一種視頻質量的提高方法及其實現裝置的製作方法
2023-06-07 08:09:26
專利名稱：一種視頻質量的提高方法及其實現裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種視頻質量調整方法及裝置，尤其涉及視頻編碼領域中對視頻圖像宏塊模式的一種視頻質量提高方法及其實現裝置。
背景技術：
目前，在視頻編碼領域，視頻圖像的宏塊的模式決策是影響最終圖像質量的重要的算法部件，通用的算法都是基於峰值信噪比(簡稱PSNR)作為決策對象。PSNR對於評判普適的算法具有一定的效用，但是對於低碼率視頻通話的應用，單純通過提高PSNR的途徑並不能有效地提高視頻的質量。為此，在圖像宏塊的模式決策方面，尋找更好的調整方式以提高視頻質量，是本行業亟待解決的一個重要問題。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術這方面的缺陷，提出一種視頻質量的提高方法及其實現裝置，以解決低碼率下提高視頻圖像質量的問題。本發明視頻質量提高方法的目的，將通過以下技術方案得以實現一種視頻質量的提高方法，其特徵在於包括如下步驟Sl 統計代價函數；S11，通過運動估計模塊得到宏塊幀間模式及其代價函數，記為InterCost (mv， mode)，其中mv為宏塊的運動矢量，mode為宏塊的模式；S12，計算得到幀內16 X 16模式的代價函數，記為htral6xl6Cost (116)，116為幀內16X16模式的序號；S13，計算得到幀內4X4模式的代價函數，記為htra4x4COSt (Mx4)，14為幀內 4x4所有模式的序號；S2 碼率模式判斷步驟，若當前碼率/幀率大於61Λρs，則進入高碼率模式判決過程，若當前碼率/幀率小於等於61ApS，則計算模式權重處罰因子，記為Bsp = 4* λ ^SPCost (mode)，其中λ通常為常數，mode為該宏塊的幀間模式，並且進入低碼率模式判決過程；S3 高碼率模式判決過程比較 hterCost，Intral6xl6Cost, htra4x4Cost，判決模式決策結果為最小者所對應的模式；S4 低碼率模式判決過程比較 InterCost+Bsp，Intral6xl6Cost, Intra4x4Cost, 判決模式決策結果為最小者所對應的模式。進一步地，步驟S12中幀內16父16有四種模式，116為0，1，2，3 ；計算幀內16X16 宏塊每一種模式的代價函數，取其中最小的代價函數為幀內4X4模式的最小代價函數。進一步地，步驟S13中計算得到幀內4X4模式的最小代價函數的方法為將 16 X 16的宏塊分成16個4 X 4的塊，每個4 X 4塊為九種模式之一，I4x4為0_8中任一整數； 並計算得到4X4塊的最佳模式及代價函數，再將每個4X4塊的代價函數求和。
本發明視頻質量提高實現裝置的目的，將通過以下系統方案得以實現，其包括 第一計算單元，通過運動估計模塊得到宏塊幀間模式及其代價函數，記為InterCost (mv, mode)，其中mv為宏塊的運動矢量，mode為宏塊的模式；第二計算單元，用於計算得到幀內16X 16模式的代價函數，記為 Intral6xl6Cost(I16), 116 為幀內 16X16 模式的序號；第三計算單元，用於計算得到幀內4X4模式的代價函數，記為 Intra4x4Cost(I4x4)，I4x4為幀內4x4所有模式的序號；進一步地，碼率模式判斷模塊，用於在當前碼率/幀率大於eicbps時，進入高碼率模式判決過程，且在當前碼率/幀率小於等於61APS時，計算模式權重處罰因子，記為Bsp =4* λ ^ffiSPCost (mode)，其中λ通常為常數，mode為該宏塊的幀間模式，並且進入低碼率模式判決過程；高碼率模式判決模塊用於比較InterCost, Intral6xl6Cost, Intra4x4Cost中的最小者，判決模式決策結果為最小者所對應的模式；低碼率模式判決模塊用於比較 InterCost+Bsp, Intral6xl6Cost, Intra4x4Cost 中的最小者，判決模式決策結果為最小者所對應的模式。進一步地，幀內16X16有四種模式，116為0，1，2，3;所述第二計算單元用於計算幀內16X16宏塊每一種模式的代價函數，取其中最小的代價函數為幀內4X4模式的最小代價函數。進一步地，所述第三計算單元用於將16X16的宏塊分成16個4X4的塊，每個 4X4塊為九種模式之一，I4x4為0-8中任一整數；並計算得到4X4塊的最佳模式及代價函數，再將每個4X4塊的代價函數求和。對比目前視頻通信系統的視頻質量，應用本發明技術方案，能在高碼率條件下保持較高的圖像質量，且在低碼率條件下能有效消除拖影，主觀上提高了視頻質量。
