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一种基于随机 像素法的H.264 帧间预测模式快速选择方法

阅读：212发布：2023-01-25

专利汇可以提供一种基于随机像素法的H.264 帧间预测模式快速选择方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出了一种基于随机像素法的H.264 帧间预测模式快速选择方法。该方法主要包过：步骤一：随机选择当前图像的若干个像素点，并求这些像素点亮度分量的方差值δ；步骤二：设定大尺寸阈值 TH1，小尺寸阈值TH2；步骤三：比较δ与阈值TH1、TH2的关系，确定最佳帧间预测模式。在像素点的个数选择合适以及阈值TH1、TH2设置适当的情况下，此方法可以快速的判断出帧间预测的最佳预测模式，节省预测时间，有效地提高编码效率。，下面是一种基于随机像素法的H.264 帧间预测模式快速选择方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.本发明提出了一种基于随机像素法的H.264 帧间预测模式快速选择方法，该方法的具体步骤如下：
步骤一：随机选择当前图像的若干个像素点，并求这些像素点亮度分量的方差值δ；
步骤二：设定大尺寸阈值TH1，小尺寸阈值TH2；
步骤三：比较δ与阈值TH1、TH2的关系，确定最佳帧间预测模式。
2.根据权利要求1所述的一种基于随机像素法的H.264帧间预测模式快速选择方法，其特征在于：所述步骤一中：随机选择当前图像的若干个像素点，并求这些像素点亮度分量的方差值δ，在本发明中，像素点的选择是随机的，并对像素点的亮度分量进行求方差处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于随机像素法的H.264帧间预测模式快速选择方法，其特征在于：所述步骤二中：设定大尺寸阈值TH1，小尺寸阈值TH2，在本发明中，大尺寸设定为16×16模式，小尺寸设定为8×8模式，阈值是可变的，当若干帧的预测结束后，根据前面选择的最佳帧间预测模式所对应的方差值δ适当的修正阈值TH1、TH2。
4.根据权利要求1所述的一种基于随机像素法的H.264帧间预测模式快速选择方法，其特征在于：所述步骤三中：比较δ与阈值TH1、TH2的关系，确定最佳帧间预测模式，在本发明中，若δ小于等于TH1，则选用16×16模式为最佳帧间预测模式；若δ大于等于TH2，则计算并比较16×16模式与8×8模式的率失真代价，若16×16模式的率失真代价小，则选用16×16模式为最佳帧间预测模式，否则计算8×8、8×4、4×8、4×4模式的率失真代价，选择率失真代价最小的模式为最佳帧间预测模式；若δ大于TH1小于TH2，则计算16×16、
16×8、8×16模式的率失真代价，选择率失真代价最小的模式为最佳帧间预测模式。

说明书全文

一种基于随机像素法的H.264 帧间预测模式快速选择方法

技术领域

[0001] 本发明属于多媒体视频编码领域，具体涉及一种针对H.264帧间预测模式的快速选择方法。在像素点的个数选择合适并且尺寸阈值设置适当的情况下，本发明可以加快帧间预测过程，提高编码速率。

背景技术

[0002] H.264是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像专家组)的联合视频组(JVT/Joint Video Team)开发的视频编码标准。它等同于ISO的MPEG-4的第十部分，于2003年5月正式批准。和传统的视频编码方式相比，H.264有如下的优点：(1)更高的编码效率；(2)高质量视频画面；(3)自适应的延时特性；(4)错误恢复功能。

[0003] 在H.264编码过程中，运动估计是整个编码模块中运算量最大的部分。因此无论是在硬件实现还是在软件实现的过程中，对运动估计和补偿算法进行优化和改进是非常重要的。在运动估计模块中，如何能够快速有效的获取高精度的运动矢量是实现高效编码的关键。在目前的块匹配算法中，全搜索算法(FS)具有最高的搜索精度，但其运算量大、实时性差的缺点限制了FS在实际中的应用。

[0004] H.264采用率失真优化(Rate Distortion Optimization，RDO)来判断选择分块模式，编码器对每个宏块所有可能的模式分别计算率失真代价，然后对它们进行比较，选择率失真代价最小的模式为最佳预测模式。

[0005] 一般来讲，大尺寸分块适用于图像平坦或静止区域；小尺寸分块适合用于图像纹理比较复杂或活动性比较大的区域。而在自然视频序列中，存在着大量空间上均匀平坦或者时域上静止和活动性很小的区域。如果能够采用某些方法预测到这些区域，就可以避免小分块模式复杂的率失真代价计算，从而大大的减小编码时间。本发明通过随机选择当前图像的若干个像素点，并对其亮度分量进行求方差处理，将得到的方差值与预先设定好的阈值进行比较，通过比较的结果快速的判断最佳帧间预测模式。

发明内容

[0006] 为减少帧间预测的时间、提高编码效率，本发明提出了一种基于随机像素法的H.264帧间预测模式快速选择方法。本方法随机选取若干个像素点，并对其亮度分量进行求方差处理，然后将方差值与阈值进行比较，通过比较结果快速判断帧间最佳预测模式。

