專利名稱：：視頻圖像預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種視頻圖像預(yù)處理方法，具體地說，涉及基于視頻監(jiān)控的AVS視頻圖像預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
：在視頻監(jiān)控的應(yīng)用中，不同的場合，現(xiàn)場所采集的監(jiān)視圖像存在著不同類型、不同程度的噪聲影響。相應(yīng)地，在后續(xù)的視頻壓縮處理過程中，會(huì)增加編碼復(fù)雜度，從而會(huì)對視頻壓縮效果產(chǎn)生很大影響。所以，在視頻監(jiān)控中，視頻預(yù)處理的方法的研究與應(yīng)用倍受關(guān)注。傳統(tǒng)的圖像預(yù)處理方法主要包括噪聲濾波、圖像增強(qiáng)、圖像恢復(fù)(復(fù)原)以及幾何畸變校正等，以達(dá)到改善圖像質(zhì)量或有利于計(jì)算機(jī)后續(xù)處理的目的。但是由于圖像信息本身的復(fù)雜性以及算法本身的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的圖像預(yù)處理方法難以用較小的代價(jià)換取較好的圖像質(zhì)量，在嵌入式開發(fā)中難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槠浔旧碣Y源有限，很難發(fā)揮最佳效果。在很多現(xiàn)行的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，如AVS、R261、H.263、H.264和MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4，都使用塊匹配算法來獲得每一個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量。其中使用最廣泛的是基于差的絕對值和(SAD，sumofabsolutedifferences)的快速搜索算法，相應(yīng)的判決準(zhǔn)則記為SAD準(zhǔn)則。在一個(gè)參考幀的搜索窗內(nèi)，評(píng)估所有搜索塊的SAD。因?yàn)榭焖偎阉魉惴ㄌ崆敖Y(jié)束的條件是當(dāng)前最優(yōu)搜索塊的SAD小于預(yù)先定義的閾值，如果監(jiān)視圖像不經(jīng)過任何預(yù)處理，前后兩幀中主現(xiàn)上看似完全相同的TO^7—由—于噪—聲的影響—廠SAD值往往很-力-不符合提--前結(jié)束搜索的條件，將繼續(xù)進(jìn)行許多不必要的搜索，因此快速算法的效果很差，并且由于噪聲這些無用信息編入碼流中，使得碼長大大增長，而過長的碼流往往是實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的一大制肘。在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的應(yīng)用中，怎樣有效的利用圖像預(yù)處理方法，加快圖像編碼的速度，獲得較好的編碼效果，是一項(xiàng)值得深入研究的課題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種視頻圖像預(yù)處理方法，能在確保圖像主觀質(zhì)量基本不變的前提下，加快圖像編碼速度，獲得較好的編碼效果。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種視頻圖像預(yù)處理方法，包括如下步驟初始化噪聲點(diǎn)數(shù)和噪聲閾值；計(jì)算當(dāng)前編碼塊原始數(shù)據(jù)與零運(yùn)動(dòng)矢量參考?jí)K的差的絕對值集合；所述集合中去掉與噪聲點(diǎn)數(shù)對應(yīng)數(shù)量的最大的值，然后在剩下的點(diǎn)中選出最大值；判斷該最大值是否大于噪聲閾值；若該最大值大于噪聲閾值，則用普通的快速搜索算法搜索各種塊模式的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量并選擇最優(yōu)塊模式編碼；若該最大值小于等于噪聲閾值，則調(diào)整量化步長，按零運(yùn)動(dòng)矢量的模式編碼。采用上述預(yù)處理方法，相對于普通的基于SAD準(zhǔn)則的快速搜索方法以及模式選擇方法，軟件執(zhí)行時(shí)間大大降低，降低幅度可以達(dá)到50%左右；在主觀質(zhì)量上，基本不變；碼長更是下降了30%以上?？傮w上，在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的應(yīng)用方面，編碼效率以及效果有很大的提高。圖1是本發(fā)明的視頻圖像預(yù)處理流程圖。具體實(shí)施例方式下面根據(jù)圖1，給出本發(fā)明一個(gè)較好實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、特點(diǎn)。