[发明专利]基于块特征的快速帧内预测模式选择方法

说明书

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4×4块的模式选择时，先对亮度部分进行模式选择；判断该4×4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：当两边像素值都存在时，算出4×4块上边和左边的各自四个数的方差，分别记为var1，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var1＜Th并且var2＜Th并且|sum1-sum2|＜Th2，则用标准中4×4亮度预测模式中的模式2(DC模式)，即用4×4块周边8个像素值平均值推出所有像素值；

步骤④：若仅有var1＜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4×4块的亮度16×16块和色度8×8进行修改；

其中，sum1，sum2分别是上边块和左边块的四个像素和，sum1，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：

公式中的表示去整运算，Qstep是当前4×4块的量化步长。

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。