專利名稱：用于視頻轉(zhuǎn)換的變換系數(shù)塊的轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于視頻轉(zhuǎn)換的變換系數(shù)塊的轉(zhuǎn)換方法，特別涉及將一個8×8離散余弦變換(DCT)系數(shù)塊直接轉(zhuǎn)換到4個4×4整數(shù)變換系數(shù)塊的轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
H.264是由ISO/IEC和ITU聯(lián)合研究并制定的最新國際視頻標(biāo)準(zhǔn)。由于H.264標(biāo)準(zhǔn)極大地提高了視頻壓縮效率，它將在視頻通信、高清晰電視、DVD和數(shù)字攝像機(DVR)、壓縮視頻存儲、視頻數(shù)據(jù)庫以及未來的移動視頻通信等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。MPEG-2是目前應(yīng)用的最為廣泛地視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。為了保護媒體服務(wù)商對MPEG-2的軟硬件投資以及利用已經(jīng)采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)壓縮的視頻資源，需要使用轉(zhuǎn)碼器來完成MPEG-2到H.264視頻流的轉(zhuǎn)換。由于H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)采用的是4階整數(shù)變換方法來獲得變換系數(shù)。這種整數(shù)變換是DCT變換的一種近似，但它將DCT變換中的浮點運算改為整數(shù)運算，同時，對更小的數(shù)據(jù)塊(4×4)進行處理。這與MPEG-2采用8階DCT變換來獲得變換系數(shù)的方法存在巨大的差別。在壓縮域MPEG-2到H.264轉(zhuǎn)碼過程中，MPEG-2 8×8DCT系數(shù)塊轉(zhuǎn)換為H.264 4×4整數(shù)變換系數(shù)塊是其中必需的操作。采用Jun Xin提出的轉(zhuǎn)換矩陣實現(xiàn)系數(shù)塊轉(zhuǎn)換操作復(fù)雜度太高，參見文獻1J.Xin，A.Vetro and H.Sun，“Converting DCT coefficients to H.264/AVC transformcoefficients，”IEEE Pacific-Rim Conference on Multimedia(PCM)，Lecture Notes inComputer Science，ISSN0302-9743，November 2004，Vol.3332/2004 pp.939.中公開的方法。
把MPEG-28階DCT系數(shù)塊轉(zhuǎn)換到H.264 4×4整數(shù)變換系數(shù)塊是MPEG-2到H.264轉(zhuǎn)碼過程中的必需操作。降低系數(shù)轉(zhuǎn)換操作的計算復(fù)雜度，對于實現(xiàn)實時MPEG-2到H.264轉(zhuǎn)碼有著重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)系數(shù)塊轉(zhuǎn)換操作復(fù)雜度太高的不足，從而提供一種操作復(fù)雜度低的用于視頻轉(zhuǎn)換的變換系數(shù)塊的轉(zhuǎn)換方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案一種用于視頻轉(zhuǎn)換的變換系數(shù)塊的轉(zhuǎn)換方法，包括如下步驟1)將縮放矩陣D結(jié)合到MPEG-2反量化矩陣中去；即將對角矩陣D與MPEG-2反量化矩陣相乘獲得結(jié)果矩陣替換原來的MPEG-2反量化矩陣。也就是MPEG-2反量化過程采用了結(jié)果矩陣作為新的反量化矩陣。
2)根據(jù)置換矩陣P對上一步驟1)的MPEG-2反量化過程獲得的8×8DCT塊進行位置調(diào)整；相當(dāng)于8×8DCT左乘P矩陣，然后再右乘P的轉(zhuǎn)置矩陣。
3)將調(diào)整后的8×8DCT塊轉(zhuǎn)換為4個4×4整數(shù)變換系數(shù)塊。
