專利名稱：：一種基于幀間模式統(tǒng)計(jì)分類的h.264宏塊模式選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及信息處理的視頻編碼領(lǐng)域，主要針對(duì)H.264視頻國(guó)際編碼標(biāo)準(zhǔn)中提出的幀間多種塊模式選擇的方法，提出了新的利用了統(tǒng)計(jì)分類的方法選取閾值進(jìn)行提前截止準(zhǔn)則的快速模式選擇方法，在保證視頻編碼原有率失真的條件下，提高了編碼速度。
背景技術(shù)：
：視頻壓縮編碼可以使視頻數(shù)據(jù)量得到壓縮，便于視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸。由于不同的應(yīng)用對(duì)視頻編解碼器、視頻數(shù)據(jù)存放格式、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等都有不同的要求，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了多種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。如MPEG-2的制定使基于只讀光盤的數(shù)字視頻和數(shù)字電視成為可能；MPEG-4等編碼標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)視頻會(huì)議、可視電話等低比特率傳輸?shù)男枰Q生；而H.264是最新的視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，它考慮了多媒體通信對(duì)視頻編解碼的各種要求。H.264標(biāo)準(zhǔn)是由ITU-T的VCEG專家組和ISO/IEC的MPEG專家組共同成立的聯(lián)合視頻小組(JVT)于2003年3月公布的。H.264也稱MPEG-4的第10部分，即先進(jìn)視頻編碼(AVC)。H.264在相同的PSNR下壓縮率是MPEG-2的2倍左右，能夠大大的節(jié)省帶寬，并且具有良好的網(wǎng)絡(luò)接口等優(yōu)越的性能，是當(dāng)前最高效但也更加復(fù)雜的視頻壓縮方法。相信H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)將具有越來越廣泛的應(yīng)用，并將取代MPEG-2等以前的編碼標(biāo)準(zhǔn)，成為主流標(biāo)準(zhǔn)。視頻序列相鄰幀間有很強(qiáng)的時(shí)間相關(guān)性。一般情況下，連續(xù)圖像相鄰幀的內(nèi)容絕大部分相同。如果傳輸或存儲(chǔ)活動(dòng)圖像的時(shí)候，把每幀圖像都完全傳輸或存儲(chǔ)，將會(huì)耗費(fèi)極大的網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)空間。利用運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)可以有效的消除圖像幀間冗余，從而實(shí)現(xiàn)較高的壓縮比。作為幀間壓縮的核心和關(guān)鍵，運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注，出現(xiàn)了多種研究方案，其中塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法由于算法簡(jiǎn)單高效、額外開銷小等優(yōu)點(diǎn)而被包括H.264在內(nèi)的絕大多數(shù)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)所釆用。塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基本思想是將圖謬序列的每一幀分成許多互不重疊的宏塊，并認(rèn)為宏塊內(nèi)的所有像素的位移量都相同，然后對(duì)于當(dāng)前幀中的每一個(gè)塊在前一幀的一定搜索范圍內(nèi)根據(jù)某一匹配準(zhǔn)則找出與當(dāng)前塊最相似的塊，即匹配塊。由匹配塊與當(dāng)前塊的相對(duì)位置計(jì)算出運(yùn)動(dòng)位移，所得運(yùn)動(dòng)位移即為當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量。