[1]}+3*{h[6]-h[0]}+4*{h[7]-ori}

vvv＝{v[4]-v[2]}+2*{v[5]-v[1]}+3*{v[6]-v[0]}+4*{v[7]-ori}

bbb＝(17*hhh+16)＞＞5；

ccc＝(17*vvv+16)＞＞5；

aaa＝16*(h[7]+v[7])；

for(j＝0；j＜8；j++)

    for(i＝0；i＜8；i++)

        Xij＝max(0，min(255，(aaa+Wb[j，i]*bbb+Wc[j，i]*ccc+16)/32))

其中

Wb[j，i]

-3  -2  -1  0  1  2  3  4

-3  -2  -1  0  1  2  3  4

-3  -2  -1  0  1  2  3  4

-3  -2  -1  0  1  2  3  4

-3  -2  -1  0  1  2  3  4