AVS的幀間編碼是按宏塊(16x16)為單位進(jìn)行編碼，每個(gè)宏塊可分為四種塊模式16x16、16x8、8x16和8x8。每個(gè)子塊的運(yùn)動(dòng)矢量可不同。根據(jù)計(jì)算SAD代價(jià)和率失真(RDO)代價(jià)的比較，在以上四種宏塊模式以及跳—過—模式——(s—kip?！猑TWft—預(yù)測模式中逸擇H模式進(jìn)tfli碼?！紫蕊獡?jù)—原始?jí)K與參考幀中搜索塊之間的SAD代價(jià)，SAD代價(jià)較小者認(rèn)為較優(yōu)，分別選擇每種塊模式的每個(gè)子塊的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量，得出每個(gè)子塊最優(yōu)搜索位置，獲得每種宏塊模式的最優(yōu)預(yù)測值；然后分別計(jì)算這四種塊模式的RDO代價(jià)以及skip模式和幀內(nèi)預(yù)測模式的RDO代價(jià)，取RDO代價(jià)最小的模式作為最優(yōu)模式進(jìn)行編碼。利用圖像預(yù)處理技術(shù)以及視頻監(jiān)控圖像的特點(diǎn)(大量的背景圖像不動(dòng)，圖像中噪點(diǎn)很多等)，采用排除噪點(diǎn)，以較小的代價(jià)，預(yù)判斷宏塊最優(yōu)編碼模式，降低編碼復(fù)雜度，并采用調(diào)整量化步長(QP)的方法，有效的大幅度降低碼長。圖1是本發(fā)明的視頻圖像預(yù)處理流程圖。如圖所示，本發(fā)明包括如下步驟步驟101:初始化噪聲點(diǎn)數(shù)N，噪聲閾值TH;取N-8，TH=8。步驟102:在每個(gè)16x16宏塊編碼之前，計(jì)算宏塊原始數(shù)據(jù)與參考幀中零運(yùn)動(dòng)矢量的對應(yīng)宏塊的數(shù)據(jù)的差的絕對值A(chǔ)D[i,j],其中i,j=0...15，構(gòu)成集合AD[n]。步驟103:在集合AD[n]的256個(gè)點(diǎn)中，剔除掉其中值最大的8個(gè)點(diǎn)，這8個(gè)點(diǎn)對應(yīng)了初始化噪聲點(diǎn)數(shù)N，并在剩下的點(diǎn)中取最大值A(chǔ)D[N+1]與噪聲閾值TH進(jìn)行比較。步驟104:比較最大值A(chǔ)D[N+1]與噪聲閾值TH的大??；若最大值A(chǔ)D[N+1]小于等于噪聲閾值TH，則進(jìn)入步驟105;若最大值A(chǔ)D[N+1]大于噪聲閾值TH，則跳轉(zhuǎn)至步驟106。步驟105:認(rèn)定當(dāng)前編碼塊是帶有噪點(diǎn)的靜止塊，或者是極個(gè)別的像素有實(shí)際的運(yùn)動(dòng)變化，采用零運(yùn)動(dòng)的16x16塊模式編碼，增大量化QP，即設(shè)定當(dāng)前宏塊編碼的量化QP為40進(jìn)行編碼，其他宏塊還是按原量化QP進(jìn)行編碼，然后進(jìn)入步驟107。步驟106:認(rèn)定當(dāng)前編碼塊不是靜止塊，需要進(jìn)行塊搜索，尋找最優(yōu)匹配塊以及最優(yōu)模式編碼，然后進(jìn)入步驟107。步驟107:判斷是否所有宏塊均已編碼；若否，則回到步驟102;若是，則進(jìn)入步驟108。歩驟—108:—準(zhǔn)備下一幀的編碼。上述方法雖然對峰值信噪比PSNR的影響稍大，但是，針對網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控而言，客觀質(zhì)量的評(píng)價(jià)不是主要的，主觀質(zhì)量的評(píng)估以及編碼碼長的大小才是該應(yīng)用中視頻編碼的重點(diǎn)關(guān)注。另外還可以采用碼率控制的方法，在網(wǎng)絡(luò)帶寬資源允許的條件下，自適應(yīng)的編碼，調(diào)整編碼參數(shù)，獲得較好解碼恢復(fù)圖像。認(rèn)定當(dāng)前編碼塊是帶有噪點(diǎn)的靜止塊時(shí)，設(shè)定當(dāng)前宏塊編碼的量化QP為40進(jìn)行編碼，其他宏塊還是按原量化QP進(jìn)行編碼，有利于保留必要的信息，在主觀上不會(huì)導(dǎo)致圖像的失真，而對那些噪點(diǎn)進(jìn)行弱化，很大限度的降低了碼長，從而降低了對網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的要求，更有利于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的應(yīng)用。而認(rèn)定當(dāng)前編碼塊不是靜止塊時(shí)，進(jìn)行塊搜索，尋找最優(yōu)匹配塊以及最優(yōu)模式編碼，針對視頻監(jiān)控視頻中有大量靜止的背景的特點(diǎn)，只有少量的塊屬于這種情況，可以在很大程度上降低編碼的復(fù)雜度，加快編碼速度。