利用搜索得到的運(yùn)動(dòng)向量在參考幀上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，得到的殘差值經(jīng)離散余弦變換、量化、行程編碼后與運(yùn)動(dòng)向量共同進(jìn)行熵編碼，然后以比特流形式傳出去。如果運(yùn)動(dòng)估計(jì)采用的搜索策略和匹配準(zhǔn)則很有效的話，當(dāng)前塊和最終匹配塊的差別將很小，殘差塊大部分將為O或趨于O，從而降低殘差的能量，有利于壓縮。H.264的運(yùn)動(dòng)估計(jì)一般稱為樹狀結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)估計(jì)。一個(gè)16x16的亮度宏塊有4種劃分和運(yùn)動(dòng)估計(jì)方式一個(gè)16x16宏塊分割、兩個(gè)16x8分割、兩個(gè)8x16分割或四個(gè)8x8分割；每個(gè)8x8的子宏塊還可以分為一個(gè)8x8的子宏塊分割、兩個(gè)8x4子分割、兩個(gè)4x8子分割或四個(gè)4x4子分割，如圖1所示。在宏塊內(nèi)這些分割和子分割可以產(chǎn)生出大量的組合。每個(gè)分割和子分割都需要一個(gè)單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)矢量。在碼流內(nèi)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量都需要被編碼和傳輸并且分割方式的選擇也要被編碼。一個(gè)大尺寸的分割(16x16，8x16，16x8)只需要較少的比特來表示運(yùn)動(dòng)矢量和分割種類的選擇，但幀內(nèi)包含高細(xì)節(jié)的區(qū)域的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償參差就會(huì)很大。選擇小的分割會(huì)有較小的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償參差，但要用大數(shù)目的比特表示運(yùn)動(dòng)矢量和分割種類。塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法中依據(jù)各種準(zhǔn)則函數(shù)衡量匹配的準(zhǔn)確度，常用的匹配準(zhǔn)則是絕對(duì)差之禾口SAD(sumsofabsolutedifference),定義如下5^D(/，乂)=ZZIA(m，")—A—,O+z.，"+力Im=lm=1使用SAD準(zhǔn)則不需要做乘法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，是最常用的匹配準(zhǔn)則。本發(fā)明以下討論和仿真中，使用的H.264的參考軟件的衡量匹配的準(zhǔn)則是基于SAD的率失真優(yōu)化模型RD0(RateDistortionOptimisation)準(zhǔn)則。率失真優(yōu)化模型計(jì)算宏塊在每種劃分模式下的率失真開銷人加cu.="+An。dJ，在本算法中'人。de代表率失真開銷(ratedistortioncost);&。^為拉格朗日乘數(shù)；D表示前一幀原始宏塊與其預(yù)測(cè)宏塊之間的失真度；R為當(dāng)前劃分模式下編碼該宏塊所需的實(shí)際比特?cái)?shù)。在幀間預(yù)測(cè)時(shí)，宏塊最終選取的劃分模式為所有的模式中能使J目d。最小的那一個(gè)。雖然眾多宏塊模式使得H.264能夠取得很高的編碼效率，但是直接導(dǎo)致了RDO計(jì)算次數(shù)增多，這也增加了宏塊模式?jīng)Q策的復(fù)雜性，代價(jià)就是更高的計(jì)算復(fù)雜度。所以幀間模式選擇問題一直是H.264編碼速度的一個(gè)瓶頸。近年出現(xiàn)的幀間模式選擇方法有幾種常用的思想，其中利用閾值提前截止的模式選擇的思想得到了非常廣泛的應(yīng)用，在只有較小性能損失的代價(jià)下，減小了計(jì)算復(fù)雜度。如有文獻(xiàn)提出如果發(fā)現(xiàn)16xl6模式已經(jīng)適用，就直接跳過對(duì)16x8和8xl6的模式檢査，否則全搜索；有文獻(xiàn)也利用了閾值提前截止判決的思想，算法設(shè)置了四級(jí)閾值7^7^7^^4，分別在不同的塊組計(jì)算代價(jià)，將代價(jià)值跟閾值相比較進(jìn)行判斷，這四個(gè)閾值的取法是^z"'+^氣i=1，2，3，4，其中義是由量化步長(zhǎng)QP決定的，而在仿真中，該文為[al，a2,a3，a4]和[bl,b2,b3，b4]選擇了固定值進(jìn)行仿真，也就是說，唯一決定閾值變化的就是QP。