專利名稱：：一種插值濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于視頻壓縮
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種新型的插值濾波方式。
背景技術(shù)：
：H.264視頻標(biāo)準(zhǔn)是一種基于分塊的混合預(yù)測(cè)編碼框架，為了提高幀間預(yù)測(cè)編碼效率，其采取了兩類關(guān)鍵技術(shù)I.采取了基于不同塊大小的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。其中包含16*16，16*8，8*16，8*8，8*4，4*8，4*4等7種不同塊預(yù)測(cè)模式。其中預(yù)測(cè)模式16*16，16*8，8*16，8*8適合于紋理或運(yùn)動(dòng)變化緩慢的區(qū)域；較小的塊預(yù)測(cè)模式如8*4，4*8，4*4適合于紋理或運(yùn)動(dòng)變化劇烈的區(qū)域。2.為了提高運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度，H.264采取了固定系數(shù)的1/4精度亞像素運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。如在H.264/AVC中其具體插值方式如下回回|A3|&|bA|&網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)回回.回H0回回回回回回C33b:C4|df(回hij(H4|1mn〕回D3回回回回回回s回回回回回回s回回回1/2像素插值方式為b=(Cl-5C2+20C3+20C4-5C5+C6)/32h=(A3-5B3+20C3+20D3-5E3+F3)/32j=(bA-5bB+20b+20bD-5bE+bF)/32其中bA為A3,A4之間的1/2像素點(diǎn)，bB為B3.B4之間的1/2像素點(diǎn)..，其中Hl為Cl，Dl之間的1/2像素點(diǎn)，H2為C2，D2之間的1/2像素點(diǎn)..。1/4像素插值方式為a=(C3+b)/2c=(b+C4)/2d=(C3+h)/2l=(h+D3)/2f=(b+j)/2n=(j+bD)/2i=(h+j)/2k=(H4+j)/2e=(b+h)/2g=(b+H4)/2m=(h+bD)/2o=(bD+H4)/2由于采取了基于不同塊大小的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)和固定系數(shù)的1/4精度亞像素運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，H.264大大提高了幀間預(yù)測(cè)編碼效率。為了進(jìn)一步提高幀間預(yù)測(cè)效率，考慮到固定系數(shù)的1/4精度亞像素插值技術(shù)并不是對(duì)所有的視頻序列都有效(如當(dāng)視頻序列在采集過程中由于采樣率不夠而出現(xiàn)混疊的情況等)，在國(guó)際視頻編碼專家組織一VCEG組織中提出了一些自適應(yīng)亞像素插值技術(shù)。自適應(yīng)亞像素插值技術(shù)主要是通過在每幀幀頭或條帶頭傳輸亞像素插值系數(shù)(其中每幀或條帶的亞像素插值系數(shù)是通過編碼器訓(xùn)練得到)而大大提高幀間預(yù)測(cè)編碼效率。在VCEG組織所提的每種自適應(yīng)亞像素插值技術(shù)中，其對(duì)參考圖象每個(gè)亞像素點(diǎn)位置(共15個(gè)亞像素點(diǎn)位置)分別定義了相應(yīng)的插值方式。但是在這些自適應(yīng)亞像素插值技術(shù)中，其參考圖象亞像素點(diǎn)的插值濾波器僅僅依賴于亞像素點(diǎn)位置不同而不同，和對(duì)應(yīng)的當(dāng)前編(解)碼圖象數(shù)據(jù)塊的模式信息無(wú)關(guān)。現(xiàn)有VCEG技術(shù)方案一在目前的VCEG提案中有一種幀級(jí)自適應(yīng)二維插值濾波器，其具體插值方式為a=[Cl'&+C2■&。+C3+C4、+C5.A5a+C6/z6a+29]10h[(Cl+C6).、+(C2+C5)-;^+(C3+C4)-+29]》10c=[ClA+C2-&+C3'、+C4/z4c+C5/z5c+C6./z6c+29]>〉10d=[J3'~+S3.+C3-+￡>3+￡3/z5i/+AM+29]>〉10/=[v43.^+53.^+C3.;73,+./z4/+￡3./z5/+F3+29]10/z=[(^43+F3).A力+(S3+五3).