將本方法應(yīng)用于AVS(數(shù)字音視頻移動(dòng)多媒體國家標(biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)代碼中塊模式選擇以及編碼并與基于普通快速搜索算法以及模式選擇編碼實(shí)驗(yàn)測試，測試針對一種視頻格式CIF的視頻監(jiān)控圖像序列進(jìn)行，結(jié)果如附頁的表1和表2所示，其中表2中A是應(yīng)用本發(fā)明的預(yù)處理方法的編碼結(jié)果，B是原始編碼結(jié)果。表l客觀性能比較結(jié)果(a)CIF_預(yù)處理編碼<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據(jù)上面兩個(gè)表格中的數(shù)據(jù)可以看出，采用上述預(yù)處理方法，相對于普通的基于SAD準(zhǔn)則的快速搜索方法以及模式選擇方法，軟件執(zhí)行時(shí)間大大降低，降低幅度可以達(dá)到50%左右；在主觀質(zhì)量上，基本不變；碼長更是下降了30%以上?？傮w上，在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的應(yīng)用方面，編碼效率以及效果有很大的提高。以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種視頻圖像預(yù)處理方法，包括如下步驟初始化化噪聲點(diǎn)數(shù)和噪聲閾值；計(jì)算當(dāng)前編碼塊原始數(shù)據(jù)與零運(yùn)動(dòng)矢量參考?jí)K的差的絕對值集合；所述集合中去掉與噪聲點(diǎn)數(shù)對應(yīng)數(shù)量的最大的值，然后在剩下的點(diǎn)中選出最大值；判斷該最大值是否大于噪聲閾值；若該最大值大于噪聲閾值，則用普通的快速搜索算法搜索各種塊模式的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量并選擇最優(yōu)塊模式編碼；若該最大值小于等于噪聲閾值，則增大量化步長，按零運(yùn)動(dòng)矢量的模式編碼。2、如權(quán)利要求1所述的視頻圖像預(yù)處理方法，其特征在于，所述編碼塊是按16X16的宏塊為單位進(jìn)行編碼的。3、如權(quán)利要求2所述的視頻圖像預(yù)處理方法，其特征在于，所述增大量化步長的步驟為設(shè)定當(dāng)前宏塊編碼的量化步長為40。4、如權(quán)利要求3所述的視頻圖像預(yù)處理方法，其特征在于，初始化噪聲點(diǎn)數(shù)為8。5、如權(quán)利要求4所述的視頻圖像預(yù)處理方法，其特征在于，初始化噪聲閾值為8。6、如權(quán)利要求2至5中任一權(quán)利要求所述的視頻圖像預(yù)處理方法，其特征在于，所述宏塊可分為16X16、16X8、8X16、8X8四種塊模式。7、如權(quán)利要求6所述的視頻圖像預(yù)處理方法，其特征在于，根據(jù)計(jì)算代價(jià)的比較，在所述四種宏塊模式以及跳過模式和幀內(nèi)預(yù)測模式中選擇最優(yōu)模式進(jìn)行編碼，具體包括如下步驟—根l^原始?jí)K與參考幀中搜索塊之間的差的絕對值之和代價(jià)，差的絕對值之和代價(jià)較小者認(rèn)為較優(yōu)，分別選擇每種塊模式的每個(gè)子塊的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量，得出每個(gè)子塊最優(yōu)搜索位置，獲得每種宏塊模式的最優(yōu)預(yù)測值；分別計(jì)算這四種塊模式的率失真代價(jià)以及跳過模式和幀內(nèi)預(yù)測模式的率失真代價(jià)，取率失真代價(jià)最小的模式作為最優(yōu)模式進(jìn)行編碼。全文摘要本發(fā)明公開了一種視頻圖像預(yù)處理方法，包括如下步驟初始化噪聲點(diǎn)數(shù)和噪聲閾值；計(jì)算當(dāng)前編碼塊原始像素與零運(yùn)動(dòng)矢量參考?jí)K像素差的絕對值集合；所述集合中去掉與噪聲點(diǎn)數(shù)對應(yīng)數(shù)量的最大值，然后在剩下的點(diǎn)中選出最大值；判斷該最大值是否大于噪聲閾值；若該最大值大于噪聲閾值，則用普通的快速搜索算法搜索各種塊模式的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量并選擇最優(yōu)塊模式編碼；若該最大值小于等于噪聲閾值，則調(diào)整量化步長，按零運(yùn)動(dòng)矢量的模式編碼。采用上述預(yù)處理方法，軟件執(zhí)行時(shí)間大大降低，降低幅度可以達(dá)到50％左右；在主觀質(zhì)量上，基本不變；碼長更是下降了30％以上?？傮w上，在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的應(yīng)用方面，編碼效率以及效果有很大的提高。文檔編號(hào)H04N7/26GK101360235SQ200710044588公開日2009年2月4日申請日期2007年8月3日優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日發(fā)明者劉東華,孔華威,張曉亮,楊志偉,楊立志申請人:上海中科計(jì)算技術(shù)研究所;劉東華