該算法在保持一定編碼效率和視頻質(zhì)量的同時(shí)有更低的轉(zhuǎn)碼復(fù)雜度。然而以上方法都有一定的局限性。比如，使用固定閾值，缺少普適性；雖然提出了可變的閾值，但是它的閾值只是隨著QP變化而變化的，并沒有考慮到不同視頻自身的特性等。由于不同視頻序列特點(diǎn)不同，即使是同一個(gè)視頻序列內(nèi)部的不同幀也有著不同的特點(diǎn)，而影響閾值的因素又較多。基于以上觀點(diǎn)，發(fā)明提出了一種基于統(tǒng)計(jì)分類方法的，不依賴于QP等參數(shù)的，利用自適應(yīng)閾值對(duì)宏塊模式進(jìn)行選擇的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種基于統(tǒng)計(jì)分類的H.264宏塊模式選擇方法，本發(fā)明從相鄰幀間的相關(guān)性出發(fā)，結(jié)合模式分類的思想以及提前截止推出等方法利用自適應(yīng)閾值進(jìn)行幀間各種塊的模式選擇
發(fā)明內(nèi)容如下由于對(duì)于一般的視頻序列來說16x16預(yù)測(cè)模式使用率最高，并且其代價(jià)一定會(huì)首先經(jīng)過計(jì)算，所以可以建立16x16模式的RD0值人。de(16x16)(簡(jiǎn)稱J16)和最終選擇的模式之間的關(guān)系，這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模式分類問題。本發(fā)明的想法是，通過視頻中相鄰幀與幀之間的時(shí)間相關(guān)性，通過前一幀的模式對(duì)應(yīng)的J16分布情況，經(jīng)過訓(xùn)練得到下一幀的閾值，從而對(duì)下一幀的宏塊模式進(jìn)行選擇。1.幀間模式分類首先將H.264的多種幀間模式分為兩類大模式BSM(BigSizeMode)，包括16x16，16x8,8x16模式，和小模式SSM(SmallSizeMode)，包括8x8，8x4,4x8，4x4。經(jīng)過對(duì)一些通用中間幀CIF格式的測(cè)試視頻序列的統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，一般情況下BSM的概率要大于SSM的概率(見表l)，又由上文所述，SSM比BSM的計(jì)算量更大，所以可以在BSM和SSM之間設(shè)置一個(gè)閾值T,代表了對(duì)模式預(yù)測(cè)精度的可接受程度。如果小于闊值T則該宏塊只選擇BSM，如果大于閾值T則該宏塊對(duì)兩種模式都進(jìn)行計(jì)算。表l測(cè)試視頻序列中兩類模式的比例<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2.基于J16的統(tǒng)計(jì)分類:分別計(jì)算兩種模式下的J16,經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)J16值普遍小于8000,為了便于統(tǒng)計(jì)，將計(jì)算得到的J16值右移7位即除以128，將J16分布在64個(gè)取值區(qū)間內(nèi)。按照原始模式選擇算法對(duì)一幀中的每個(gè)宏塊進(jìn)行模式選擇，記錄其對(duì)應(yīng)的J16值，從而統(tǒng)計(jì)該幀中每個(gè)模式對(duì)應(yīng)的不同J16區(qū)間內(nèi)宏塊個(gè)數(shù)的分布。由于SSM的值比較小，為了便于觀察，將其統(tǒng)計(jì)結(jié)果乘以10。公式如下Z"a加<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中，k為J16的64個(gè)取值區(qū)間，其取值為，J16e表示H.264幀間編碼時(shí)16x16宏塊劃分模式下率失真開銷值J16在區(qū)間內(nèi)；若該宏塊被判斷為BSM模式則"&w=1,"，,=0，若該宏塊被判斷為SSM模式則"s，=1，",=0。圖2，圖3和圖4，圖5分別為兩種較具代表性的CIF序列football和news相鄰兩幀的統(tǒng)計(jì)分布圖。由圖2至圖5的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出取BSM模式的宏塊占大多數(shù)，且對(duì)應(yīng)的J16主要分布在較小值區(qū)域，在較大值區(qū)域也存在但較少；而取SSM模式的宏塊占少數(shù)，且對(duì)應(yīng)的J16主要分布在較大值區(qū)域，但是數(shù)量不多(圖2至圖5中SSM模式已經(jīng)乘10)。