+(C3+Z)3).+29]10<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>乂l-+(+51)-A"+(43+CI).A3e+(^44+￡)1)、/z^+(+￡1).^5e+(屈+Fl)e+52.^+(53+C2)、+(54+Z)2)+(55+￡2).+(56+F2).&6e+C3.+(C4+D3).+(C5+￡3)+(C6+F3).36e》10，D4.l+("5+￡4)./i45e+(D6+F4)■/246e+￡5+(五6+辟A56e+JlA。+(^2+51).&。+("+Cl)九0+(^4+Z)l).、。+(+￡1).&。+.(屈+Fl).t+52、。+(53+C2).、+(54+D2).、+(55+￡2).&。+(加+F2)、+C3、。+(C4+Z)3).、+(C5+￡3).&。+(C6+F3).&。++(D5+￡4)./7450+(Z)6+F4)./j46o+￡5./t55o+(￡6+F5)./j:'56。+》10，爿6.+(+S6).A"+(X4+C6)A化+(+￡6)^化+(+￡6)./z^+.(^1+F6).+55+(54+C5)+(53+Z)5).+(52+￡5)./^化+(別+F5).、+C4.、+(C3+D4).、+(C2+￡4)、+(Cl+F4).、+.、+(D2+￡3).+(Dl+F3)、+￡2.、+(￡1+F2).、+》10,屈Am+("+加)九m+("+C6).&m+"3+Z)6).、m++￡6).l+'(A+F6).l+55、m+(54+C5).、+(￡3+￡>5).+(52+￡5).+(51+F5).、+C4、+(C3+D4).+(C2+￡4).、+(Cl+F4).k+"3./244m/245m+(Dl+F3).A46m+￡2.+(￡1+尸2).L+》10，這種二維插值濾波器，所有的亞像素點(diǎn)都是采取整像素點(diǎn)的線性加權(quán)所得，其中對(duì)a,b，c，d,h，1釆取一維6階插值濾波器，對(duì)其他點(diǎn)都利用空間二維36個(gè)整像素點(diǎn)線性加權(quán)所得到。其中對(duì)需要插值的15個(gè)點(diǎn)的插值系數(shù)由碼流解析和計(jì)算所得到?，F(xiàn)有技術(shù)方案二在目前的VCEG提案中還有一種幀級(jí)自適應(yīng)可分離一維插值濾波器，在二維自適應(yīng)亞像素插值的基礎(chǔ)上降低了插值復(fù)雜度，其具體插值方式為a=[Cl.、+C2.&。+C3-&+C4/i4a+C5、。+C6&。+27]》86=[(C1+C6).~+(C2+C5).&+(C3+C4).+27]》8c=[Cl、+C2.、+C3.&+C4./4c+C5A5c+C6./z6c+27]8A=[M3+F3).、+(53+￡3).、+(C3+D3)'+27〗》8_/=[(、+W./^+(6s+6￡).+(6c+6D)-+27]8"[J3、+53、+C3.+乃3.、+￡3、+/i6d+27]8/=[X3-+53.~+C3+03、+￡3.Zi5,+-&+27]8=、+K+、+(ac+.、+27]》8<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中對(duì)需要插值的15個(gè)點(diǎn)的插值系數(shù)由碼流解析和計(jì)算所得到?，F(xiàn)有技術(shù)方案三在目前的VCEG提案中還有一種幀級(jí)自適應(yīng)-固定相結(jié)合插值濾波器技術(shù)，在二維自適應(yīng)插值的基礎(chǔ)上降低了插值復(fù)雜度，其具體插值方式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中對(duì)需要插值的15個(gè)點(diǎn)的插值系數(shù)由碼流解析和計(jì)算所得到?，F(xiàn)有技術(shù)分析1.在解碼端，由于H.264的1/4精度固定系數(shù)亞像素插值技術(shù)和VCEG組織所提的1/4精度自適應(yīng)亞像素插值技術(shù)對(duì)不同模式的數(shù)據(jù)塊均采取相同的插值濾波器，所以其最大訪存大小依賴于插值4*4塊模式的最大訪存。下面給出不同模式對(duì)應(yīng)的整像素訪存大小。在解碼端，假設(shè)塊預(yù)測(cè)模式為4*4，運(yùn)動(dòng)矢量指向參考圖象亞像素位置，則解碼4*4塊需要對(duì)參考圖象的整像素訪存為9*9個(gè)整像素。以一個(gè)宏塊(16*16)為單元，則需要對(duì)參考圖象的整像素訪存為16*9*9=1296個(gè)像素。