進一步地，上述步驟3)中所用轉(zhuǎn)換矩陣為Sd(B1B2)T，其中B1B2=10000000010000000011000000-11000000001-10100000111000001-110000-1-101]]>Sd=4000abc100d4-e0f204000-b0100-b2g0-h14000-a-b-c-100-d-4-e0f204000b0-100b-2g0-h1]]>且此處a＝1.0824，b＝1.4142，c＝2.6132，d＝4.2426，e＝3.9198，f＝1.6236，g＝1.3066，h＝0.5412。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是1)提出了將一個MPEG-2 8×8離散余弦(DCT)系數(shù)塊直接轉(zhuǎn)換到4個H.264 4×4整數(shù)變換系數(shù)塊的新轉(zhuǎn)換矩陣。
2)結(jié)合新轉(zhuǎn)換矩陣中的縮放矩陣到MPEG-2反量化矩陣，避免了縮放操作的單獨計算。
3)保持視頻質(zhì)量，降低系數(shù)轉(zhuǎn)換操作的計算復(fù)雜度；新轉(zhuǎn)換矩陣系數(shù)對比域Jun xin的轉(zhuǎn)換矩陣更加稀疏，減少了將一個8×8DCT系數(shù)塊轉(zhuǎn)換為4個 4×4整數(shù)變換系數(shù)塊所需要的操作數(shù)。與Jun xin方法在邏輯功能上完全相同，不是系數(shù)塊轉(zhuǎn)換的近似算法。


圖1是本發(fā)明將8×8DCT系數(shù)塊轉(zhuǎn)換到4個4×4整數(shù)變換系數(shù)塊系數(shù)塊轉(zhuǎn)換過程示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述一個8×8DCT系數(shù)塊轉(zhuǎn)換為4個4×4整數(shù)變換系數(shù)塊的具體轉(zhuǎn)換過程如圖1所示，其具體步驟為1)將縮放矩陣D結(jié)合到MPEG-2反量化矩陣中去，即將對角矩陣D與MPEG-2反量化矩陣相乘獲得結(jié)果矩陣替換原來的MPEG-2反量化矩陣。也就是MPEG-2反量化過程采用了結(jié)果矩陣作為新的反量化矩陣；其中D=a00000000b00000000c00000000d00000000e00000000f00000000g00000000h]]>(此處a＝0.3536，b＝0.2549，c＝0.2706，d＝0.3007，e＝0.3536，f＝0.4500，g＝0.6533，h＝1.2814)2)根據(jù)置換矩陣P對上一步驟1)的MPEG-2反量化過程獲得的8×8DCT塊進行位置調(diào)整；相當(dāng)于8×8DCT左乘P矩陣，然后再右乘P的轉(zhuǎn)置矩陣；其中
P=1000000000000100001000000000000101000000000010000001000000000010]]>3)采用新轉(zhuǎn)換矩陣Sd(B1B2)T來轉(zhuǎn)換上一步驟2)調(diào)整后的8×8DCT塊為4個4×4整數(shù)變換系數(shù)塊。也就是調(diào)整后的8×8DCT塊左乘上Sd(B1B2)T矩陣，然后右乘上Sd(B1B2)T的轉(zhuǎn)置矩陣；其中，B1B2=10000000010000000011000000-11000000001-10100000111000001-110000-1-101]]>Sd=4000abc100d4-e0f204000-b0100-b2g0-h14000-a-b-c-100-d-4-e0f204000b0-100b-2g0-h1]]>(此處a＝1.0824，b＝1.4142，c＝2.6132，d＝4.2426，e＝3.9198，f＝1.6236，g＝1.3066，h＝0.5412)。
為了便于理解本發(fā)明，下面介紹本發(fā)明的原理①上述新轉(zhuǎn)換矩陣的推導(dǎo)如圖1所示，X表示一個8×8DCT系數(shù)塊，其對應(yīng)的8×8 H.264整數(shù)變換系數(shù)塊為Z。Z包含4個4×4 H.264整數(shù)變換系數(shù)塊Z11、Z12、Z21、Z22，即Z=Z11Z12Z21Z22.]]>
X直接轉(zhuǎn)換到Z可以表示為Z＝S×X×ST其中矩陣S表示Jun Xin提出的系數(shù)轉(zhuǎn)換矩陣，ST是S的轉(zhuǎn)置矩陣。