通過其它一些測(cè)試序列也可以得到相同結(jié)論。所以，可以通過取一個(gè)閾值T，在只計(jì)算J16的情況下，判斷該宏塊是否可直接決定為BSM模式。當(dāng)J16小于閾值T時(shí)，宏塊模式被判斷為BSM模式；當(dāng)J16大于閾值T吋，既計(jì)算BSM模式也計(jì)算SSM模式。由圖2至圖5中還可看出，不管是運(yùn)動(dòng)較劇烈的football序列還是運(yùn)動(dòng)較平緩的news序列，任取的相鄰兩幀的分布圖都非常相似，所以我們可以基于序列相鄰兩幀間的時(shí)間相關(guān)性，利用前一幀的分布來預(yù)測(cè)下一幀的閾值。本算法對(duì)計(jì)算量的節(jié)省較多，而且視頻質(zhì)量幾乎沒有下降，其代價(jià)是一些SSM模式的宏塊被判斷為BSM模式，從而損失了一些壓縮率。如圖6所示，閾值取T時(shí)，陰影部分所示本應(yīng)為SSM模式，但由于J16在閾值T左面，所以被判斷為BSM模式，雖然陰影部分屬于誤判部分，但是由于陰影部分在閾值左面，這部分屬于J16相對(duì)較小區(qū)域，所以最終的代價(jià)的變化較小，壓縮率損失不大。最后我們選取閾值的標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是使BSM模式盡量多的在閾值T的左面，以減少判決的時(shí)間，另一個(gè)是使SSM模式盡量在閾值的右面，以減少壓縮率的損失。3.閾值選取方法基于上文分析的選取閾值的標(biāo)準(zhǔn)，如何根據(jù)前一幀的統(tǒng)計(jì)結(jié)果設(shè)置下一幀的閾值有很多種方法，本發(fā)明初步提出了四種閾值計(jì)算的方法:(1).最小值閾值法(minimumvaluethresh—MVT):最小閾值法計(jì)算閾值的方法是，取BSM曲線的最大J16,取SSM曲線的最小J16，然后取兩者之中較小的一個(gè)作為闡值，如圖7所示。閾值計(jì)算公式為r麗.二M/iV(M4XG/16鵬)，M/iVG/16，))M/7V(J16,W)—般是取SSM時(shí)J16的最小值，而為了避免有些幀不存在SSM的情況，選取M4XC/16^^)進(jìn)行比較，取二者最小值。由于M/iV0/16，)一般是不斷變大的，而M4Z0/16^M)的值本身就很大，所以我們可以給它們乘以一個(gè)小于一的比例因子，以控制它的大小。則修正后的閾值計(jì)算公式為-r廚=M/雖,x皿(J16鵬)，&x層(_/16，》其中^,"2e(O,l)為修正系數(shù)，可取a，=1/2,%=3/4。(2).面積百分比閾值法(areapercentthresh--APT):面積百分比閾值法計(jì)算閾值的方法是，計(jì)算BSM曲線的總面積，取該總面積的/%的面積所對(duì)應(yīng)的J16作為閾值，如圖8所示。閾值計(jì)算公式為r舒=((/%)x其中-e(O,IOO)為面積百分比因子，可取-=75效果較好(3).最高點(diǎn)閾值法(highestpointthresh—HPT):最高點(diǎn)閾值法計(jì)算閾值的方法是，取BSM曲線中達(dá)到的最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的J16作為閾值，如圖9所示。閾值計(jì)算公式為V,=^扁-'(皿("腿))(4).衰減因子閾值法(attenuationfactorthresh-AFT):衰減因子閾值法計(jì)算閾值的方法是，取BSM曲線中達(dá)到的最高點(diǎn)，越過最高點(diǎn)后，取該高度的(1-a)高度所對(duì)應(yīng)的J16作為閾值，如圖10所示。閾值計(jì)算公式為L(zhǎng)t二H咖皿(W腿))其中"e(0，l)為衰減因子，可取"=0.75效果較好，取7;.>7肥.的值。本發(fā)明只是實(shí)驗(yàn)了四種計(jì)算閾值的方法，利用本發(fā)明得到的統(tǒng)計(jì)圖以及模式分類思想還可使用其它計(jì)算方法得到可用的閾值。本發(fā)明在現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法基礎(chǔ)上，針對(duì)H.264等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)提出一種適應(yīng)多種塊模式運(yùn)動(dòng)估計(jì)的方法。