圖1是本發明視頻質量提高方法的流程示意簡圖；圖2是本發明視頻質量提高實現裝置的模塊結構示意圖；圖3是本發明視頻質量提高方法的具體實施流程圖；圖4是圖3所示具體實施流程中幀內16X 16模式最佳模式的計算流程圖；圖5是圖3所示具體實施流程中幀內4X4模式最佳模式的計算流程圖；圖6是圖3所示具體實施流程中高碼率模式判決流程圖；圖7是圖3所示具體實施流程中低碼率模式判決流程圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。如圖1所述，本發明實施方式中，所述視頻質量的提高方法，包括步驟Sl 統計代價函數，即包括最優選幀間模式的代價函數、幀內16X16模式的代價函數和幀內4X4模式的代價函數。
Sll,通過運動估計模塊得到最好的宏塊幀間模式及其代價函數，記為 InterCost (mv, mod e)，其中mv為宏塊的運動矢量，mode為宏塊的模式，可能為16X16， 16X8，8X16，8X4，4X8 等。S12，計算得到幀內16X16模式的代價函數，記為Intral6xl6Cost(I16)，116為幀內16X16模式的序號。S13，計算得到幀內4X4模式的代價函數，記為htra4x4COSt (Mx4)，14為幀內 4x4所有模式的序號。BSP計算，計算模式權重處罰因子，記為Bsp = 4* λ祁SPCost (mode)，其中λ通常為常數，mode為該宏塊的幀間模式。S2:碼率模式判斷步驟，若當前碼率/幀率大於一標準值，則進入高碼率模式判決過程，若當前碼率/幀率小於等於標準值，則進入低碼率模式判決過程；S3 高碼率模式判決過程比較 hterCost，Intral6xl6Cost, htra4x4Cost，判決模式決策結果為最小者所對應的模式；S4 低碼率模式判決過程比較 InterCost+Bsp，Intral6xl6Cost, Intra4x4Cost, 判決模式決策結果為最小者所對應的模式。如圖2所示，本發明實施方式中，所述提高視頻質量的實現裝置，包括第一計算單元，通過運動估計模塊得到宏塊幀間模式及其代價函數，記為InterCost (mv，mode)，其中 mv為宏塊的運動矢量，mode為宏塊的模式。第二計算單元，用於計算得到幀內16X 16模式的代價函數，記為 Intral6xl6Cost(I16), 116 為幀內 16X16 模式的序號。第三計算單元，用於計算得到幀內4X4模式的代價函數，記為 Intra4x4Cost(I4x4)，14為幀內4x4所有模式的序號。碼率模式判斷模塊，用於在當前碼率/幀率大於一標準值時，進入高碼率模式判決過程，且在當前碼率/幀率小於等於標準值時，計算模式權重處罰因子，記為Bsp = 4* λ ^SPCost (mode)，其中λ通常為常數，mode為該宏塊的幀間模式，並且進入低碼率模式判決過程。高碼率模式判決模塊用於比較InterCost, Intral6xl6Cost, Intra4x4Cost中的最小者，判決模式決策結果為最小者所對應的模式。低碼率模式判決模塊用於比較 InterCost+Bsp, Intral6xl6Cost, Intra4x4Cost 中的最小者，判決模式決策結果為最小者所對應的模式。優選的，幀內16X16有四種模式，116為0，1，2，3 ；該第二計算單元用於計算幀內 16X16宏塊每一種模式的代價函數，取其中最小的代價函數為幀內4X4模式的最小代價函數。此外，該第三計算單元用於將16X16的宏塊分成16個4X4的塊，每個4X4塊為九種模式之一，I4x4為0-8中任一整數；並計算得到4X4塊的最佳模式及代價函數，再將每個 4X4塊的代價函數求和。上述該些模塊的有機組合，在視頻編碼領域開拓了新的應用前景，能有效提高視頻低碼率條件下的圖像質量。如圖3至圖7所示，本發明視頻質量提高方法的具體實施流程圖及其高、低碼率模式判決流程圖。以下依據該些附圖，進一步詳述本發明視頻質量的提高方法是如何實現的。
1、計算幀間模式的代價函數。通常情況下，在進行編碼之前，要進行運動估計，運動估計技術利用前後兩幀的象素運動軌跡來進行運動參數的估計，以實現用上一幀圖象的信息來預測和表達當前幀圖象，去除時間域上的冗餘。
