CN101039418A - 一种视频转码中帧间模式的快速选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频转码中帧间模式的快速选择方法，其方法是：首先，根据当前宏块中各个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值，分别计算当前宏块的系数平均值和系数方差；其次，通过系数平均值和系数方差与阈值的比较，初步判断帧间编码模式；然后，根据当前宏块中各个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值，分别计算当前宏块中四个块的加权系数值；最后，通过加权系数值与系数平均值的比较以及块在当前宏块中所处的位置，来判断最终的帧间编码模式。本发明充分利用视频转码中已编码的输入视频流的特征信息，如系数平均值、系数方差、加权系数值，显著降低了视频转码的计算复杂度，而转码效率则基本保持不变。

Description

一种视频转码中帧间模式的快速选择方法

技术领域

本发明涉及视频编码领域，特别是涉及视频转码中的一种快速选择方法。

背景技术

将已压缩的视频数据从一种形式转换为另一种视频数据形式的操作叫做视频转码。由于新一代视频编码标准如H.264、AVS均支持多种帧间模式(如H.264支持16×16、16×8、8×16、8×8、8×4、4×8、4×4等7种帧间模式，AVS支持16×16、16×8、8×16、8×8等4种帧间模式)，而最优帧间模式的选择需要通过高复杂度的率失真优化来进行计算比较，因此在面向新一代视频编码标准的视频转码中，帧间模式的快速选择对于降低计算复杂度，实现实时的视频转码具有重要意义。

在目前已有的方法中，参考文献1提出了一种从上到下(从16×16到4×4)的帧间模式选择方法。在该方法中，如果某一种帧间模式在已进行计算比较的所有模式中不是最优的，那么在这种帧间模式之下的其他帧间模式也被认为不是最优的，因此也就不再进行计算比较，从而降低了计算复杂度。而在参考文献2提出的方法中，当前帧已编码宏块的失真、模式、差分值等信息被用来辅助帧间模式的选择。但是这两种方法均没有充分利用视频转码中已编码的输入视频流的特征信息，因此计算复杂度虽然有所降低但仍然难以满足实时转码的要求，而转码的效率也有明显降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种视频转码中帧间模式的快速选择方法，该方法能够充分利用视频转码中已编码的输入视频流的特征信息，并且计算复杂度较低。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：首先，根据当前宏块中各个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值，分别计算当前宏块的系数平均值和系数方差；其次，通过系数平均值和系数方差与阈值的比较，初步判断帧间编码模式；然后，根据当前宏块中各个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值，分别计算当前宏块中四个块的加权系数值；最后，通过加权系数值与系数平均值的比较以及块在当前宏块中所处的位置，来判断最终的帧间编码模式。

本发明与已有技术相比较，效果是积极且明显的：能够充分利用视频转码中已编码的输入视频流的特征信息，如系数平均值、系数方差、加权系数值，显著降低了视频转码的计算复杂度，而转码效率则基本保持不变。

附图说明

图1为本发明的HORSERIDING测试序列的仿真实验结果图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

实施例：以下为本发明实施例的具体步骤，此实施例进行的是MPEG-2到AVS的视频转码

(1)根据下列两式分别计算当前宏块的系数平均值Avg和系数方差Var：

$\frac{1}{4}\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{DC}{T}_i\·A_i/\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i)---\left(a\right)$

$\mathrm{Var}=\frac{1}{4}\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{DC}{T}_i\·A_i/\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i-\mathrm{Avg})}^2---\left(b\right)$

其中DCT_i和A_i分别表示的是当前宏块中第i个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值DCT_i由输入压缩视频流解码后对非零DCT系数个数直接统计得到，A_i通过对非零DCT系数的绝对值求算术平均值得到，其中i为0，1，2，3，分别表示宏块中左上、右上、左下、右下位置的块；

(2)如果Var＞T₁，则转入步骤(4)，否则转入步骤(3)，其中T₁为方差阈值，推荐值为2.5；

(3)如果Avg＞T₂，则利用率失真优化技术进行帧间模式的选择，否则帧间模式为16×16，其中T₂为平均值阈值，推荐值为3.25；

(4)根据下式分别计算当前宏块中四个块的加权系数值F_i：

$F_i=\mathrm{DC}{T}_i\·A_i/\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i---\left(c\right)$