在保證原有編碼率失真特性的條件下極大地降低了運(yùn)算量，提高了編碼速度，且算法思想簡(jiǎn)單。本發(fā)明方案包括以下步驟1.每幀編碼初始，利用對(duì)于前一幀的統(tǒng)計(jì)，計(jì)算得到閾值T(計(jì)算方法可參考本發(fā)明提出的四種閾值計(jì)算方法，也可另外選擇)。2.每宏塊編碼初始，計(jì)算J(16xl6)值。3.若J(16xl6)<T，將16x16,16x8，8x16作為備選模式，計(jì)算J(16x8)，J(8xl6)，再加上之前計(jì)算過的J(16xl6)，選擇最小值對(duì)應(yīng)的模式，跳至步驟5;否則跳至步驟4。4.將16x16,16x8,8x16，8x8(其中8x8包括subblock8x4，4x8，4x4)作為備選模式，計(jì)算J(8x8)，與之前計(jì)算的J(16xl6)，J(16x8),J(8xl6)比較，選擇最小值對(duì)應(yīng)的模式，跳至步驟5。5.結(jié)束該宏塊模式選擇，記錄該宏塊相關(guān)信息。跳至步驟6。6.如果幀內(nèi)最后一個(gè)宏塊編碼完成，跳至步驟l;否則跳至步驟2。圖1為H.264運(yùn)動(dòng)估計(jì)宏塊分割模式圖2為football序列前一幀統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖3為football序列后一幀統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖4為news序列前一幀統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖5為news序列后一幀統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖6為閾值選取示意圖圖7為最小閾值法計(jì)算閾值方法示意圖圖8為面積百分比閾值法計(jì)算閾值方法示意圖圖9為最高點(diǎn)閾值法計(jì)算閾值方法示意圖圖10為衰減因子閾值法計(jì)算閾值方法示意圖圖11為本發(fā)明的程序流程圖具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的H.264/AVC幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)模式選擇的方法，結(jié)合附圖和實(shí)施例說明如下步驟(l)，針對(duì)設(shè)定的視頻序列，在每一個(gè)連續(xù)幀開始編碼吋，計(jì)算前一幀的幀間劃分模式所對(duì)應(yīng)的各種宏塊劃分模式下不同的率失真開銷值^。"(16>(16)在區(qū)間內(nèi)宏塊個(gè)數(shù)的分布曲線，再據(jù)此計(jì)算當(dāng)前幀的率失真開銷閾值T,其步驟如下步驟(l.l)，幀間模式的分類，把H.264的多種幀間模式分為兩類大模式BSM，包括16x16、16x8以及8x16三種宏塊劃分模式；小模式SSM,包括8x8、8x4、4x8以及4x4四種宏塊劃分模式；步驟(L2)，計(jì)算步驟(l.l)所述的前一幀內(nèi)各種宏塊劃分模式下不同的率失真開銷區(qū)間內(nèi)宏塊個(gè)數(shù)的分布，k=0,1,…63，"4+對(duì)于大模式，區(qū)間內(nèi)的宏塊數(shù)N。s為〃應(yīng)("=Sw腿..',。"(固6)叫在小區(qū)間內(nèi)判斷有大模式的宏塊時(shí)，"sw=1;對(duì)于小模式，區(qū)間內(nèi)的宏塊數(shù)Nssw為在小區(qū)間",內(nèi)判斷有小模式的宏塊時(shí)，=1;■7m。dt,(16xl6)e表示H.264幀間編碼時(shí)16x16宏塊劃分模式下率失真開銷值^。J16xl6)在區(qū)間內(nèi)歩驟(1.3)，根據(jù)步驟(1.2)的結(jié)果，分別得到幀間模式采用大模式時(shí)的各種宏塊劃分模式下的宏塊個(gè)數(shù)在區(qū)間內(nèi)的分布曲線，用BSM曲線表示；幀間模式采用小模式時(shí)的各種宏塊劃分模式下的宏塊個(gè)數(shù)在區(qū)間內(nèi)的分布曲線，用SSM曲線表示；所述宏塊的率失真開銷值^。&是使用H.264基于絕對(duì)值之和SAD的率失真優(yōu)化模型而計(jì)算得到的J,node=0+/lm。d^，在本算法中，J,^f代表率失真開銷(ratedistortioncost);&*.