專利名稱：一種視頻編碼中自適應(yīng)插值濾波計(jì)算的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻壓縮編碼領(lǐng)域，特別涉及一種^L頻編碼中自適應(yīng)插值濾波 計(jì)算的方法。
背景技術(shù)：
在目前各種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中所采用的混合編碼結(jié)構(gòu)的視頻編碼方法，通常 使用預(yù)測(cè)、變換、量化和信息熵編碼四種壓縮編碼技術(shù)。其中，預(yù)測(cè)編碼技術(shù) 是利用已經(jīng)完成編碼和重建的視頻圖像塊來(lái)預(yù)測(cè)和描述當(dāng)前編碼的視頻圖像 塊。根據(jù)所使用的已經(jīng)完成編碼和重建的視頻圖像塊和當(dāng)前正在編碼的視頻圖 像塊之間的關(guān)系，預(yù)測(cè)編碼技術(shù)可以分為幀間預(yù)測(cè)和幀內(nèi)預(yù)測(cè)，幀間預(yù)測(cè)是利 用先前視頻幀中的圖像塊預(yù)測(cè)當(dāng)前幀正在編碼的圖像塊，幀內(nèi)預(yù)測(cè)是利用當(dāng)前 視頻幀中已經(jīng)完成編碼和重建的圖像塊預(yù)測(cè)同一幀中正在編碼的圖像塊。對(duì)于分像素的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)，需要對(duì)解碼圖像緩沖區(qū)中的參考幀進(jìn)行 插值操作來(lái)獲得分像素位置的像素值，當(dāng)前的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中一般采用簡(jiǎn)單的 雙線性濾波或維納濾波來(lái)進(jìn)行插值操作。在目前的各種使用Wiener-Hopf (維納 霍夫)方程實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)插值方案中，都使用了視頻幀級(jí)的二次編碼結(jié)構(gòu)在對(duì) 一幀視頻圖像進(jìn)行編碼的過(guò)程中，首先進(jìn)行一次預(yù)編碼，所有的參考幀使用了 固定系數(shù)插值濾波器進(jìn)行插值實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼；在預(yù)編碼結(jié)束后，計(jì)算新的插值濾 波器系數(shù)，重新對(duì)各參考幀進(jìn)行插值，再進(jìn)行第二次視頻幀級(jí)的編碼操作，從 而獲得使用自適應(yīng)插值濾波進(jìn)行壓縮的碼流。為了獲得更高的壓縮效率，可以 在笫二次編碼中記錄相關(guān)信息并計(jì)算新的插值濾波器系數(shù)，以此迭代進(jìn)行更多 次視頻幀級(jí)的編碼操作。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中增加了額外的視頻幀級(jí) 編碼操作，會(huì)顯著增加編碼的復(fù)雜度。在這種視頻幀級(jí)的多次編碼結(jié)構(gòu)中，存 在大量的近似重復(fù)操作，比如對(duì)整像素位置搜索、變換、量化等操作，使得編 碼的復(fù)雜度較高。發(fā)明內(nèi)容為了降低視頻幀級(jí)的二次編碼中分像素運(yùn)動(dòng)搜索的計(jì)算復(fù)雜度，本發(fā)明提出了 一種視頻編碼中自適應(yīng)插值濾波計(jì)算的方法，所述技術(shù)方案如下 一種^L頻編碼中自適應(yīng)插值濾波計(jì)算的方法，所述方法包括 對(duì)當(dāng)前的視頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理，記錄預(yù)編碼處理的結(jié)果； 根據(jù)所述預(yù)編碼處理結(jié)果，對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行循環(huán)的迭代處理，直至滿足預(yù)設(shè)的迭代停止條件時(shí)停止進(jìn)行迭代處理；獲取迭代處理停止時(shí)計(jì)算得到的新插值濾波器，利用所述新插值濾波器對(duì)視頻圖像進(jìn)行二次編碼。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理、迭代處理和二次編碼處理，在各次迭代處理過(guò)程中，減少了對(duì)整像素位置所進(jìn)行的常規(guī)操作，從而降低了視頻編碼的計(jì)算復(fù)雜度。


圖l是本發(fā)明實(shí)施例提供的視頻編碼方法的流程圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的視頻編碼方法的詳細(xì)流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。 實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種^L頻編碼中自適應(yīng)插值濾波計(jì)算的方法，包4舌101:對(duì)當(dāng)前的視頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理，記錄預(yù)編碼處理的結(jié)果。 