專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于色度分量幅度的yuv444轉(zhuǎn)yuv420的視頻格式轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻信息處理領(lǐng)域，具體涉及一種YUV444視頻格式轉(zhuǎn)換為YUV420視頻格式的轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)(HVS)對(duì)亮度比色度更敏感，因此可以在保持亮度信息的分辨率的條件下，適度降低色度信息的分辨率，以減少視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，同時(shí)保持人眼對(duì)視頻畫(huà)面的視覺(jué)感受。YUV444視頻格式中，Y、U、V三個(gè)分量具有同樣的水平和垂直分辨率，每一個(gè)像素位置，都有Y、U、V分量，即每4個(gè)亮度分量都有相對(duì)應(yīng)的4個(gè)U色度分量和4個(gè)V色度分 量。YUV420視頻格式中，在水平和垂直分辨率方面，U分量和V分量均是Y分量的一半。因此，YUV444格式轉(zhuǎn)為YUV420格式的過(guò)程中，色度分量是由YUV444格式的每個(gè)2x2色度分量數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)換為YUV420格式的I個(gè)色度分量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)水平方向和垂直方向的二分之一縮小轉(zhuǎn)換(見(jiàn) Iain E. G. Richardson. Video Codec Design. John Wiley & Sons Ltd. 2002 ；又見(jiàn) Iain E. G. Ri char don. H. 264and MPEG_4Video Compression Video Coding for NextGeneration Multimedia. Wiley Press.2003)。雖然YUV420視頻格式的色度信息少，卻對(duì)人眼的色度感覺(jué)而言，這種格式的視覺(jué)效果與其他視頻格式接近，且由于色度信息更少，其整體視頻數(shù)據(jù)量較少，因此YUV420視頻格式適合用于數(shù)字視頻編碼(見(jiàn)Mahammed Ghanbari. Standard Codecs: ImageCompression to Advanced Video Coding. Institution of Electrical Engineers,2003 ;又見(jiàn) ITU-T andlSO/IEC JTC1, Advanced video coding for generic audiovisualservices, S卩“面向音視頻服務(wù)的高級(jí)視頻編碼”，ITU-T Recommendation H. 264 and ISO/IEC14496(MPEG-4AVC)，2010)，被廣泛應(yīng)用于數(shù)字電視、會(huì)議電視、DVD等領(lǐng)域。數(shù)字視頻數(shù)據(jù)采集的格式常用的有RGB格式，在進(jìn)行數(shù)字視頻編碼前，一般先將RGB格式轉(zhuǎn)為YUV444格式，即每個(gè)像素點(diǎn)R、G、B三個(gè)分量轉(zhuǎn)成Y、U、V三個(gè)分量(見(jiàn)KeithJack. Video Demystified A Handbook for the Digital Engineer. LLH TechnologyPublishing, 2001),再將YUV444格式轉(zhuǎn)換為適合數(shù)字視頻編碼的YUV420格式。常用的YUV444格式轉(zhuǎn)YUV420格式的轉(zhuǎn)換方法主要有兩種，一種是從每個(gè)2x2色度分量數(shù)據(jù)塊中的4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)中直接抽取I個(gè)色度分量數(shù)據(jù)的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)YUV444格式到Y(jié)UV420格式的轉(zhuǎn)換，另一種是計(jì)算每個(gè)2x2色度數(shù)據(jù)塊中的4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)的平均值的方法，得到對(duì)應(yīng)的I個(gè)色度分量數(shù)據(jù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)YUV444格式到Y(jié)UV420格式的轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)有常用的直接抽取和直接取平均值的YUV444轉(zhuǎn)YUV420的方法雖然計(jì)算量低，但在色度變化顯著的場(chǎng)景會(huì)出現(xiàn)較明顯的色度信息損失(表現(xiàn)為轉(zhuǎn)換后的色度特征較原始色度特征偏差明顯)，不能滿足對(duì)色度效果要求較高的視頻應(yīng)用場(chǎng)合，比如雷達(dá)視頻存儲(chǔ)、電腦桌面視頻存儲(chǔ)和醫(yī)學(xué)視頻存儲(chǔ)等對(duì)單個(gè)像素點(diǎn)或線的色度效果要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有YUV444轉(zhuǎn)YUV420的視頻格式轉(zhuǎn)換方法存在色度信息損失較多的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種YUV444格式轉(zhuǎn)換為YUV420格式的方法，能保持轉(zhuǎn)換后YUV420格式的視頻具有良好的色度視覺(jué)效果。