權利要求
1.一種視頻質量的提高方法，其特徵在於包括如下步驟51統計代價函數，S11，通過運動估計模塊得到宏塊幀間模式及其代價函數，記為InterCost (mv，mode), 其中mv為宏塊的運動矢量，mode為宏塊的模式，S12，計算得到幀內16 X 16模式的最小代價函數，記為Intral6xl6Cost (116)，116為幀內16X16模式的序號，S13，計算得到幀內4X4模式的最小代價函數，記為Intra4x4Cost(I4x4), 14為幀內 4x4所有模式的序號；52碼率模式判斷步驟，若當前碼率/幀率大於61ApS，則進入高碼率模式判決過程，若當前碼率/幀率小於等於61ApS，則計算模式權重處罰因子，記為Bsp = 4* λ ^SPCost (mode)，其中λ通常為常數，mode為該宏塊的幀間模式，並且進入低碼率模式判決過程；53高碼率模式判決過程比較InterCost, Intral6xl6Cost, htra4x4Cost，判決模式決策結果為最小者所對應的模式；54低碼率模式判決過程比較 InterCost+Bsp, Intral6xl6Cost, htra4x4Cost，判決模式決策結果為最小者所對應的模式。
2.根據權利要求1所述的一種視頻質量的提高方法，其特徵在於步驟S12中幀內 16X16有四種模式，116為0，1，2，3 ；計算幀內16X 16宏塊每一種模式的代價函數，取其中最小的代價函數為幀內4X4模式的最小代價函數。
3.根據權利要求1所述的一種視頻質量的提高方法，其特徵在於步驟S13中計算得到幀內4X4模式的最小代價函數的方法為將16X16的宏塊分成16個4X4的塊，每個 4X4塊為九種模式之一，I4x4為0-8中任一整數；並計算得到4X4塊的最佳模式及代價函數，再將每個4X4塊的代價函數求和。
4.一種視頻質量提高的實現裝置，其特徵在於包括第一計算單元，通過運動估計模塊得到宏塊幀間模式及其代價函數，記為 InterCost (mv, mod e)，其中mv為宏塊的運動矢量，mode為宏塊的模式，第二計算單元，用於計算得到幀內16X 16模式的代價函數，記為 Intral6xl6Cost(I16), 116 為幀內 16X16 模式的序號，第三計算單元，用於計算得到幀內4X4模式的代價函數，記為htrMMCosta^^， 14為幀內4x4所有模式的序號；碼率模式判斷模塊，用於在當前碼率/幀率大於61ApS時，進入高碼率模式判決過程，且在當前碼率/幀率小於等於61ApS時，計算模式權重處罰因子，記為Bsp = 4* λ ^SPCost (mode)，其中λ通常為常數，mode為該宏塊的幀間模式，並且進入低碼率模式判決過程；高碼率模式判決模塊用於比較hterCost，Intral6xl6Cost, Intra4x4Cost中的最小者，判決模式決策結果為最小者所對應的模式；低碼率模式判決模塊用於比較InterCost+Bsp, Intral6xl6Cost, Intra4x4Cost中的最小者，判決模式決策結果為最小者所對應的模式。
5.根據權利要求4所述的一種視頻質量提高的實現裝置，其特徵在於幀內16X16有四種模式，116為0，1，2，3 ；所述第二計算單元用於計算幀內16X16宏塊每一種模式的代價函數，取其中最小的代價函數為幀內4X4模式的最小代價函數。
6.根據權利要求4所述的一種視頻質量提高的實現裝置，其特徵在於所述第三計算單元用於將16X16的宏塊分成16個4X4的塊，每個4X4塊為九種模式之一，I4x4為0_8 中任一整數；並計算得到4X4塊的最佳模式及代價函數，再將每個4X4塊的代價函數求和。
全文摘要
本發明揭示了一種視頻質量的提高方法及其實現裝置，其實施通過統計得到幀間模式的代價函數，兩種幀內模式的代價函數，，再根據當前碼率選擇進入高碼率模式判決過程，或者計算模式權重處罰因子，並且進入低碼率模式判決過程；高碼率模式下，比較三個代價函數，判決模式決策結果為最小者所對應的模式；低碼率模式下，比較與另兩個代價函數，判決模式決策結果為最小者所對應的模式。應用本發明技術方案，能在高碼率條件下保持較高的圖像質量，且在低碼率條件下有效消除拖影，主觀上提高了視頻質量。
文檔編號H04N7/26GK102438146SQ20111039859
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者匡先鋒 申請人:蘇州希圖視鼎微電子有限公司