[发明专利]基于时空相关性的视频帧间压缩方法

摘要

基于时空相关性的视频帧间压缩方法，涉及视频压缩领域。本发明的特征在于具有以下处理步骤：(1)取出原始的视频数据，针对其中的亮度分量处理；(2)得到一帧图像中的一个宏块的亮度值；(3)计算宏块的空间相关性，利用水平、垂直预测方法得到当前宏块与预测宏块的残差值，作为空间相关性的度量；(4)计算宏块的时间相关性，得到当前宏块与前一帧对应位置宏块的差值，作为时间相关性的度量；(5)比较空间相关性和时间相关性的大小；(6)根据比较后的结果，采用相应的编码模式对该宏块编码。本发明所提供的方法与视频编码标准H.264中采用的帧间编码方法相比，在压缩比相差很少的情况下，能够大幅度提高帧间编码的速度。

主权项

1.基于时空相关性的视频压缩方法，其特征在于：根据视频数据自身的特点，利用其自身的空间、时间相关性来对帧间宏块进行预测、编码；在视频编码标准H.264中采用的帧间宏块压缩方法的基础上，利用空间相关性和时间相关性提前判断宏块是应该采用帧内编码模式还是运动估计与补偿的编码模式；包括下述步骤：1)从视频帧中提取需要编码的宏块的亮度值；2)用绝对差值和，即SAD值来表征宏块的相关性，SADIntra代表宏块帧内预测的残差值，以此来表征宏块的空间相关性，SADInter代表宏块帧间预测的残差值，以此来表征宏块的时间相关性；3)SADIntra的计算为下面公式：${\mathrm{SAD}}_{\mathrm{Intra}}=\frac{1}{2}(\underset{n=1}{\overset{16}{\Sigma }}\left(\underset{m=1}{\overset{16}{\Sigma }}(R_{x+m,y+n}-R_{x-1,y+n})\right)+\underset{n=1}{\overset{16}{\Sigma }}\left(\underset{m=1}{\overset{16}{\Sigma }}(R_{x+m,y+n}-R_{x+m,y-1})\right))$ 式中，SADIntra是经过水平、垂直预测的平均残差值，Rx，y是视频帧中编码宏块对应的像素亮度值，x、y是宏块在视频帧中的位置，m、n是宏块中的像素位置；用编码宏块的周围相邻像素作为预测像素，经过垂直和水平预测，得到最终的残差值；4)SADInter的计算为下面公式：${\mathrm{SAD}}_{\mathrm{Inter}}=\underset{n=1}{\overset{16}{\Sigma }}\underset{m=1}{\overset{16}{\Sigma }}(R_{x+m,y+n}-P_{x+m,y+n})$ 式中，SADInter为帧间模式的预测残差，Rx，y表示当前宏块的像素亮度值，Px，y表示前一帧中对应位置宏块的像素亮度值，x、y代表宏块在视频帧中的位置，m、n代表宏块中像素的位置，经过相减得到预测的残差值；5)在得到相应的SADIntra和SADInter后，通过比较二者的大小来决定宏块的预测模式，分别针对SADIntra和SADInter引入比较因子α和β，实际比较的是乘以系数的差值；6)最终的结果为比较以下两个公式的大小：Diff1＝α·SADIntra-SADInter Diff2＝SADIntra-β·SADInter 上两式中，Diff1衡量是否舍弃帧内预测模式，α值取范围为[0，1]间的数，如果Diff1值大于零，则说明帧内预测模式的残差值大于帧间预测模式的残差值，舍弃帧内预测模式，该宏块应该采用帧间编码模式；同样Diff2用来衡量是否舍弃帧间预测模式，β值取值范围为[0，1]，如果Diff2小于零，则说明帧间预测模式的残差值大于帧内预测模式的残差值，证明宏块的帧内相关性大于帧间相关性，该宏块应该采用帧内编码模式；7)通过上一步判断，如果得到的结果是帧内残差小，采用帧内预测的方法编码，则对残差值做变化、量化、熵编码；8)通过步骤6的判断，如果得到的结果是帧间残差小，采用运动估计与补偿的编码模式，则对宏块做运动估计，得到最佳匹配块，求相应的差值，对该值做变换、量化、熵编码；9)输出最终的压缩码流，同时保存相关的编码信息。