具體的，記錄的預(yù)編碼處理的結(jié)果包括編碼過(guò)程中的參考幀編號(hào)、對(duì)應(yīng) 的參考幀中圖像塊的整像素位置和分像素位置、每一個(gè)編碼圖像塊與對(duì)應(yīng)的參 考幀中整像素位置圖像塊的局部互相關(guān)，以及對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像 塊的局部自相關(guān)。102:根據(jù)預(yù)編碼處理結(jié)果，對(duì)該視頻圖像進(jìn)行循環(huán)的迭代處理，直至滿足 預(yù)設(shè)的迭代停止條件時(shí)停止進(jìn)行迭代處理。5優(yōu)選的，預(yù)設(shè)的迭代停止條件可以為當(dāng)前迭代處理的次數(shù)已達(dá)到預(yù)設(shè)值。 或，前一次迭代處理過(guò)程中，各編碼圖像塊中發(fā)生改變的分像素位置的個(gè)數(shù)小 于預(yù)設(shè)門限值，該預(yù)設(shè)門限值可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，本發(fā)明對(duì)此不做限制。103:獲取迭代處理停止時(shí)計(jì)算得到的新插值濾波器，利用該新插值濾波器 對(duì):現(xiàn)頻圖像進(jìn)4亍二次編碼。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理、迭代處理和二次編碼處理， 在各次迭代處理過(guò)程中，減少了對(duì)整像素位置所進(jìn)行的常規(guī)操作，從而降低了 視頻編碼的計(jì)算復(fù)雜度。實(shí)施例2為了降低視頻幀級(jí)編碼的計(jì)算復(fù)雜度，本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種視頻編碼 中自適應(yīng)插值濾波計(jì)算的方法。本發(fā)明實(shí)施例采用快速迭代處理的方法進(jìn)行二 次編碼，充分利用了在各次迭代處理過(guò)程中，各視頻編碼圖像塊在參考幀中對(duì) 應(yīng)的整像素位置參考?jí)K基本不變的性質(zhì)，消除了在各次迭代中不必要的整像素 位置搜索、變換、量化等操作，從而降低了編碼的計(jì)算復(fù)雜度。參見(jiàn)圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的視頻編碼中自適應(yīng)插值濾波計(jì)算的方法，具 體應(yīng)用于視頻編碼過(guò)程中，包括以下步驟預(yù)編碼階段、迭代處理階段和二次 編碼階段。預(yù)編碼階段包括201:使用初始的固定系數(shù)的插值濾波器對(duì)當(dāng)前視頻圖像的所有參考幀進(jìn)行 插值處理，分別獲得插值處理后參考幀。其中， 一個(gè)視頻圖像塊中所包括的參考幀的數(shù)目可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè) 定，本發(fā)明對(duì)此不做限制。2 02:使用插值處理后的參考幀對(duì)當(dāng)前的編碼幀中的每一個(gè)視頻圖像塊/進(jìn) 行編碼，分別獲得各個(gè)編碼圖像塊，并記錄相應(yīng)的編碼過(guò)程中的參考幀編號(hào) i 間、對(duì)應(yīng)的參考幀中圖像塊的整像素位置化和分像素位置^ 。203:記錄每一個(gè)編碼圖像塊與對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的局部互 相關(guān)，以及對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的局部自相關(guān)。在本發(fā)明實(shí)施例中，每一個(gè)編碼圖像塊可對(duì)應(yīng)多個(gè)分像素位置，需要記錄每一個(gè)編碼圖像塊在可能的分像素位置與對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的 局部互相關(guān)R「，以及對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的局部自相關(guān)Cf"。202和203中記錄的結(jié)果即為對(duì)當(dāng)前的視頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理所得的結(jié) 果。在對(duì)視頻圖像的預(yù)編碼處理結(jié)束后，進(jìn)行循環(huán)的迭代處理，迭代處理階段 包括204:根據(jù)記錄的該分像素位置Sg、每一個(gè)編碼圖像塊與對(duì)應(yīng)的參考幀中整 像素位置圖像塊的局部互相關(guān)Rf,以及對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的局 部自相關(guān)Cfp ，計(jì)算各編碼圖像塊與對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的統(tǒng)計(jì)的 局部互相關(guān),以及對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的統(tǒng)計(jì)的局部自相關(guān) 并進(jìn)一步計(jì)算出每個(gè)分像素的新的插值濾波器。其中，統(tǒng)計(jì)的局部互相關(guān)R" =ZRf (S《==SP)，統(tǒng)計(jì)的局部自相關(guān)21)5:根據(jù)204中得到的統(tǒng)計(jì)的局部互相關(guān)R"和統(tǒng)計(jì)的局部自相關(guān)，通 過(guò)求解Wiener-Hopf方程R、" =Cs/> ，從而可以計(jì)算出每個(gè)分像素的新插值濾 波器為hs 。