假設(shè)塊預(yù)測(cè)模式為4*8或8*4，運(yùn)動(dòng)矢量指向參考圖象亞像素位置，則解碼一個(gè)宏塊(16*16)單元需要對(duì)參考圖象的整像素訪存為9*13*8=936個(gè)整像素假設(shè)塊預(yù)測(cè)模式為16*16，運(yùn)動(dòng)矢量指向參考圖象亞像素位置，則解碼一個(gè)宏塊(16*16)單元需要對(duì)參考圖象的整像素訪存為21*21=441個(gè)整像素。假設(shè)塊預(yù)測(cè)模式為16*8或8*16，運(yùn)動(dòng)矢量指向參考圖象亞像素位置，則解碼一個(gè)宏塊(16*16)單元需要對(duì)參考圖象的整像素訪存為21*13*2=546個(gè)整像素假設(shè)塊預(yù)測(cè)模式為8*8，運(yùn)動(dòng)矢量指向參考圖象亞像素位置，則解碼一個(gè)宏塊(16*16)單元需要對(duì)參考圖象的整像素訪存為13*13*4=676個(gè)整像素表格l.不同塊預(yù)測(cè)模式對(duì)應(yīng)一個(gè)宏塊整像素訪存量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>3.在VCEG組織所提的自適應(yīng)亞像素插值濾波器中，其亞像素插值系數(shù)由編碼器訓(xùn)練得到，而且整幀圖像或整個(gè)條帶采取相同的一組插值系數(shù)。顯然，亞像素插值系數(shù)的獲得和編碼圖像的紋理信息及運(yùn)動(dòng)特性密切相關(guān)。在具體編碼過程中紋理變化劇烈的區(qū)域一般會(huì)采取較小的塊預(yù)測(cè)模式來(lái)編碼，而紋理變化緩慢的區(qū)域一般會(huì)采取較大的塊預(yù)測(cè)模式來(lái)編碼。顯然，對(duì)不同的塊預(yù)測(cè)模式對(duì)應(yīng)的參考圖像均采取相同的插值系數(shù)是不合適的。由上述分析可知在解碼端其最大訪存大小依賴于插值4*4塊模式的所需最大訪存；解碼一個(gè)亞像素點(diǎn)所需最大操作數(shù)依賴于插值4*4塊平均所需最大操作數(shù)；對(duì)不同的塊預(yù)測(cè)模式對(duì)應(yīng)的參考圖像均采取相同的插值濾波器是不合適的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種新的亞像素插值方法，可降低解碼器訪存，減少解碼器復(fù)雜度，提高編碼性能。本發(fā)明提出的一種插值濾波方法，其特征在于，該方法為在解碼器端，從碼流中解析得到兩組亞像素插值系數(shù)，用于不同模式的數(shù)據(jù)塊的插值濾波器。上述方法具體包括以下步驟在解碼過程中，當(dāng)數(shù)據(jù)塊預(yù)測(cè)模式為8*4，4*8，4*4，當(dāng)運(yùn)動(dòng)矢量指向參考圖像亞像素位置時(shí)，其參考圖像亞像素點(diǎn)采取4階插值濾波器內(nèi)插得到。當(dāng)數(shù)據(jù)塊為預(yù)測(cè)模式為16*16，16*8，8*16，8*8，當(dāng)運(yùn)動(dòng)矢量指向參考圖像亞像素位置時(shí)，其參考圖像亞像素點(diǎn)采取6階插值濾波器插值得到。上述數(shù)據(jù)塊可以是矩形象素矩陣，也可以是不規(guī)則緊密排列的象素集。上述圖象可以是靜止圖像，圖像序列中的一幅圖像，原始圖像，經(jīng)過處理的圖像，包括逐行和隔行圖像。本發(fā)明的特點(diǎn)及效果按照此發(fā)明，不僅僅可以大大減少解碼器的插值亞像素點(diǎn)的所需的訪存量及計(jì)算復(fù)雜度，而且編碼性能相對(duì)于VCEG組織里所提的一些技術(shù)方案在高清序列上有一定的提高。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的一種亞像素插值方法，以自適應(yīng)-固定相結(jié)合插值濾波器技術(shù)為實(shí)施例，具體步驟如下1.在解碼端，首先解析碼流，得到兩組插值濾波器系數(shù)，其中一組插值濾波器系數(shù)用于6階插值濾波器，另外一組插值系數(shù)用于4階插值濾波器。2.首先解碼獲得當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的模式信息，假設(shè)數(shù)據(jù)塊的預(yù)測(cè)模式為16*16,16*8,8*16，8*8，運(yùn)動(dòng)矢量指向參考圖像亞像素位置。則根據(jù)解析碼流所得插值濾波器系數(shù)和如下插值方式來(lái)獲得參考圖像亞像素值。