一種視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法

2023-07-26 02:28:56 1

專利名稱：一種視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法
技術領域：
本發明屬於視頻編碼方法，具體涉及視頻轉碼方法，特別是一種視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法。
背景技術：
將已壓縮的視頻數據從一種形式轉換為另一種視頻數據形式的操作叫做視頻轉碼。由於新一代視頻編碼標準如H.264、AVS均支持多種幀內模式(如AVS支持Vertical、Horizontal、DC、Down-left、Down-right等5種幀內模式)，而最優幀內模式的選擇需要通過高複雜度的率失真優化來進行計算比較，因此在面向新一代視頻編碼標準的視頻轉碼中，幀內模式的快速選擇對於降低計算複雜度，實現實時的視頻轉碼具有重要意義。
在目前已有的方法中，《H.Kalva，et al.Complexity Reduction ToolsforMPEG-2 to H.264 Video Transcoding.WSEAS Transactionson InformationScience and Applications，Vol.2，Issue 3，March 2005，pp.295-300》利用輸入視頻流的DCT係數來估計紋理方向，再根據方向進行幀內模式的選擇。但是這種方法使得視頻轉碼效率有比較明顯的下降。而《Jafari，M.，Kasaei，S.An EfficientIntra Prediction Mode Decision Algorithm for H.263 To H.264 Transcoding，Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Computer System andApplication，March 2006，pp.1082-1089》提出的方法，利用輸入的H.263視頻流的幀內模式(DC、水平、垂直)來選擇輸出的H.264視頻流的幀內模式。但是這種方法只適用於輸入視頻流支持多種幀內模式的視頻轉碼，對於輸入視頻流不支持多種幀內模式的視頻轉碼，如MPEG-2到AVS的轉碼則不適用。