206:判斷是否滿足預(yù)設(shè)的迭代停止條件，如果是，則停止進(jìn)行迭代處理， 執(zhí)行208;否則，執(zhí)行207。207:利用該新的插值濾波器對(duì)所有的該分像素位置進(jìn)行插值處理，搜索并 記錄經(jīng)新的插值濾波器處理后的分像素位置，并返回執(zhí)行204繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)的 迭代處理。優(yōu)選的，.預(yù)設(shè)的迭代停止條件可以為1、當(dāng)前迭代處理的次數(shù)已達(dá)到預(yù)設(shè) 值；或，2、前一次迭代處理過(guò)程中，各編碼圖像塊中發(fā)生改變的分像素位置^ 的個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)門限值，該預(yù)設(shè)門限值可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，本發(fā)明對(duì) 此不做限制?；?，3、前兩次迭代處理過(guò)程中計(jì)算出的插值濾波器系數(shù)的歐式距 離小于預(yù)設(shè)的插值濾波器改變門限值。該預(yù)設(shè)的改變門限值可以根據(jù)實(shí)際需要 進(jìn)行設(shè)定，本發(fā)明對(duì)此不做限制。具體的，207的具體處理步驟包括1) 通過(guò)記錄的參考幀編號(hào)及￡《和整像素位置巧查找出整像素位置參考?jí)K；2) 使用205中計(jì)算得到的各分像素的新的插值濾波器1,對(duì)所有分像素位置 進(jìn)行插值處理，獲得各分像素位置圖像塊；3)以最小化殘差能量為目標(biāo)搜索在使用新插值濾波器的情況下，經(jīng)新的插 值濾波器處理后的分像素位置，刷新并記錄該分像素位置，并返回執(zhí)行204繼 續(xù)進(jìn)行循環(huán)的迭代處理。通過(guò)204-207，對(duì)預(yù)編碼處理后的視頻圖像進(jìn)行了循環(huán)的迭代處理，直至滿 足預(yù)設(shè)的迭代停止條件時(shí)，結(jié)束迭代處理。在上述循環(huán)迭代處理結(jié)束后，獲取 迭代處理停止時(shí)計(jì)算得到的新插值濾波器，即最后一次迭代處理過(guò)程中計(jì)算得 到的新插值濾波器；之后就可以對(duì)視頻圖像進(jìn)行二次編碼的處理，二次編碼階 段包括如下步驟208:對(duì)最后一次迭代處理過(guò)程中計(jì)算出的新插值濾波器進(jìn)行量化和編碼。 209:使用量化后的該新插值濾波器對(duì)該各參考幀進(jìn)行插值處理。 210:使用插值處理后的各參考幀，對(duì)當(dāng)前編碼幀中的每一個(gè)圖像塊進(jìn)行二 次編；馬。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在視頻編碼過(guò)程中采用快速迭代處理，在保證視頻壓縮 效率的同時(shí)有效地降低了計(jì)算開(kāi)銷。本發(fā)明提出的方法在第一次采用插值濾波 器進(jìn)行參考幀插值的預(yù)編碼過(guò)程中，記錄本次編碼過(guò)程中選定的分像素位置標(biāo) 號(hào)和參考幀編號(hào)、每一個(gè)編碼圖像塊與對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的局 部互相關(guān)，以.及對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的局部自相關(guān)，在預(yù)編碼結(jié) 束后用迭代的方式計(jì)算插值濾波器和對(duì)應(yīng)的分像素位置標(biāo)號(hào)，每次迭代處理過(guò) 程中僅需要以最小化殘差能量為目標(biāo)，對(duì)分像素位置進(jìn)行搜索獲得在使用新插 值濾波器的情況下的分像素位置，無(wú)需進(jìn)行整像素位置的運(yùn)動(dòng)搜索、量化、編 碼等操作，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算復(fù)雜度的降低。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理、迭代處理和二次編碼處理， 在各次迭代處理過(guò)程中，減少了對(duì)整像素位置所進(jìn)行的常規(guī)操作，從而降低了 視頻編碼的計(jì)算復(fù)雜度。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種視頻編碼中自適應(yīng)插值濾波計(jì)算的方法，其特征在于，所述方法包括對(duì)當(dāng)前的視頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理，記錄預(yù)編碼處理的結(jié)果；根據(jù)所述預(yù)編碼處理結(jié)果，對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行循環(huán)的迭代處理，直至滿足預(yù)設(shè)的迭代停止條件時(shí)停止進(jìn)行迭代處理；獲取迭代處理停止時(shí)計(jì)算得到的新插值濾波器，利用所述新插值濾波器對(duì)視頻圖像進(jìn)行二次編碼。