[发明专利]用于视频编码芯片硬件系统中的多级稳定性处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于视频编码芯片硬件系统中的多级稳定性处理方法，属于集成电路芯片设计技术领域。

背景技术

随着集成电路芯片设计的应用需求不断提高，需要将多标准视频编码处理模块集成在一个SoC中实现。最为常见的视频编码处理为数字视频录像和数码相机功能，分别对应动态视频压缩编码处理和静态图像压缩编码处理。此类处理需要支持VGA分辨率、SD分辨率，甚至HD分辨率，并且需要满足一定的编码码率及帧率，以及较高的视频、图像编码效果和质量。所有这些应用处理都需要进行大量的数据传输，更加重了SoC芯片设计系统总线负载和计算负载。所以，单凭SoC系统中的微处理器单元来执行这些处理任务已经不能满足多标准多处理需要的SoC要求，需要专门的硬件加速单元来实现高质量的、实时的、多标准的、多功能的视频和图像编码处理能力。在这里，多标准是指芯片编码支持H.264，H.263，MPEG4，MPEG2，MJPEG。多功能是指芯片编码支持图像的去抖动、去噪声、翻转、平移优化处理。

一般来讲，从数码相机功能采集到的图像为静态图像，因为其每一帧图像都是内部单独编码，不需要从其他的相邻图像帧得到编码信息。而从数字视频摄像功能采集到的视频流为动态图像，当前帧编码依赖于相邻帧的信息，并且整个视频流需要以一定的帧率进行播放。所以，SoC图像处理可以分为静态图像处理和动态图像处理。高性能SoC芯片设计中的视频处理硬件加速单元需要同时具备静态图像和动态视频流的处理能力，来产生高质量的图像和视频流。

视频稳定性处理用于消除在照相或摄像过程中的由于人手的不期望动作而产生的画面抖动。相对于静态图像处理和动态视频流处理，视频稳定性处理可以分为静态稳定性处理和动态稳定性处理。

在照相过程中，由于镜头的曝光时间较短，所以手的抖动会使得图像模糊。这种图像模糊称为静态模糊，因为它只产生一次，即指影响一帧图像。静态抖动的影响可以通过两种方法来消除。一种方法是通过增强镜头的光学系统来消除。但是高质量的光学系统非常的昂贵，会极大的增加系统成本，使得整个系统的竞争力下降。第二种方法是利用芯片内置的数字静态稳定性处理功能来消除静态抖动。这种方法既能够达到良好的去抖动效果，又由于是SoC芯片的嵌入式功能，不会增加系统成本，并且灵活、可靠、稳定、寿命长，所以是目前具有数字照相机功能的消费电子类产品的首选方法。

摄像过程中的手的抖动会造成视频流的不连续运动的效果，而影响整个码流的显示质量，增大了相应的编码码率，降低视频流的视觉效果。由于视频流是以一定的帧率进行编码的，所以手的抖动对于动态视频流中的一帧图像来说并不会造成影响，只有当视频帧进行连续编码时，手的抖动影响才能显现出来。所以视频流的此类抖动噪声的去抖动处理被称为动态稳定性处理。他并不是基于一帧图像的处理，而是针对一个视频流进行处理。稳定性处理需要从相邻的图像帧获取信息来平滑手的抖动造成的影响。利用从相邻帧获取的运动信息通过一定的算法来预测手的抖动影响，从而对动态视频进行去噪处理。

可见，手的抖动所造成的影响对于静态和动态图像不同，所产生的编码图像的特性也不同。所以，SoC芯片设计中，需要针对数码相机和数码摄像功能分别集成相应的静态和动态稳定性处理模块，才能实现对多标准多功能的视频编码处理的高质量的去抖动处理。

但是目前的视频稳定性处理系统或是通过增强镜头的光学系统实现，成本高昂；或是仅仅对视频流进行单级稳定性处理，去抖效果不理想，性价比低。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种用于视频编码芯片硬件系统中的多级稳定性处理方法。

一种用于视频编码芯片硬件系统中的多级稳定性处理方法，采用两级稳定性处理方法，第一级为静态稳定性处理，第二级为动态稳定性处理，分别对静态图像和动态图像进行稳定性处理；静态稳定性处理是对摄像头采集的每一帧图像进行稳定性处理，在预处理阶段实现，将摄像头控制模块采集的图像信息在图像预览和编码前进行静态稳定性处理；动态稳定性处理对动态视频码流进行处理，其方法是，动态稳定性处理在图像编码阶段实现，视频编码模块将预处理后的当前帧数据和上一帧图像的重建帧数据一起进行运动估计，获得局部运动矢量和全局运动矢量；全局运动矢量为GMV，局部运动矢量为LMV，经动态稳定性模块调整后的局部运动矢量为IMV，调整系数为α，α的取值范围在0到1之间；动态稳定性处理的公式为：

IMV＝LMV-α×GMV