[发明专利]帧内预测方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种帧内预测技术，特别涉及一种帧内预测方法和装置。

背景技术

H.264/AVC是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组(JVT)制定的新一代视频编码标准。H.264/AVC标准与MPEG-4标准、H.263++标准规定的编码方式相比，具有更优秀的PSNR性能。H.264/AVC的PSNR(峰值信噪比)比MPEG-4平均要高2dB，比H.263++平均要高3dB。在相同的重建图像质量下，H.264/AVC编码后的数据量比H.263++和MPEG-4(SP)至少减小60％。在相同的重建图像质量下，H.264/AVC编码后的数据对信道时延的适应性较强。H.264/AVC标准既可应用于低时延模式(如会议电视)以满足实时业务，又可工作于无时延限制的场合(如视频存储)。相比以前的视频编码标准，H.264/AVC标准引入了包括4×4整数变换、空间域内的帧内预测、1/4像素精度的运动估计、多参考帧与多种块大小的帧间预测技术等在内的先进技术。新技术的引用带来了较高的编码效率，但同时大大提高了算法的复杂度。

帧内预测作为H.264标准的关键技术之一，其具有非常高的复杂度，每个宏块要进行9种4×4模式预测和4种16×16预测，对于高分辨率图像而言，其计算量是巨大的，以处理一帧1920×1080的图像而言，就需要进行数亿次的加/减运算，此外还需要大量的存储器访问操作。

目前在军用应用领域对图像压缩系统的要求越来越高，如多路图像压缩和传输，传统的基于软件的帧内预测实现方法在处理速度方面的瓶颈也逐步凸显出来，研究可以硬件实现的实时帧内预测方法与装置成为研制工程的重要组成部分，也是未来实现高清视频压缩编码系统的SoC芯片的核心部件之一。

现有技术中，帧内预测算法在H.264标准中有描述，但对于如何实现没有统一的要求，往往是根据具体的应用要求对H.264标准做相应删减或改动后，再进行实现。

经对现有技术文献的检索发现申请号为201010231760.5、名称为“一种快速4×4块帧内预测模式选择方法”的中国专利，该专利提出对4×4子块先进行七个边缘方向系数计算，再根据边缘系数将图像块分成九种边缘模式进行预测，选择率失真代价来判决最佳模式。申请号为200910100537.4、名称为“帧内预测的方法和装置”的中国专利提出在预测处理过程中，预先选择参考像素已重建完成的未执行预测模式进行预测处理，减少了等待时间，提高了帧内预测效率。

现有技术中存在以下缺陷：采用率失真代价函数不利于硬件的流水实现，基本每种模式预测都需要等待重建的完成；申请号为200910100537.4的中国专利虽然可有效减少等待时间，但其控制过程复杂，不利于硬件实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种帧内预测方法和装置，其减少预测过程中重建等待时间，而且处理顺序一致，便于硬件实现，可实时处理高分辨率视频压缩过程中的帧内预测。

为解决所述技术问题，本发明提供了一种帧内预测方法，帧内预测方法包括以下步骤：对输入到帧内预测缓冲区的16×16宏块先按照调整后的4×4子块预测次序进行模式预测，得到各种模式下的预测值，再按照SAD评价准则，计算各预测模式下的SAD值，选取SAD值最小的模式作为十六个子块的最佳预测模式，处理完十六个子块后，得到了十六个子块的最佳预测模式和对应子块最佳预测模式下的宏块SAD之和Sum_SAD4；然后进行16×16预测模式预测，得到最佳16×16预测模式和对应最佳模式下的宏块SAD16；最后比较Sum_SAD4值和SAD16值，决定宏块应采用的预测模式；预测完毕后，将得到最佳预测模式和预测残差送至后续处理模块。

优选地，所述Sum_SAD4值小于SAD16值，则宏块采用4×4预测模式，如果Sum_SAD4值大于SAD16值，则采用16×16预测模式。

优选地，所述帧内预测方法采用SAD准则作为最佳模式评价标准，对于4×4预测模式，采用SAD4，具体如式(1)：