[發(fā)明專利]視頻圖像色度插值的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710070313.4
• 申請日: 2007-07-24
• 公開（公告）號: CN101141657A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴郁;鄭偉;李東曉;駱凱;張明
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H04N9/77
• 分類號: H04N9/77;H04N11/02;H04N11/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻圖像色度插值的方法和裝置，尤其是指一種只需要兩個乘法器和一個加法器的色度插值方法及其裝置。

背景技術(shù)

視頻信息具有直觀性、確切性、高效性、廣泛性等特點。數(shù)字視頻技術(shù)隨著Internet和移動通信的迅猛發(fā)展獲得了日益廣泛的應(yīng)用，與模擬視頻相比，數(shù)字視頻具有失真小、噪聲低、質(zhì)量高、易處理、易校正、容量大、節(jié)目多等諸多優(yōu)點。

但數(shù)字視頻信息的信息量太大，這使得傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬要求高。所以一般將數(shù)字視頻信號在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳送前先進(jìn)行壓縮編碼，以便節(jié)省傳送的帶寬和存儲空間。傳送到接收端后再通過解碼器解壓縮得到原始信號。因此要使視頻得到有效應(yīng)用，就必須將視頻信號壓縮到一定的帶寬內(nèi)，即視頻編碼器應(yīng)具有良好的壓縮性能；同時壓縮后的視頻信號經(jīng)解碼器的解壓縮必須保持一定的視頻質(zhì)量。

視頻壓縮編碼技術(shù)就是對數(shù)字視頻信號進(jìn)行壓縮和解壓縮的技術(shù)。衡量一個視頻壓縮編碼技術(shù)優(yōu)劣的標(biāo)志就是既要有較大的壓縮比，又要保證一定的視頻質(zhì)量。H.264/AVC視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)就是這樣一種高效、優(yōu)異的視頻壓縮編碼技術(shù)。尤其是將其應(yīng)用在高清晰度電視(HDTV)領(lǐng)域，可以使成本降低。

隨著我國數(shù)字電視整體平移進(jìn)程的推進(jìn)、高清電視標(biāo)準(zhǔn)的出臺以及高清頻道的開播，高清數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步形成。按照北京奧組委對國際奧委會的承諾，2008年北京奧運會將采用高清電視技術(shù)轉(zhuǎn)播。中央電視臺及北京、上海、廣東、江蘇、遼寧、天津、浙江電視臺等8家被確定為北京奧運會高清電視轉(zhuǎn)播團隊的國內(nèi)電視機構(gòu)，已經(jīng)開始為高清奧運轉(zhuǎn)播積極備戰(zhàn)。除了目前已開展的有線高清數(shù)字電視外，“十一五”時期(2006年～2010年)，國家將大力推進(jìn)地面、有線、衛(wèi)星協(xié)同覆蓋組網(wǎng)技術(shù)，國家廣電總局在《“十一五”時期廣播影視科技發(fā)展規(guī)劃》中明確指出2008年我國將開展地面高清電視廣播。國家政策的支持及奧運的機遇將使整個高清產(chǎn)業(yè)鏈的各個成員受益，并將有力帶動高清攝錄設(shè)備、高清機頂盒及高清數(shù)字電視等產(chǎn)品的銷售。

2008年北京奧運會的召開將使我國的HDTV獲得迅猛的發(fā)展，這也意味著H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)將得到大力應(yīng)用。

H.264/AVC視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)是由ITU-T?VCEG和ISO/IEC?MPEG的專家共同組成的聯(lián)合視頻小組JVT(Joint?Video?Team)發(fā)展和制定的新一代視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)。與以往的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)采用了很多新的特性，比如可變塊大小的運動補償、1/4像素精度的運動補償、多參考幀、環(huán)內(nèi)去塊濾波等等。這些新的特性使H.264/AVC提高了兩倍的壓縮效率，同時顯著提高了計算的復(fù)雜度。

1/4像素精度的運動估計/運動補償就是H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)提高編碼效率的一種方法。

數(shù)字視頻信號由分布在離散時間上的一幅一幅的圖像組成。由于鄰近的圖像之間很可能存在相關(guān)性，也就是說可能兩幅圖像像素的值很接近或后一幅圖像某一塊區(qū)域就是前一幅某一塊區(qū)域的移動、拉伸等變化。所以在視頻的編碼端，為了節(jié)省帶寬，我們沒有必要對每一幅圖像都單獨編碼，我們可以對前一幅圖像編碼，然后將它作為參考圖像，計算出后一幅圖像相對于參考圖像的位置變化(運動矢量)和像素值的差(殘差數(shù)據(jù))，然后只需要傳送運動矢量和殘差數(shù)據(jù)，來達(dá)到壓縮編碼的效果(幀間預(yù)測)。在視頻的解碼端，當(dāng)我們解碼出前一幅圖像，就可以根據(jù)運動矢量和殘差數(shù)據(jù)解碼得到后一幅圖像。

在H.264/AVC中，一幅圖像劃分成若干個宏塊，一個宏塊由一個16×16亮度像素、一個8×8的Cb和一個8×8的Cr像素塊組成(其中Cb和Cr統(tǒng)稱為色度)。宏塊又可劃分為分割和亞分割。每一個幀間預(yù)測的宏塊的分割或亞分割都是由參考圖像中相同大小的一塊區(qū)域來預(yù)測的。為了提高預(yù)測的精度，H.264/AVC采用1/4像素精度的運動估計/運動補償。預(yù)測數(shù)據(jù)由參考圖像與殘差數(shù)據(jù)相加得到。運動矢量對亮度部分是四分之一精度、對色度部分是八分之一精度。由于在參考圖像中亮度和色度的分?jǐn)?shù)像素點(指半像素點、1/4像素點、1/8像素點)都不存在，所以必須用已經(jīng)解碼的整像素點來插值得到。

H.264/AVC的插值過程就是一個通過計算整像素點來得到分?jǐn)?shù)像素點的過程。對亮度參考圖像塊進(jìn)行亮度插值，對色度參考圖像塊進(jìn)行色度插值。

H.264/AVC中色度插值部分的輸入為：

1.兩個色度參考圖像塊(一個Cb、一個Cr)。