發明內容
本發明的目的是提供一種視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法。
本發明的技術方案是一種視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法，包括以下步驟(1)將當前塊的DCT係數分為垂直、水平、對角三個能量區域，分別根據下列三式計算各區域的能量和F1，F2，F3F1=v=17F(0,v)]]>F2=u=17F(u,0)]]>F3=u=12F(u,1)+u=13F(u,2)+u=23F(u,3)]]>其中F(u，v)表示當前塊中(u，v)坐標處的DCT係數絕對值；(2)根據下列兩式計算能量區域之間的夾角α和βtgα＝(F2+1)/(F1+1)tgβ＝(F3+1)/(Fi-F3+-1)其中Fi為F1，F2中較大的一個；(3)如果β＞67.5°，則Down-left模式為候選幀內模式，並轉入(7)；否則轉入(4)；(4)如果α＜18°，則Horizontal模式為候選幀內模式，並轉入(8)；如果α＞72°則Vertical模式為候選幀內模式，並轉入(8)；否則轉入(5)；(5)根據下列三式分別計算垂直、水平、對角方向的DC係數差值DC0，DC1，DC2DC0＝|F(0，0)-Fver(0，0)|DC1＝|F(0，0)-Fhor(0，0)|DC2＝|F(0，0)-(Fhor(0，0)+Fver(0，0))/2|其中Fver(0，0)和Fhor(0，0)分別表示垂直方向和水平方向預測塊的DC係數；
(6)比較DC0，DC1，DC2的大小，如果DC0最小，則Vertical模式為候選幀內模式；如果DC1最小，則Horizontal模式為候選幀內模式；如果DC2最小，則DC模式為候選幀內模式；然後轉入(7)；(7)如果18°＜α＜36°，則Vertical模式為候選幀內模式；如果54°＜α＜72°，則Horizontal模式為候選幀內模式；然後轉入(8)；(8)從候選幀內模式和DC模式中利用率失真優化技術選擇最優的幀內模式。
本發明與已有技術相對照，效果是積極且明顯的本發明將當前塊的DCT係數分為垂直、水平、對角三個能量區域，根據能量區域之間的夾角和DC係數的差值來選擇幀內模式，顯著降低了視頻轉碼的計算複雜度，而轉碼效率則基本保持不變。
具體實施例方式
以下為本發明實施例的具體步驟，此實施例進行的是MPEG-2到AVS的視頻轉碼，測試的視頻序列為basketball，解析度為720×576，輸入為幀率25幀/秒、量化係數16的100幀MPEG-2視頻流，輸出為幀率25幀/秒、量化係數28的100幀AVS視頻流，視頻流的全部為I幀(1)假設當前塊為第1幀的第254個宏塊的第1個塊，分別根據下列三式計算各區域的能量和F1，F2，F3，分別為131，0，17F1=v=17F(0,v)]]>F2=u=17F(u,0)]]>F3=u=12F(u,1)+u=13F(u,2)+u=23F(u,3)]]>(2)根據下列兩式計算能量區域之間的夾角α和β，分別為0°和6.1°
tgα＝(F2+1)/(F1+1)tgβ＝(F3+1)/(Fi-F3+-1)(3)因為β＜67.5°，所以轉入(4)；(4)如果α＜18°，則Horizontal模式為候選幀內模式，並轉入(8)；(5)根據下列三式分別計算垂直、水平、對角方向的DC係數差值DC0，DC1，DC2DC0＝|F(0，0)-Fver(0，0)|DC1＝|F(0，0)-Fhor(0，0)|DC2＝|F(0，0)-(Fhor(0，0)+Fver(0，0))/2|如果Fver(0，0)和Fhor(0，0)分別表示垂直方向和水平方向預測塊的DC係數；(6)比較DC0，DC1，DC2的大小，如果DC0最小，則Vertical模式為候選幀內模式；如果DC1最小，則Horizontal模式為候選幀內模式；如果DC2最小，則DC模式為候選幀內模式；然後轉入(7)；(7)如果18°＜α＜36°，則Vertical模式為候選幀內模式；如果54°＜α＜72°，則Horizontal模式為候選幀內模式；然後轉入(8)；(8)從候選幀內模式Horizontal模式和DC模式中利用率失真優化技術選擇最優的幀內模式。
權利要求
1.一種視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法，其特徵在於包括以下步驟(1)將當前塊的DCT係數分為垂直、水平、對角三個能量區域，分別根據下列三式計算各區域的能量和F1，F2，F3F1=v=17F(0,v)]]>F2=u=17F(u,0)]]>F3=u=12F(u,1)+u=13F(u,2)+u=23F(u,3)]]>其中F(u，v)表示當前塊中(u，v)坐標處的DCT係數絕對值；(2)根據下列兩式計算能量區域之間的夾角α和βtgα＝(F2+1)/(F1+1)tgβ＝(F3+1)/(Ft-F3+-1)其中Ft為F1，F2中較大的一個；(3)如果β＞T1，則Down-left模式為候選幀內模式，並轉入(7)；否則轉入(4)；(4)如果α＜T2，則Horizontal模式為候選幀內模式，並轉入(8)；如果α＞T3，則Vertical模式為候選幀內模式，並轉入(8)；否則轉入(5)；(5)根據下列三式分別計算垂直、水平、對角方向的DC係數差值DC0，DC1，DC2DC0＝|F(0，0)-Fver(0，0)|DC1＝|F(0，0)-Fhor(0，0)|DC2＝|F(0，0)-(Fhor(0，0)+Fver(0，0))/2|其中Fver(0，0)和Fhor(0，0)分別表示垂直方向和水平方向預測塊的DC係數；(6)比較DC0，DC1，DC2的大小，如果DC0最小，則Vertical模式為候選幀內模式；如果DC1最小，則Horizontal模式為候選幀內模式；如果DC2最小，則DC模式為候選幀內模式；然後轉入(7)；(7)如果T2＜α＜T4，則Vertical模式為候選幀內模式；如果T5＜α＜T3，則Horizontal模式為候選幀內模式；然後轉入(8)；(8)從候選幀內模式和DC模式中利用率失真優化技術選擇最優的幀內模式。
2.根據權利要求1所述的視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法，其特徵在於步驟(3)中閾值T1的值為67.5°。
3.根據權利要求1所述的視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法，其特徵在於步驟(4)和(7)中閾值T2的值為18°。
4.根據權利要求1所述的視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法，其特徵在於步驟(4)和(7)中閾值T3的值為72°。
5.根據權利要求1所述的視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法，其特徵在於步驟(7)中閾值T4的值為36°。
6.根據權利要求1所述的視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法，其特徵在於步驟(7)中閾值T5的值為54°。
全文摘要
一種視頻轉碼中幀內模式的快速選擇方法，將當前塊的DCT係數分為垂直、水平、對角三個能量區域，根據能量區域之間的夾角和DC係數的差值來選擇幀內模式，顯著降低了視頻轉碼的計算複雜度，而轉碼效率則基本保持不變。
文檔編號H04N7/50GK101031084SQ20071005173
公開日2007年9月5日 申請日期2007年3月26日 優先權日2007年3月26日
發明者胡瑞敏, 韓鎮, 朱立, 張新晨, 劉瓊 申請人:武漢大學