[发明专利]一种图像的帧内预测算法

说明书

技术领域

本发明涉及视频数据处理领域，更具体的说，涉及一种图像的帧内预测算法。

背景技术

现有的视频编码直接对图像进行标准的帧内预测，视频的每个图像都包括多种预测模式和预测方向，需要对每种预测模式和预测方向都进行计算，以便得出最佳预测模式。现有的预测方式计算量大，增加处理器负担，不利于提高运算速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种降低计算量的图像的帧内预测算法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种图像的帧内预测算法，包括步骤：

将图像分成至少两个图层，任意两个图层之间的分辨率不同，

选择分辨率较低的图层做标准的帧内预测；

根据已预测的图层得到的预测结果，对分辨率较高的图层进行预测。

进一步的，所述预测结果包括预测模式和预测方向。由于不同图层都是基于同样的画面，虽然分辨率不同，但图像结构是一致的。因此，分辨率较低图层的预测模式和预测方向对分辨率较高图层的预测有重要的价值。

进一步的，先对分辨率最低的图层做标准的帧内预测：将图像划分成多个像素矩阵，以像素矩阵为基本预测模块，计算每个预测模块的残差值；

分析每个预测模块的残差值在该图层空间中的分布，得到预测模式或预测方向中的任意一种或两种，对下一个分辨率更高的图层进行帧内预测。选择分辨率最低的图层，其帧内预测的计算量最低，因此能进一步降低运算量，提高数据处理速度。

进一步的，所述已预测的图层得到的预测模式包括最优和次优模式；分别以已预测的图层的最优和次优预测模式对分辨率较高的图层进行预测,得到最佳预测模式。上一图层毕竟是较原始图像分辨率低的数据，因此得到的是一种粗略的模式估计，有可能需要在高分辨率图层中进行修正。若只传最优的结果给下一图层，有一定概率是估计失准的。同时把次优传给下一图层作初始估计，是一种冗余设计策略。这样，到下一图层，基于两个初始估计模式来进行实际的计算，选择真正的最优。也就是说，有一定概率，在低分辨率图层中的估计的次优结果，到了高分辨率图层中反而是最终的最优。

进一步的，分别以已预测的图层的最优和次优预测模式及其对应的预测方向，对分辨率较高的图层进行预测,得到最佳预测模式和预测方向。图层预测包括预测模式和预测方向，因此将已经预测好的图层的预测模式和预测方向反馈给其他图层，可以进一步减少计算量。

进一步的，假设分辨率较低图层反馈的预测模式为X×X像素矩阵，则较高分辨率图层分别按照X×X～aX×aX的像素矩阵进行预测，得到最优的预测模式；

其中a为自然数，且aX×aX界定的像素矩阵不超过视频编码标准规定的最大范围。

进一步的，第一个图层的分辨率最低，后面的图层分辨率依次递增，

先对第一个图层做标准的帧内预测：将图像划分成多个像素矩阵，以像素矩阵为基本预测模块，计算每个预测模块的残差值；

分析每个预测模块的残差值在该图层空间中的分布，得到最优和次优的预测模式及其预测方向；

假设第一图层最优预测模式为X×X像素矩阵，次优预测模式为最优预测模式为Y×Y像素矩阵；则第二图层分别按照X×X～aX×aX、Y×Y～bY×bY的像素矩阵进行预测；然后比较得出第二图层的最佳预测模式和预测方向；

依次类推，根据分辨率较低的上一图层得到的最优和次优预测模式及其对应的预测方向，对下一层分辨率较高的图层进行预测，得到最佳预测模式和预测方向，直至预测完最后一个、分辨率最高的图层；

其中a、b为大于1的自然数，且aX×aX、bY×bY界定的像素矩阵不超过视频编码标准规定的最大范围。

进一步的，每一图层的预测基于分辨率最接近图层的预测结果。两个图层的分辨率越接近，则一个图层得到的预测结果对另一个图层的参考价值越大，及误判的概率越低，对精度影响也越小。

进一步的，选择分辨率最低的图层做标准的帧内预测；基于该图层得到的预测结果，分别对其他图层进行帧内预测。选择分辨率最低的图层做标准的帧内预测，计算量也最小，而基于同一个图层的预测结果预测其他图层，可以采用并行运算的方式，同时进行预测，能显著提高运算效率。

进一步的，利用GPU对每个图层进行帧内预测，然后将预测结果反馈回CPU进行编码处理。本技术方案采用CPU+GPU平台，充分发挥各个平台的优点，让CPU和GPU协作处理，提高了平台的运算效率。