為拉格朗曰乘數(shù)；D表示前一幀原始宏塊與其預(yù)測(cè)宏塊之間的失真度；R為當(dāng)前劃分模式下編碼該宏塊所需的實(shí)際比特?cái)?shù)；步驟(1.4)，根據(jù)步驟(1.3)得到的BSM和SSM曲線的曲線圖，在其間選取一個(gè)合適的閾值T;歩驟(2)，開始對(duì)當(dāng)前幀的每一個(gè)宏塊進(jìn)行編碼，按步驟(1.3)所述的方法計(jì)算16xl6模式下該宏塊的率失真開銷值厶。d。(16x16);歩驟(3)，若步驟(2)所述的之。&,(16x16)小于步驟(1.4)得到的T，則把BSM作為備選模式，計(jì)算U16x8),Jm。d(,(8xl6),U16xl6)，選擇其中最小率失真開銷值對(duì)應(yīng)的模式；若步驟(2)所述的^。J16xl6)大于步驟(1.4)得到的T，則把BSM以及SSM作為備選模式，計(jì)算^。&(16x16),^。&(16x8),Jm。dt,(fel6),>/mod[,(8X8)(其中8x8模式還包括子宏塊8x44x84x4的模式)，選擇其中最小率失真開銷值對(duì)應(yīng)的模式歩驟(4)，按照歩驟(2)和步驟(3)的方法對(duì)本幀內(nèi)所有幀間宏塊進(jìn)行模式選擇?？蛇x的，上述技術(shù)方案中步驟(l.4)中按下述最小值閾值MVT法計(jì)算當(dāng)前幀的幀間模式選擇閾值取BSM曲線的最大值J16&w，取SSM曲線的最小值J16、，，然后取兩者之中較小的一個(gè)作為閾值，閾值計(jì)算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中c^，a2e(0,l]為修正系數(shù)，其中所述修正系數(shù)可取a,=1/2，"2=3/4?？蛇x的，上述技術(shù)方案中步驟(l.4)中按下述面積百分比閾值A(chǔ)PT法計(jì)算當(dāng)前幀的幀間模式選擇閾值:面積百分比閾值法計(jì)算閾值的方法是,計(jì)算BSM曲線的總面積，取該總面積的^n/。的面積所對(duì)應(yīng)的J16作為閾值，閾值計(jì)算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中Pe(0,100)為面積百分比因子，其中所述面積百分比因子可取=75?？蛇x的，上述技術(shù)方案中步驟(l.4)中按下述最高點(diǎn)閾值法HPT法計(jì)算當(dāng)斬幀的幀間模式選擇閾值最高點(diǎn)閾值法計(jì)算閾值的方法是，取BSM曲線中達(dá)到的最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的J16作為閾值，閾值計(jì)算公式為可選的，上述技術(shù)方案中步驟(l.4)中按下述衰減因子閾值法AFT法計(jì)算當(dāng)前幀的幀間模式選擇閾值衰減因子閾值法計(jì)算閾值的方法是，取BSM曲線中達(dá)到的最高點(diǎn)，越過最高點(diǎn)后，取該高度的(l-w)高度所對(duì)應(yīng)的J16作為閾值，閾值計(jì)算公式為廚=AW'((l-")x皿d))其中we(O，l)為衰減因子，取7^^>7^,的值，其中所述衰減因子可取^=0.75。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有同等的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明提出的方法不只適用于H.264/H.264，還適用于其它的具有多種幀間模式的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)上述實(shí)施方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)條件為.1.對(duì)測(cè)試視頻序列的前100幀進(jìn)行編碼；2.采用CAVLC(基于上下文的變長(zhǎng)變碼)熵編碼；3.采用5參考幀；4.搜索范圍為32像素點(diǎn)；5.采用哈達(dá)瑪(Hadamard)變換6.使用率失真優(yōu)化(RDO)7.編碼序列GOP為100;8.實(shí)驗(yàn)用t264軟件為對(duì)比參考軟件(軟件下載地址為http:〃sourceforge.net/project/t264);9.實(shí)驗(yàn)采用的計(jì)算機(jī)配置為IntelP42.0GHz的CPU,512M內(nèi)存。在本實(shí)施例中，對(duì)6個(gè)視頻序列，分別為"mobile"、"football"、"foreman,"news"、"table"和"bus"進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比兩種方式的結(jié)果其中，一種是采用t264原來設(shè)置，即對(duì)全部宏塊模式進(jìn)行編碼，另一種是本發(fā)明提出的幀間模式選擇的方法進(jìn)行編碼。