根據(jù)亞像素點(diǎn)位置的不同其具體插值方式為-.6=[(C1+C6).+(C2+C5)■+(C3+C4)-+128]>〉8》8c=[Cl-/z6c+C2.&+C3./z4c+C4.&+C5&+C6l+127]8/=A+//2十/z'A+//4A,+《A,+《+128]》8<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中在插值過程中所用到的//;,《，a'，//4，《，//6，&，6'，6。，&，^均由固定系數(shù)濾波器產(chǎn)生，如6'=[(C1+C6)-5-(C2+C5)+20-(C3+C4)+16]》5/z'=[(+F3)—5.(S3+￡3)+20.(C3+D3)+16]5其中對(duì)需要插值的15個(gè)亞像素點(diǎn)的插值系數(shù)對(duì)應(yīng)碼流解析的第一組插值濾波器系數(shù)3.假設(shè)數(shù)據(jù)塊的預(yù)測(cè)模式為8*4，4*8，4*4，運(yùn)動(dòng)矢量指向參考圖像亞像素位置。則根據(jù)解析碼流所得另外一組插值濾波器系數(shù)和如下插值方式來(lái)獲得參考圖像亞像素值。根據(jù)亞像素點(diǎn)位置的不同其具體插值方式為6=[(C2+C5).~+(C3+C4)、+128]>>8a=[C2l+C3.+C4-&。+C5./24。+128]》8c=[C2.&+C3+C4-&+C5.、■+127]》8<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中在插值過程中所用到的《，//2，/2，//4，//;，//6，《，&，6'，6。，6￡,^均由固定系數(shù)濾波器產(chǎn)生，如(C2+C5)+5-(C3+C4)+4]》3(S3+五3)+5-(C3+D3)+4]3其中對(duì)需要插值的15個(gè)亞像素點(diǎn)的插值系數(shù)對(duì)應(yīng)碼流解析的第二組插值濾波器系數(shù).實(shí)施例分析按照這種插值方式，分析最大訪存可知其最大訪存為一個(gè)宏塊整像素訪存量784個(gè)像素。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)方案的最大訪存1296個(gè)整像素，減少了40%表格3.不同塊模式對(duì)應(yīng)一個(gè)宏塊整像素訪存量<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>按照這種插值方式，解碼一個(gè)亞像素點(diǎn)所需最大操作數(shù)27.625，而VCEG技術(shù)方案3所需最大操作數(shù)為33.25，復(fù)雜度減少了17%表格4.不同塊模式對(duì)應(yīng)插值每個(gè)亞像素點(diǎn)所需插值系數(shù)技術(shù)方案VCEG技術(shù)方案3本發(fā)明插值亞像素點(diǎn)所需最大操作數(shù)33.2527.62權(quán)利要求1、一種亞像素插值方法，其特征在于，在視頻編解碼中，參考圖像亞像素點(diǎn)的插值方式及其所對(duì)應(yīng)的插值系數(shù)與當(dāng)前編解碼圖像對(duì)應(yīng)編解碼宏塊的模式信息相關(guān)。2、一種亞像素插值方法，其特征在于，在視頻編碼中，在碼流中傳輸兩組或多組亞像素插值系數(shù)全部或部分信息；在視頻解碼中，按照約定的解析方式，通過解析碼流，可以獲得兩組或多組亞像素插值系數(shù)的全部或部分信息；這些插值系數(shù)用于不同模式圖象塊的亞象素精度插值。3、如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，解碼器通過已得的當(dāng)前和，或者相鄰數(shù)據(jù)塊的模式信息來(lái)選擇當(dāng)前解碼數(shù)據(jù)塊的適用的插值濾波器。全文摘要本發(fā)明涉及一種插值濾波方法，屬于視頻壓縮
技術(shù)領(lǐng)域：
，該方法為在解碼器端，從碼流中解析得到兩組亞像素插值系數(shù)，用于不同模式的數(shù)據(jù)塊的插值濾波器。本發(fā)明可降低解碼器訪存，減少解碼器復(fù)雜度，提高編碼性能。文檔編號(hào)H04N7/26GK101350925SQ20081011649公開日2009年1月21日申請(qǐng)日期2008年7月11日優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日發(fā)明者蕓何,吳仲謀申請(qǐng)人:清華大學(xué)