基于宏块内边缘信息选择分割的方法 |
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申请号 | CN200510044129.3 | 申请日 | 2005-07-21 | 公开(公告)号 | CN1901679A | 公开(公告)日 | 2007-01-24 |
申请人 | 海信集团有限公司; | 发明人 | 田树民; 王晓慧; | ||||
摘要 | 本 发明 所述基于宏 块 内边缘信息选择分割的方法,针对 帧 间图像的运动预测,利用人眼对物体边缘信息比较敏感这一特性,提出一种针对物体边缘信息的快速确定宏块的分割方法,可以有效提高运算速度、降低复杂程度。其步骤是,第一步,进行针对宏块的预分割。根据宏块中是否含有边缘信息来划分。通过预分割得到的含有边缘信息的块,继续下步处理。第二步,将可再分割的、即含有边缘信息的块,进行试探性 运动估计 。包括边缘 像素 点预判,对于像素残差绝对值之和SAD不小于预设 阈值 的块进行下一级的分割。若不能再分割,将确定为最终分割子块;若还可分割,对此块再进行试探性运动估计,重复上面的步骤,直至完成整个宏块的分割。 | ||||||
权利要求 | 1、一种基于宏块内边缘信息选择分割的方法,其特征在于:所述方 法的实现步骤是, |
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说明书全文 | 技术领域本发明是一种应用于视频编解码的宏块分割方法,具体的是在运动估计 中基于内边缘信息进行快速分割。 背景技术目前电子行业中的视频编解码标准,如ITU的H.261,H.263,H.264及 MPEG组织的MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4等标准都是采取以宏块为单位。所谓 的宏块就是任意一帧图像被分成的具有一定容量的像素块。对于这些宏块, 又可进一步地分割成若干个子块。 目前在数字视频压缩技术中,最常用的运动估计技术和运动补偿是基于 块的方法。现有的算法多是针对16×16的宏块或其子块根据某种匹配准则 和搜索算法在参考区域内进行匹配运算,以找到最佳匹配块并获得运动向量 和像素残差值。如附图1所示的是一种比较常用的针对亮度宏块的7类分割 块,最小的分块为4×4。越小的分块越能保证良好的显示精度,但相应地也 需较大的运算量。 选择何种适合的宏块分割方法,不仅直接影响到整个解码的运算速度, 同时也一定程度上决定了解码后的视频质量。现有选择宏块分割的方法,是 对同一宏块运用多种分割方式,直至比较优选出最佳的分割方法。这类现有 分割方法的运算速度较慢,且未基于当前帧图像的特点。另外,其他一些方 法虽针对了物体运动等特征,但同时还是有着较高的算法复杂度。 发明内容本发明所述基于宏块内边缘信息选择分割的方法,其目的在于解决上述 问题和不足而针对帧间图像的运动预测,利用人眼对物体边缘信息比较敏感 这一特性,提出一种针对物体边缘信息的快速确定宏块的分割方法,可以有 效提高运算速度、降低复杂程度。 所述基于宏块内边缘信息选择分割的方法,所应用的宏块包括有16× 16,8×16,16×8,8×8,8×4,4×8,4×4,这7种类型的子块。 所述选择分割方法的步骤如下,即: 第一步,进行针对宏块的预分割。 所述的预分割,是根据宏块中是否含有边缘信息来划分。预分割得到的 不含有边缘信息的块,即4×4,4×8,8×4这三类块,将不再继续进行分 割,确立为最终分割子块。 通过预分割得到的含有边缘信息的块,继续下步处理。 第二步,将可再分割的、即含有边缘信息的块,即16×16,8×16,16 ×8,8×8这四类块,进行试探性运动估计。 包括边缘像素点预判,对于像素残差绝对值之和SAD不小于预设阈值的 块进行下一级的分割。 若不能再分割,将确定为最终分割子块;若还可分割,对此块再进行试 探性运动估计,重复上面的步骤,直至完成整个宏块的分割。 上述方法第一步中所述的预分割,分为以下的步骤进行: (1)、将当前帧进行16×16的像素宏块划分。 (2)、将宏块进行试探性运动估计,对于像素残差绝对值之和SAD与设定 的阈值t进行比较,将小于阈值t的宏块确定为不需进一步划分的宏块位置。 (3)、对于不满足上一步骤条件的宏块做边缘信息提取。 