(5)将当前宏块中四个块的加权系数值F_i按照升序排列，记为E₁＜E₂＜E₃＜E₄；

(6)如果E₃＜Avg，那么帧间模式将在16×8、8×16中利用率失真优化技术进行选择，否则转入步骤(7)；

(7)如果E₂＞Avg，那么帧间模式为8×8，否则转入步骤(8)；

(8)如果E₁和E₂所对应的两个块在当前宏块中处于对角位置，那么帧间模式为8×8，否则转入步骤(9)；

(9)如果E₁和E₂所对应的两个块在当前宏块中水平相邻，那么帧间模式将在8×8、8×16中利用率失真优化技术进行选择，否则帧间模式将在8×8、16×8中利用率失真优化技术进行选择。

实现效果：在MPEG-2到AVS视频转码的实施例中，采用本发明的方法对HORSERIDING测试序列进行了编码测试。实验结果表明，本发明的方法与原有的率失真优化选择方法相比，计算复杂度降低了约25％，而编码效率如图1所示，几乎保持不变。

参考文献

1.Zhi Zhou，et al.“Motion information and coding mode reuse for MPEG-2 to H.264transcoding”，IEEE International Symposium on Circuits and Systems，23-26May 2005Page(s)：1230-1233 Vol.2.

2.Xiaoan Lu，et al，Fast mode decision and motion estimation for H.264 witha focus on MPEG-2/H.264 transcoding.IEEE International Symposium on Circuits andSystems，23-26 May 2005 Page(s)：1246-1249 Vol.2.

Claims (6)

1.一种视频转码中帧间模式的快速选择方法，其特征在于：首先，根据当前宏块中各个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值，分别计算当前宏块的系数平均值和系数方差；其次，通过系数平均值和系数方差与阈值的比较，初步判断帧间编码模式；然后，根据当前宏块中各个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值，分别计算当前宏块中四个块的加权系数值；最后，通过加权系数值与系数平均值的比较以及块在当前宏块中所处的位置，来判断最终的帧间编码模式。

2.根据权利要求1所述的视频转码中帧间模式的快速选择方法，其特征在于采用包括以下步骤的方法：

(1)在已压缩的视频数据中，根据当前宏块中各个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值，分别计算当前宏块的系数平均值和系数方差；

(2)如果所得系数方差大于方差阈值，则转入步骤(4)，否则转入步骤(3)；

(3)如果所得系数平均值大于平均值阈值，则利用率失真优化技术进行帧间模式的选择，否则帧间模式为16×16；

(4)根据当前宏块中各个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值，分别计算当前宏块中左上、右上、左下、右下位置的四个块的加权系数值；

(5)将当前宏块中四个块的加权系数值按照升序排列；

(6)按照升序排列的加权系数值中，如果第3个加权系数值小于系数平均值，那么帧间模式将在16×8、8×16中利用率失真优化技术进行选择，否则转入步骤(7)；

(7)按照升序排列的加权系数值中，如果第2个加权系数值大于系数平均值，那么帧间模式为8×8，否则转入步骤(8)；

(8)按照升序排列的加权系数值中，如果第1和第2个加权系数值所对应的两个块在当前宏块中处于对角位置，那么帧间模式为8×8，否则转入步骤(9)；

(9)如果第1和第2个加权系数值所对应的两个块在当前宏块中水平相邻，那么帧间模式将在8×8、8×16中利用率失真优化技术进行选择，否则帧间模式将在8×8、16×8中利用率失真优化技术进行选择。

3.根据权利要求2所述的视频转码中帧间模式的快速选择方法，其特征在于步骤(1)中根据下列两式分别计算当前宏块的系数平均值Avg和系数方差Var：

$\mathrm{Avg}=\frac{1}{4}\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{DCT}}_i{\·A}_i/\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i)$

$\mathrm{Var}=\frac{1}{4}\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{DCT}}_i\·A_i/\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i-\mathrm{Avg})}^2$

其中DCT_i和A_i分别表示的是当前宏块中第i个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值；i为0、1、2或3，分别表示宏块中左上、右上、左下、右下位置的块；

4.根据权利要求2所述的视频转码中帧间模式的快速选择方法，其特征在于：步骤(2)中方差阈值为2.5。

5.根据权利要求2所述的视频转码中帧间模式的快速选择方法，其特征在于：步骤(3)中平均值阈值为3.25。

6.根据权利要求2所述的视频转码中帧间模式的快速选择方法，其特征在于步骤(4)中根据下式分别计算当前宏块中四个块的加权系数值F_i：

$F_i={\mathrm{DCT}}_i\·A_i/\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i$

其中：DCT_i和A_i分别表示的是当前宏块中第i个块的非零DCT系数的个数和平均绝对值；i为0、1、2或3，分别表示宏块中左上、右上、左下、右下位置的块。

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