[0007] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0008] 步骤一：随机选择当前图像的若干个像素点，并求这些像素点亮度分量的方差值δ；

[0009] 步骤二：设定大尺寸阈值TH1，小尺寸阈值TH2；

[0010] 步骤三：比较δ与阈值TH1、TH2的关系，确定最佳帧间预测模式。

[0011] 其中，所述步骤一中：随机选择当前图像的若干个像素点，并求这些像素点亮度分量的方差值δ，在本发明中，像素点的选择是随机的，并对像素点的亮度分量进行求方差处理。

[0012] 其中，所述步骤二中：设定大尺寸阈值TH1，小尺寸阈值TH2，在本发明中，大尺寸设定为16×16模式，小尺寸设定为8×8模式，阈值的设定是随着预测的不断进行而发生变化的，当若干帧预测结束后，根据前面选择的最佳帧间预测模式所对应的方差值δ适当修正阈值TH1、TH2；

[0013] 其中，所述步骤三中：比较δ与阈值TH1、TH2的关系，确定最佳帧间预测模式，在本发明中，若δ小于等于TH1，则选用16×16模式为最佳帧间预测模式；若δ大于等于TH2，则计算并比较16×16模式与8×8模式的率失真代价，若16×16模式的率失真代价小，选择16×16模式为最佳帧间预测模式，否则计算8×8、8×4、4×8、4×4模式的率失真代价，其率失真代价最小的模式为最佳帧间预测模式；若δ大于TH1小于TH2，则计算16×16、16×8、8×16模式的率失真代价，其率失真代价最小的模式为最佳帧间预测模式。这里当δ大于TH1时，无论何种情况我们都要计算16×16模式的率失真代价，与其他模式的率失真代价比较后再确定最佳预测模式

[0014] 本发明的原理：通过计算随机选择像素点亮度分量的方差值，并将其与阈值TH1、TH2做比较，根据比较的结果，快速的判断最佳帧间预测模式。该方法的优点在于在不了解图像整体纹理特征的情况下，能够根据随机选择像素点亮度分量的方差值快速的判断出最佳帧间预测模式，节省预测时间，有效地提高编码效率。附图说明

[0015] 图1是本发明方法的基本结构流程图；

[0016] 图2是本发明方法的具体实现流程图。

具体实施方式

[0017] 本发明是一种H.264帧间预测模式选择的新方法。

[0018] 参见附图1，本发明的主要内容为：随机选择当前图像的若干个像素点，并对其亮度分量进行求方差处理，然后与阈值TH1、TH2比较，根据比较的结果，快速的判断最佳帧间预测模式。该选择方法在像素点个数选择合适以及阈值设置适当的情况下，可以缩短帧间预测的时间，提高编码效率。

[0019] 为了更清楚的阐述本发明的目的、技术方案及优点，以下结合附图，以300帧格式为CIF(352×288)的视频序列为例(假设其预测模式为帧间预测模式)做进一步详细的说明。

[0020] 具体实施方式见图1流程图，主要步骤如下：

[0021] 1、随机选择当前某帧图像的200个像素点，首先提取这200个像素点亮度分量值并求其均值，见公式(1)，再求亮度分量的方差值，见公式(2)。

[0022]

[0023]

[0024] 上述两式中AVG为200个像素点亮度分量的平均值，δ为像素点亮度分量的方差值，Pi为第i个像素点的亮度值，200为选取像素点的个数，根据实际经验可知200个像素点足以获得足够的预测准确性。

[0025] 2、设置大尺寸模式16×16模式的方差阈值为TH1，小尺寸模式8×8模式的方差阈值为TH2，这里的TH1、TH2最初是通过实际经验获得，随着帧间预测不断进行，每完成100帧预测后，对阈值TH1、TH2进行修正，见公式(3)、(4)。

[0026]

[0027]

[0028] 公式(3)中的n为100帧帧间预测中选择16×16模式的个数，δi为选用第i个16×16模式时所对应的方差值，公式(4)中的h为100帧帧间预测中选择8×8模式的个数，δj为选用第j个8×8模式时所对应的方差值，且有n+h＜＝100。

[0029] 3、将得到的方差值δ与阈值TH1、TH2比较，通过比较结果快速选择最佳预测模式。

[0030] (1)若δ小于等于TH1，则选择16×16模式为最佳帧间预测模式，其他模式设置为无效模式。

[0031] (2)若δ大于等于TH2，则计算16×16、8×8模式的率失真代价，分别记为RDC1(Rate Distortion Cost)、RDC2，若RDC1小于等于RDC2，则选择16×16模式为最佳帧间预测模式，其他模式设置为无效模式；若RDC1大于RDC2，则计算8×8、4×8、8×4、4×4模式的率失真代价，选择代价最小的模式为最佳帧间预测模式，其他模式设置为无效模式。

[0032] (3)若δ大于TH1小于TH2，则计算16×16、16×8、8×16模式的率失真代价，选取率失真代价最小的模式为最佳帧间预测模式，其他模式设置为无效模式。

[0033] 说明书附图中出现的英文缩写，其含义如下：

[0034] RDC：率失真代价。

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