按照边缘信息的分布情况,以确定是做0级、1级还是2级的分割。其 中,0级为该宏块不含有边缘信息,1级为宏块从中间均分后的任意一边含 有边缘信息,2级为宏块从中间均分后的两边均含有边缘信息。 上述预分割处理的目的,在于将边缘信息较多的部分和边缘信息较少的 部分进行分离,以便将含有边缘信息较多的块再继续进行分割。 实际上,边缘信息的分布情况由含有边缘信息的像素点的个数决定。所 设定的阈值t,对含有边缘像素点较少的块判定为非边缘信息块,将不再做 进一步的分割。 将含边缘信息较多的块进行下一步分割。若分割成的两块都含有边缘信 息,则停止分割;依此类推,直至完成整个宏块的预分割,以划分所有边缘 信息块和非边缘信息块。 进行预分割突出了边缘块的处理,淡化了非边缘块的处理。因为人眼更 会注意细节信息,预分割只是针对边缘信息进行,且并没有进行搜索匹配, 边缘信息的计算并不十分复杂,所以预分割部分的运算量并不是很大,速度 是比较快的。 应用上述边缘信息提取的算法目前有多种选择,比如sobel算子, roberts算子,拉普拉斯,prewitt算子、小波变换等。 本发明的目的在于提高运算速度,因而对于算法优先选择prewitt算子 和sobel算子。 上述方法第二步中对于边缘信息块的试探性运动估计,其步骤是: 确定块中含边缘信息像素点的位置和个数,提取参考帧中搜索块中同位 置像素点,求这些像素值的残差绝对值之和SAD1,与设定的阈值T1比较。 若能证明此参考块含有当前块边缘信息,再对整个块求SAD,再与设定 的阈值T2比较,如果不含有边缘信息将舍弃此块,并对下一块进行搜索匹 配。 根据边缘信息预判的方法,不仅能更好的反映边缘信息,且在搜索的过 程中减少了运算,能够加快整个运动估计的速度。 对于SAD和SAD1阈值的确定都是以单个残差值阈值与像素个数乘积确 定的,所以对于子块的大小是自适应的,对于边缘块判定的阈值也是根据块 的大小不同来规定的。 综上所述,基于宏块内边缘信息选择分割的方法针对MPEG-2,H264等视 频标准中基于块的运动估计比较费时的特点,结合人眼对物体边缘比较敏感 的特点,针对物体边缘信息的快速确定宏块的分割方式,能够有效地减少整 个视频编码的时间,解码后的图像视觉效果较佳,同时该方法也可被应用到 多参考帧的场合。 附图说明具体实施方式实施例1,如图1至图3所示,应用所述基于宏块内边缘信息选择分割 的方法,针对一帧图像确定其中所有宏块的分割方式的步骤是: (1)、对当前帧划分成16×16的像素块(宏块)。 (2)、按从左到右,从上到下的顺序完成对所有宏块进行分割,先取第 一个在参考帧中做试探性运动估计,对于像素残差绝对值之和SAD小于一个 规定的阈值t1的,则此宏块采用0级分割,确立0级为该宏块的最终分割 方式,记下此宏块位置。 (3)、若不是上一步骤(2)中的宏块,则对此宏块做边缘信息提取。 边缘提取采用prewitt算子,统计边缘像素点个数及位置,若小于阈值 t2,进行0级分割;否则采用1级分割中的任一方式,分别对两部分中的边 缘像素个数进行统计,若有其中一部分小于t2的二分之一,则确立为非边缘 子块,并按此方式进行分割; 若两子块都为边缘子块,进行1级中另一方式分割,同样进行阈值检测, 若找出非边缘子块,按此进行上述第(1)步的分割方式。 若不能得到非边缘子块,则第(1)步的分割确立为2级分割。同时, 检测是否能找出非边缘子块。 记下第(1)步分割后的所有非边缘子块的位置,将这些子块确立为最 终分割子块。 对于第(1)步分割后的边缘子块,再按图2进行下一步分割,若不能 找到非边缘块。 则对此子块维持上一步的分割,若找到非边缘块,进行此种分割,记下 非边缘块的位置并确定为子块最终分割方式。 按图2对非边缘块继续分割,直到不能再分割或完成所有分割为止,至 此完成预分割。 (4)、对于所有预分割后的即含有边缘信息的块,即16×16,8×16, 16×8,8×8这四类块,按像素进行预判运动估计和试探运动估计。 对于SAD不能达到要求(小于像素个数与单像素残差阈值乘积)的块再 做下一步的分割。 分割后若属于4×8,8×4,4×4的块,则认定为确定此分割。 否则,再做预判运动估值和试探运动估值,达到要求的记下此块位置, 确立为最终分割子块。 按以上四步完成所有宏块的分割。 |