對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)和采用本發(fā)明的方法后，運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)間和編碼時(shí)間的改變。仿真分別使用四種閾值計(jì)算方式，分別為MVT，APT,HPT，AFT)進(jìn)行仿真，算法分別稱為TH—MVT，TH—APT,TH—HPT,TH—AFT。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，TH—APT算法中取-=75，TH—AFT算法中取w=0.75，效果較好，實(shí)際仿真中選取這兩個(gè)參數(shù)。通過該技術(shù)的運(yùn)用，在實(shí)驗(yàn)條件的PC機(jī)上，對(duì)以上六種CIF進(jìn)行軟件編碼可達(dá)平均20f/s的速度。并保持了一定的視頻質(zhì)量及壓縮率。實(shí)驗(yàn)分析發(fā)明提出的四種閾值的性能由TH—MVT方法在搜索時(shí)間和編碼時(shí)間的減少上性能一般，除運(yùn)動(dòng)較劇烈的football序列外，其搜索時(shí)間減少大都在38%以上，其編碼時(shí)間減少大都在26%以上，性能損失較小。TH—APT方法在搜索時(shí)間和編碼時(shí)間的減少上具有較好的性能，且對(duì)不同特征的序列其性能表現(xiàn)比較穩(wěn)定，其搜索時(shí)間減少大都在45%以上，其編碼時(shí)間減少大都在30%以上，值得一提的是，對(duì)于運(yùn)動(dòng)相對(duì)較劇烈的football序列，它有著比其它方法更好的時(shí)間節(jié)省性能。TH一HPT方法在搜索時(shí)間和編碼時(shí)間的減少上對(duì)于所有序列都是最差的，其搜索時(shí)間減少最低為7%左右，其編碼時(shí)間減少最低為5%左右，該方法視頻質(zhì)量較佳，性能損失較小。TH—AFT方法在搜索時(shí)間和編碼時(shí)間的減少上有最好的性能，除運(yùn)動(dòng)較劇烈的football序列外，其搜索時(shí)間減少大都在50%以上，其編碼時(shí)間減少大都在30%以上，但是其穩(wěn)定性稍遜于TH—HPT，對(duì)于運(yùn)動(dòng)較劇烈的football序列，表現(xiàn)不如TH一HPT，該方法視頻質(zhì)量較佳，性能損失很小。綜合考慮TH—MVT各個(gè)方面性能表現(xiàn)比較平庸；TH_HPT雖然有更小的誤判率，但是其搜索時(shí)間和編碼時(shí)間的節(jié)約很小，并不實(shí)用；TH—APT更適合于視頻運(yùn)動(dòng)較劇烈且對(duì)性能損失要求不很嚴(yán)格的情況，是四種方法中表現(xiàn)很平穩(wěn)的方法；TH一AFT方法取得的閾值在一般情況下具有最好的效果，但是對(duì)運(yùn)動(dòng)劇烈的序列表現(xiàn)不如TH一APT,它能使視頻在保持良好的性能的情況下有較大的編碼時(shí)間節(jié)省，是四種方法中針對(duì)一般序列的較好方法。權(quán)利要求1、一種基于幀間模式統(tǒng)計(jì)分類的H.264宏塊模式選擇方法，其特征在于，該方法是在計(jì)算機(jī)中依次按照下面步驟實(shí)現(xiàn)的步驟(1)，針對(duì)設(shè)定的視頻序列，在每一個(gè)連續(xù)幀開始編碼時(shí)，計(jì)算前一幀的幀間劃分模式所對(duì)應(yīng)的各種宏塊劃分模式下不同的率失真開銷值Jmode(16×16)在區(qū)間nk內(nèi)宏塊個(gè)數(shù)的分布曲線，再據(jù)此計(jì)算當(dāng)前幀的率失真開銷閾值T，其步驟如下步驟(1.1)，幀間模式的分類，把H.264的多種幀間模式分為兩類大模式BSM，包括16×16、16×以及8×16三種宏塊劃分模式；小模式SSM，包括8×8、8×4、4×8以及4×4四種宏塊劃分模式；步驟(1.2)，計(jì)算步驟(1.1)所述的前一幀內(nèi)各種宏塊劃分模式下不同的率失真開銷區(qū)間nk內(nèi)宏塊個(gè)數(shù)的分布，k＝0，1，…63，nk＝[k，k+1)對(duì)于大模式，區(qū)間nk內(nèi)的宏塊數(shù)NBSM為2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于幀間模式統(tǒng)計(jì)分類的H.264宏塊模式選擇方法，其特征在于，所述步驟(1.4)中按下述最小值閾值MVT法計(jì)算當(dāng)前幀的幀間模式選擇閾值取BSM曲線的最大值J16^M,取SSM曲線的最小值J16，，然后取兩者之中較小的一個(gè)作為閾值，閾值計(jì)算公式為r緣7^M/JV(a,xMAY(J16順)，a2xM/A^/16窗))，其中，^，a2e(O,l]為修正系數(shù)。