S=H00H×T8T=K×T8T]]>T8表示8階DCT變換矩陣。K表示矩陣K=H00H.]]>H表示4階H.264整數(shù)變換矩陣H=111121-1-21-1-111-22-1.]]>利用Arai，Agui，and Nakajima在1988年提出快速DCT變換實現(xiàn)方法(AAN算法)對S進行分子化。即T8可以表示為T8＝DPB1B2MA1A2A3，有 P=1000000000000100001000000000000101000000000010000001000000000010]]>D=a00000000b00000000c00000000d00000000e00000000f00000000g00000000h]]>(此處a＝0.3536，b＝0.2549，c＝0.2706，d＝0.3007，e＝0.3536，f＝0.4500，g＝0.6533，h＝1.2814)因為D＝DT，P＝PT，故有 定義Sd=K×A3TA2TA1TMT,]]>從而S可以表示為S＝Sd×(B1B2)T×P×D這表示MPEG-28階系數(shù)轉(zhuǎn)換到H.2644階整數(shù)變換系數(shù)轉(zhuǎn)換可以采用作為Sd×(B1B2)T轉(zhuǎn)換矩陣來進行。
B1B2=10000000010000000011000000-11000000001-10100000111000001-110000-1-101]]>Sd=4000abc100d4-e0f204000-b0100-b2g0-h14000-a-b-c-100-d-4-e0f204000b0-100b-2g0-h1]]>(此處a＝1.0824，b＝1.4142，c＝2.6132，d＝4.2426，e＝3.9198，f＝1.6236，g＝1.3066，h＝0.5412)②計算過程D為對角矩陣(其作用相當(dāng)于縮放，也稱為縮放矩陣)可以吸收到MPEG-2反量化矩陣，從而縮放功能可以與MPEG-2反量化過程結(jié)合起來計算，不需要單獨計算。P為置換矩陣其計算僅僅導(dǎo)致變換系數(shù)位置的變化，其計算可以省略。從而系數(shù)轉(zhuǎn)換過程只需要與Sd×(B1B2)T相乘。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于視頻轉(zhuǎn)換的變換系數(shù)塊的轉(zhuǎn)換方法，包括如下步驟1)將縮放矩陣結(jié)合到MPEG-2反量化矩陣中；2)根據(jù)置換矩陣對上一步驟1)的MPEG-2反量化過程獲得的8×8離散余弦變換塊進行位置調(diào)整；3)將調(diào)整后的8×8離散余弦變換塊轉(zhuǎn)換為4個4×4整數(shù)變換系數(shù)塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于視頻轉(zhuǎn)換的變換系數(shù)塊的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述步驟3)中所用轉(zhuǎn)換矩陣為Sd(B1B2)T，其中B1B2=10000000010000000011000000-11000000001-10100000111000001-110000-1-101]]>Sd=4000abc100d4-e0f204000-b0100-b2g0-h14000-a-b-c-100-d-4-e0f204000b0-100b-2g0-h1]]>且此處a＝1.0824，b＝1.4142，c＝2.6132，d＝4.2426，e＝3.9198，f＝1.6236，g＝1.3066，h＝0.5412。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種8×8離散余弦變換(DCT)系數(shù)塊直接轉(zhuǎn)換到4個4×4整數(shù)變換系數(shù)塊的轉(zhuǎn)換方法。該方法包括如下步驟1)將縮放矩陣結(jié)合到MPEG－2反量化矩陣中去；2)根據(jù)置換矩陣對上一步驟1)的MPEG－2反量化過程獲得的8×8DCT塊進行位置調(diào)整；3)將調(diào)整后的8×8DCT塊轉(zhuǎn)換為4個4×4整數(shù)變換系數(shù)塊。本發(fā)明的優(yōu)點是保持視頻質(zhì)量、降低系數(shù)轉(zhuǎn)換操作的計算復(fù)雜度。
文檔編號H04N7/50GK1992904SQ20051013521
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者陳杲, 林守勛, 張勇東 申請人:中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所