[發(fā)明專利]串行輸入并行輸出的視頻圖像亮度插值的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710070314.9
• 申請(qǐng)日: 2007-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN101141559A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴郁;鄭偉;李東曉;駱凱;張明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N5/14
• 分類號(hào): H04N5/14
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)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)明涉及一種視頻圖像亮度插值的方法和裝置，尤其是指一種串行輸入并行輸出的視頻圖像亮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(diǎn)。數(shù)字視頻技術(shù)隨著Internet和移動(dòng)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(diǎn)。

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(hào)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(chǔ)空間。傳送到接收端后再通過解碼器解壓縮得到原始信號(hào)。因此要使視頻得到有效應(yīng)用，就必須將視頻信號(hào)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(shí)壓縮后的視頻信號(hào)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(duì)數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮和解壓縮的技術(shù)。衡量一個(gè)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(tái)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(duì)國際奧委會(huì)的承諾，2008年北京奧運(yùn)會(huì)將采用高清電視技術(shù)轉(zhuǎn)播。中央電視臺(tái)及北京、上海、廣東、江蘇、遼寧、天津、浙江電視臺(tái)等8家被確定為北京奧運(yùn)會(huì)高清電視轉(zhuǎn)播團(tuán)隊(duì)的國內(nèi)電視機(jī)構(gòu)，已經(jīng)開始為高清奧運(yùn)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(shí)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(shí)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(yùn)的機(jī)遇將使整個(gè)高清產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)成員受益，并將有力帶動(dòng)高清攝錄設(shè)備、高清機(jī)頂盒及高清數(shù)字電視等產(chǎn)品的銷售。

2008年北京奧運(yùn)會(huì)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(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)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(shí)顯著提高了計(jì)算的復(fù)雜度。

1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)估計(jì)/運(yùn)動(dòng)補(bǔ)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(hào)由分布在離散時(shí)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(dòng)、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(duì)每一幅圖像都單獨(dú)編碼，我們可以對(duì)前一幅圖像編碼，然后將它作為參考圖像，計(jì)算出后一幅圖像相對(duì)于參考圖像的位置變化(運(yùn)動(dòng)矢量)和像素值的差(殘差數(shù)據(jù))，然后只需要傳送運(yùn)動(dòng)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(cè))。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(yùn)動(dòng)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(gè)宏塊，一個(gè)宏塊由一個(gè)16×16亮度像素、一個(gè)8×8的Cb和一個(gè)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(gè)幀間預(yù)測(cè)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(cè)的。為了提高預(yù)測(cè)的精度，H.264/AVC采用1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)估計(jì)/運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)由參考圖像與殘差數(shù)據(jù)相加得到。運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)亮度部分是四分之一精度、對(duì)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(diǎn)(指半像素點(diǎn)和1/4像素點(diǎn))都不存在，所以必須用已經(jīng)解碼的整像素點(diǎn)來插值得到。

H.264/AVC的插值過程就是一個(gè)通過計(jì)算整像素點(diǎn)來得到分?jǐn)?shù)像素點(diǎn)的過程。對(duì)亮度參考圖像塊進(jìn)行亮度插值，對(duì)色度參考圖像塊進(jìn)行色度插值。

H.264/AVC中亮度插值部分的輸入為：

1.一個(gè)亮度參考圖像塊。