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為一種基于色度分量幅度的YUV444轉(zhuǎn)YUV420的視頻格式轉(zhuǎn)換方法，所述轉(zhuǎn)換方法包括以下步驟(I)輸入一幀待轉(zhuǎn)換YUV444視頻格式數(shù)據(jù)；(2)取出一個(gè)未轉(zhuǎn)換的2x2色度分量數(shù)據(jù)塊，C:、C2、C3和C4表示當(dāng)前2x2色度分量數(shù)據(jù)塊按從上到下且從左到右順序排列的4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)，即C1是2x2色度分量數(shù)據(jù)塊的左上角的色度分量數(shù)據(jù)，C2是2x2色度分量數(shù)據(jù)塊的右上角的色度分量數(shù)據(jù)，C3是2x2·色度分量數(shù)據(jù)塊的左下角的色度分量數(shù)據(jù)，C4是2x2色度分量數(shù)據(jù)塊的右下角的色度分量數(shù)據(jù)，所述的2x2色度分量數(shù)據(jù)塊是色度U分量類(lèi)型的2x2數(shù)據(jù)塊或色度V分量類(lèi)型的2x2數(shù)據(jù)塊；(3)把步驟(2)中取出的4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)各自減去128后取絕對(duì)值，即得到Cr128|、|C2-128|、|C3-128和C4_128 |，將它們作為對(duì)應(yīng)色度分量數(shù)據(jù)的色度分量幅度，
再根據(jù)這4個(gè)色度分量幅度大小對(duì)4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)進(jìn)行從大到小的排序；用S1, S2, S3和S4表示經(jīng)過(guò)色度分量幅度從大到小排序之后，與色度分量幅度相對(duì)應(yīng)的色度分量數(shù)據(jù)，即S1表示與Q-128MC2-128MC3-128和C4_128中的最大值對(duì)應(yīng)的色度分量數(shù)據(jù)，S4表示與|(^-128|、|(2-128|、|03-128|和|C4-128|中的最小值對(duì)應(yīng)的色度分量數(shù)據(jù)；如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上色分量數(shù)據(jù)的色度分量幅度相等，則按先上方優(yōu)先，再左方優(yōu)先的順序進(jìn)行排序，即保持步驟(2)中的色度分量數(shù)據(jù)順序；(4)為步驟(3)中得到的經(jīng)色度分量幅度排序的色度分量數(shù)據(jù)Si、S2、S3和S4分別計(jì)算歸一化權(quán)重值Wp w2、W3和《4，接著根據(jù)權(quán)重值對(duì)Si、S2, S3和S4進(jìn)行加權(quán)平均，從而得到當(dāng)前2x2色度分量塊YUV444格式轉(zhuǎn)換為YUV420格式對(duì)應(yīng)的一個(gè)色度分量數(shù)據(jù)CT。當(dāng)前2x2塊色度分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過(guò)程具體如下(a)首先按式⑴分別計(jì)算Sp S2, S3和S4對(duì)應(yīng)的色度分量權(quán)重因子&1、a2、a3和
「 n 128+1-128 L/T、a, =-—--"'a,(I)
12561式⑴中，i取1、2、3和4，a i是權(quán)重系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其值選取須滿足公式(II)
r n IIIII— > a. > — > Cf.、> — > a, > — > a, > —(Il)
L 」2 , 3 z 4 .，6 , 8V /(b)然后根據(jù)式(III)分別計(jì)算Sp S2、S3和S4對(duì)應(yīng)的色度分量歸一化權(quán)重值Wl、
W2 > W3 和 W4 :wi =-~7~(HI)
Q1+Q2+ a' + a4式(III)中，i取 1、2、3 和 4 ;(c)最后根據(jù)式(IV)加權(quán)求和得到當(dāng)前2x2塊YUV444格式轉(zhuǎn)換為YUV420格式后的色度分量數(shù)據(jù)Ct
權(quán)利要求