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻編碼的方法，其特征在于，所述對(duì)當(dāng)前的視 頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理，記錄預(yù)編碼處理的結(jié)果，包括使用初始的固定的插值濾波器對(duì)當(dāng)前視頻圖像的所有參考幀進(jìn)行插值處 理，分別獲得插值處理后參考幀；使用插值處理后的參考幀對(duì)當(dāng)前的編碼幀中的每一個(gè)圖像塊進(jìn)行編碼，分 別獲得編碼圖像塊，并記錄相應(yīng)的編碼過(guò)程中的參考幀編號(hào)、對(duì)應(yīng)的參考幀中 圖像塊的整像素位置和分像素位置；記錄每一個(gè)編碼圖像塊與對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的局部互相 關(guān)，以及對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的局部自相關(guān)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻編碼的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述預(yù) 編碼處理結(jié)果，對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行循環(huán)的迭代處理，直至滿足預(yù)設(shè)的迭代停 止條件時(shí)停止進(jìn)行迭代處理，包括步驟A:根據(jù)記錄的所述分像素位置、每一個(gè)編碼圖像塊與對(duì)應(yīng)的參考幀中 整像素位置圖像塊的局部互相關(guān)，以及對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的局 部自相關(guān)，計(jì)算各編碼圖像塊與對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的統(tǒng)計(jì)的局 部互相關(guān)，以及對(duì)應(yīng)的參考幀中整像素位置圖像塊的統(tǒng)計(jì)的局部自相關(guān)；并進(jìn) 一步計(jì)算出每個(gè)分像素的新的插值濾波器；步驟B:判斷是否滿足預(yù)設(shè)的迭代停止條件，如果是，則停止進(jìn)行迭代處理； 否則，執(zhí)行步驟C;步驟C:利用所述新的插值濾波器對(duì)所有的所述分像素位置進(jìn)行插值處理， 搜索并記錄經(jīng)所述新插值濾波器處理后的分像素位置，并返回執(zhí)行步驟A。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的視頻編碼的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的迭代 停止條件，包括當(dāng)前迭代處理的次數(shù)已達(dá)到預(yù)設(shè)值；或，前一次迭代處理過(guò)程中，各編碼圖像塊中發(fā)生改變的分像素位置的個(gè) 數(shù)小于預(yù)設(shè)門限值；或，前兩次迭代處理過(guò)程中計(jì)算出的新插值濾波器系數(shù)的歐式距離小于預(yù) 設(shè)的插值濾波器改變門限值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的視頻編碼的方法，其特征在于，所述利用所述新 插值濾波器對(duì)視頻圖像進(jìn)行二次編碼，包括對(duì)最后一次迭代處理過(guò)程中計(jì)算出的新插值濾波器進(jìn)行量化和編碼；使用量化后的所述新插值濾波器對(duì)所述各參考幀進(jìn)行插值處理；使用插值處理后的各參考幀對(duì)當(dāng)前編碼幀中的每一個(gè)圖像塊進(jìn)行二次編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種視頻編碼中自適應(yīng)插值濾波計(jì)算的方法，所述方法包括對(duì)當(dāng)前的視頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理，記錄預(yù)編碼處理的結(jié)果；根據(jù)所述預(yù)編碼處理結(jié)果，對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行循環(huán)的迭代處理，直至滿足預(yù)設(shè)的迭代停止條件時(shí)停止進(jìn)行迭代處理；獲取迭代處理停止時(shí)計(jì)算得到的新插值濾波器，利用所述新插值濾波器對(duì)視頻圖像進(jìn)行二次編碼。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)編碼處理、迭代處理和二次編碼處理，在各次迭代處理過(guò)程中，減少了對(duì)整像素位置所進(jìn)行的常規(guī)操作，從而降低了視頻編碼的計(jì)算復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101616325SQ20091008987
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者戴瓊海, 魏宇平 申請(qǐng)人:清華大學(xué)