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于幀間模式統(tǒng)計(jì)分類的H.264宏塊模式選擇方法，其特征在于，所述修正系數(shù)可取a,=l/2,a2=3/4。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于幀間模式統(tǒng)計(jì)分類的比264宏塊模式選擇方法，其特征在于，所述步驟(1.4)中按下述面積百分比閾值A(chǔ)PT法計(jì)算當(dāng)前幀的幀間模式選擇閾值面積百分比閾值法計(jì)算閾值的方法是，計(jì)算BSM曲線的總面積，取該總面積的yn/。的面積所對(duì)應(yīng)的J16作為閾值，閾值計(jì)算公式為T舒=fl簡(jiǎn)一1((/%)x臟a(aw))其中-e(0,100)為面積百分比因子。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于幀間模式統(tǒng)計(jì)分類的H.264宏塊模式選擇方法，其特征在于，所述面積百分比因子可取P-75。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于幀間模式統(tǒng)計(jì)分類的H.264宏塊模式選擇方法，其特征在于，所述步驟(1.4)中按下述最高點(diǎn)閾值法HPT法計(jì)算當(dāng)前幀的幀間模式選擇閾值最高點(diǎn)閾值法計(jì)算閾值的方法是，取BSM曲線中達(dá)到的最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的J16作為閾值，閾值計(jì)算公式為7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于幀間模式統(tǒng)計(jì)分類的H.264宏塊模式選擇方法，其特征在于，所述步驟(l.4)中按下述衰減因子閾值法AFT法計(jì)算當(dāng)前幀的幀間模式選擇閾值衰減因子閾值法計(jì)算閾值的方法是，取BSM曲線中達(dá)到的最高點(diǎn)，越過最高點(diǎn)后，取該高度的(l-w)高度所對(duì)應(yīng)的J16作為閾值，閾值計(jì)算公式為-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>'其中we(O，l)為衰減因子，取T,,>7^,,的值。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于幀間模式統(tǒng)計(jì)分類的H.264宏塊模式選擇方法，其特征在于，所述衰減因子可取^=0.75。全文摘要一種基于統(tǒng)計(jì)分類的H.264幀間模式選擇方法屬于視頻編碼
技術(shù)領(lǐng)域：
，其特征在于，包含如下步驟利用前一幀的基于幀間分類模式統(tǒng)計(jì)分類得到在各種宏塊劃分模式下不同的率失真開銷值區(qū)間內(nèi)宏塊分布曲線，再根據(jù)大模式還是小模式下的宏塊分布曲線按照本發(fā)明提出的4種不同方法計(jì)算當(dāng)前幀的率失真閾值；在對(duì)當(dāng)前幀每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼時(shí)，先計(jì)算16×16模式下的開銷值；若該開銷值小于所述閾值，則在大模式幀間分類下選擇宏塊劃分模式；否則，在大、小兩種模式下選擇，都需選擇最小開銷值所對(duì)應(yīng)的宏塊劃分模式作為所需選擇的劃分模式。本發(fā)明具有在基本保證視頻質(zhì)量的條件下，大大節(jié)省計(jì)算量的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)H04N7/26GK101179729SQ20071017997公開日2008年5月14日申請(qǐng)日期2007年12月20日優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日發(fā)明者盧六翮,薛永林,康趙申請(qǐng)人:清華大學(xué)