1.一種基于色度分量幅度的YUV444轉(zhuǎn)YUV420的視頻格式轉(zhuǎn)換方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)換方法包括以下步驟 (1)輸入一幀待轉(zhuǎn)換YUV444視頻格式數(shù)據(jù)； (2)取出一個(gè)未轉(zhuǎn)換的2x2色度分量數(shù)據(jù)塊，Q、C2、C3和C4表示當(dāng)前2x2色度分量數(shù)據(jù)塊按從上到下且從左到右順序排列的4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)，即C1是2x2色度分量數(shù)據(jù)塊的左上角的色度分量數(shù)據(jù)，C2是2x2色度分量數(shù)據(jù)塊的右上角的色度分量數(shù)據(jù)，C3是2x2色度分量數(shù)據(jù)塊的左下角的色度分量數(shù)據(jù)，C4是2x2色度分量數(shù)據(jù)塊的右下角的色度分量數(shù)據(jù)，所述的2x2色度分量數(shù)據(jù)塊是色度U分量類(lèi)型的2x2數(shù)據(jù)塊或色度V分量類(lèi)型的2x2數(shù)據(jù)塊； (3)把步驟(2)中取出的4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)各自減去128后取絕對(duì)值，即得到|Crl28|、C2-128 I、I C3-128 I和I C4-128 |，將它們作為對(duì)應(yīng)色度分量數(shù)據(jù)的色度分量幅度，再根據(jù)這4個(gè)色度分量幅度大小對(duì)4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)進(jìn)行從大到小的排序；用Sp S2, S3和S4表示經(jīng)過(guò)色度分量幅度從大到小排序之后，與色度分量幅度相對(duì)應(yīng)的色度分量數(shù)據(jù)，即S1表示與C「128|、C2-128|、|C3-128|和C4_128中的最大值對(duì)應(yīng)的色度分量數(shù)據(jù)，S4表示與C「128|、C2-128|、|C3-128|和C4_128中的最小值對(duì)應(yīng)的色度分量數(shù)據(jù)；如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上色度分量數(shù)據(jù)的色度分量幅度相等，則按先上方優(yōu)先，再左方優(yōu)先的順序進(jìn)行排序，即保持步驟(2)中的色度分量數(shù)據(jù)順序； (4)為步驟(3)中得到的經(jīng)色度分量幅度排序的色度分量數(shù)據(jù)^^”^和S4分別計(jì)算歸一化權(quán)重值Wp w2、W3和《4，接著根據(jù)權(quán)重值對(duì)Sp S2, S3和S4進(jìn)行加權(quán)平均，從而得到當(dāng)前2x2色度分量塊YUV444格式轉(zhuǎn)換為YUV420格式對(duì)應(yīng)的一個(gè)色度分量數(shù)據(jù)CT，當(dāng)前2x2塊色度分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過(guò)程具體如下 (a)首先按式⑴分別計(jì)算SpS2, S3和S4對(duì)應(yīng)的色度分量權(quán)重因子&1、a2、a3和a4
全文摘要
一種基于色度分量幅度的YUV444轉(zhuǎn)YUV420的視頻格式轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟(1)輸入一幀待轉(zhuǎn)換YUV444視頻格式數(shù)據(jù)；(2)取出一個(gè)未轉(zhuǎn)換的2x2色度分量數(shù)據(jù)塊；(3)把步驟(2)中取出的4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)各自減去128后取絕對(duì)值，得到對(duì)應(yīng)的色度分量幅度，再根據(jù)色度分量幅度大小對(duì)4個(gè)色度分量數(shù)據(jù)進(jìn)行從大到小的排序；(4)計(jì)算歸一化的權(quán)重值，加權(quán)平均得到一個(gè)色度分量數(shù)據(jù)；(5)重復(fù)步驟(2)-(4)，直至當(dāng)前幀所有的2x2色度分量數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)換完畢；(6)將所有亮度分量數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換后的色度分量數(shù)據(jù)組合為YUV420格式視頻數(shù)據(jù)。本發(fā)明能使YUV420格式視頻具有良好的色度視覺(jué)效果。
文檔編號(hào)H04N11/04GK102801988SQ201210254378
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者朱威, 王則浪, 陳朋, 鄭雅羽, 汪磊, 俞立 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)