[發明專利]紋理自適應視頻編解碼系統

有效

• 申請號: 200710069093.3
• 申請日: 2007-06-12
• 公開（公告）號: CN101325707A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 虞露;武曉陽
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/40;H04N7/44;H04N7/32;H04N7/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及信號處理與通信領域，特別地，涉及一種紋理自適應視頻編碼 系統、一種紋理自適應視頻解碼系統和一種紋理自適應視頻編解碼系統。

背景技術

當前視頻編解碼標準，比如ITU制定的H.261，H.263，H.26L和ISO的 MPEG組織制定的MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，以及JVT制定的 H.264/MPEG-AVC(簡稱H.264)和中國自主知識產權的視頻編碼標準AVS第 二部分都是基于傳統混合視頻編解碼框架。

視頻編碼的一個重要目的就是對視頻信號進行壓縮，減少視頻信號的數據 量，從而節約視頻信號的存儲空間和傳輸帶寬。一方面，原始視頻信號，數據 量非常巨大，這是視頻編碼壓縮的必要性所在；另一方面，原始視頻信號存在 大量的冗余信息，這是視頻編碼壓縮的可能性所在。這些冗余信息可以分成空 間冗余信息、時間冗余信息、數據冗余信息和視覺冗余信息。其中前面三種冗 余信息僅僅只是考慮像素間統計概念上的冗余信息，總稱統計冗余信息；視覺 冗余信息更加側重考慮人眼視覺系統的特性。視頻編碼要降低視頻信號數據量， 就需要降低視頻信號中存在的各種冗余信息。傳統混合視頻編碼框架是綜合考 慮預測編碼、變換編碼以及熵編碼的視頻編碼框架，著力降低視頻信號的統計 冗余信息，傳統混合視頻編碼框架有以下主要特點：

(1)利用預測編碼降低時間冗余信息和空間冗余信息；

(2)利用變換編碼進一步降低空間冗余信息；

(3)利用熵編碼降低數據冗余信息；

預測編碼包括幀內預測編碼和幀間預測編碼。用幀內預測編碼技術壓縮的 視頻幀，稱為幀內編碼幀(I幀)。幀內編碼幀的編碼過程如下：首先，將編碼 幀分成編碼塊(編碼單元的一種形式)；對編碼塊進行幀內預測，得到幀內預測 的殘差數據；接著對殘差數據進行二維變換編碼；然后在變換域中對變換系數 進行量化；然后經過掃描將二維信號轉換成一維信號；最后進行熵編碼。用幀 間預測編碼技術壓縮的視頻幀，稱為幀間編碼幀(P幀、B幀)。幀間編碼幀的 編碼過程如下：首先，將編碼幀分成編碼塊；對編碼塊采用運動估計技術得到 運動矢量和參考塊(參考單元的一種形式)；然后采用運動補償技術，得到幀間 預測后的殘差數據；接著對殘差數據進行二維變換編碼；然后在變換域中對變 換系數進行量化；然后經過掃描將二維信號轉換成一維信號；最后進行熵編碼。 殘差數據，也就是殘差信號，相對于原始視頻信號，空間冗余信息和時間冗余 信息都減小了。如果空間冗余信息和時間冗余信息用數學上相關性來表示，則 殘差信號的空間相關性和時間相關性都比原始視頻信息量小。然后對殘差信號 進行二維變換編碼，進一步降低空間相關性，最后對變換系數進行量化和熵編 碼降低數據冗余信息。可見要繼續提高視頻編碼的壓縮效率，需要更精確的預 測編碼技術，進一步降低預測后殘差信號的空間相關性和時間相關性；同時也 需要更有效的變換編碼技術，進一步降低空間相關性；同時在預測編碼和變換 編碼后，設計相適應的掃描技術、量化技術和熵編碼技術。

上述基于傳統混合視頻編解碼框架的視頻編解碼標準，雖然取得了很大的 成功，但要進一步提高視頻編碼的壓縮效率，傳統混合視頻編解碼框架本身存 在著瓶頸。研究結果顯示，視頻信號并非平穩信源，也就是說每個編碼單元的 特征是不盡相同的。然而，傳統混合視頻編解碼框架中功能模塊的設計卻是建 立在平穩視頻信號的假設基礎上，例如，其中預測編碼模塊、變換編碼模塊、 量化模塊、掃描模塊等在對編碼單元進行編碼時，所采用的工作模式都是固定 的：

(1)在幀間預測編碼中預測補償精確到亞像素時，需要采用插值技術對參考圖 像中的亞像素點進行構建。現行的基于傳統混合視頻編解碼框架的視頻標 準都采用橫向、縱向可分離的一維插值濾波器，對亞像素進行構建。插值 濾波器的抽頭個數和系數都是固定的，因此，采用的插值濾波器與被插值 圖像的內容無關。

(2)變換編碼模塊廣泛采用離散余弦變換(DCT)技術以及其近似變換技術整 數余弦變換(ICT)技術。變換編碼擬在降低空間相關性，將編碼單元能 量向少數幾個變換系數集中，在DCT、ICT中就是向低頻能量集中。變換 矩陣都是固定的，因此，采用的變換與被變換圖像的內容無關。