[發(fā)明專(zhuān)利]一種視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的變換量化優(yōu)化方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910061450.0
• 申請(qǐng)日: 2009-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101860745A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何青帝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 何青帝
• 主分類(lèi)號(hào): H04N7/26
• 分類(lèi)號(hào): H04N7/26;H04N7/30;H04N7/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理中的視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變換量化方法。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像和視頻的傳輸越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。由于視頻圖像數(shù)據(jù)量極大，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)帶寬和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量有著很高的要求，通常的帶寬和存儲(chǔ)介質(zhì)難以滿(mǎn)足需求。因此，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮是必要的。目前主流視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)主要包括活動(dòng)圖像專(zhuān)家組(Moving?Picture?Expert?Group)制定的MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電信聯(lián)盟(International?Telecommunication?Union)制定的H.26x系列標(biāo)準(zhǔn)，以及我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(Advanced?Audio/Video?Standard，AVS)。上述標(biāo)準(zhǔn)能夠達(dá)到幾十至數(shù)百倍的壓縮比，為網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了可能性。

然而，MPEG、H.26x、AVS等標(biāo)準(zhǔn)在帶來(lái)高壓縮率的同時(shí)，自身也具有極高的時(shí)間和空間復(fù)雜度。對(duì)于某些特定的場(chǎng)合，尤其是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，未經(jīng)優(yōu)化的程序往往難以直接運(yùn)行。通常的視頻監(jiān)控系統(tǒng)多基于嵌入式平臺(tái)，CPU的運(yùn)算能力和系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量都存在限制，而監(jiān)控系統(tǒng)本身對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高，因此，必須對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，變換量化模塊的運(yùn)算量占整個(gè)視頻編碼框架的20％-30％，成為視頻編碼中的瓶頸。雖然目前主流標(biāo)準(zhǔn)中采用了蝶形算法，使用移位和加法運(yùn)算代替原有的矩陣乘法，但仍然需要大量連續(xù)存儲(chǔ)空間和極高的運(yùn)算復(fù)雜度。因此，有必要對(duì)變換量化模塊進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，提高運(yùn)算速度，減少存儲(chǔ)空間的占用，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種適用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的占用資源較少的快速變換量化方法，其步驟包括：

1.計(jì)算殘差與水平變換。

1.1通過(guò)打包讀取指令將一行的原始值和預(yù)測(cè)值分別讀入對(duì)應(yīng)寄存器中。

1.2數(shù)據(jù)擴(kuò)充。使用指令將讀入的單字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)擴(kuò)充為雙字節(jié)有符號(hào)數(shù)。

1.3使用指令對(duì)32位寄存器的高地位分別對(duì)應(yīng)相減，在一個(gè)周期內(nèi)同時(shí)執(zhí)行兩次減法運(yùn)算。

1.4調(diào)整寄存器中高16位和低16位的存儲(chǔ)順序，便于進(jìn)行蝶形運(yùn)算。

1.5使用點(diǎn)積指令計(jì)算結(jié)果。

2.垂直變換。

垂直變換中如果使用打包指令會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)溢出，因此不進(jìn)行任何優(yōu)化。

3.量化。

3.1使用打包指令將2個(gè)16位有符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)在同一個(gè)32位寄存器的高16位和低16位。

3.2系數(shù)合并相乘。使用指令將3.1中得到數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)相乘，同時(shí)執(zhí)行2次乘法運(yùn)算。

3.3使用移位代替除法運(yùn)算。

3.4計(jì)算非零系數(shù)的個(gè)數(shù)。

4.全零塊檢測(cè)。

如果3.4中統(tǒng)計(jì)的非零系數(shù)個(gè)數(shù)為0，則無(wú)須進(jìn)行步驟5和步驟6，直接跳轉(zhuǎn)到步驟7。否則跳轉(zhuǎn)到步驟5。

5.反量化與水平反變換。

5.1對(duì)每一行數(shù)據(jù)進(jìn)行乘加運(yùn)算。

5.2對(duì)每一行數(shù)據(jù)進(jìn)行水平反變化，方法同步驟1.3-1.5。

6.垂直反變換。

6.1將每一列的系數(shù)打包存入32位寄存器中。

6.2使用點(diǎn)積指令計(jì)算結(jié)果。

6.3使用帶飽和的打包指令對(duì)6.2中的結(jié)果進(jìn)行鉗位操作。

7.重構(gòu)。

根據(jù)相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)值和殘差計(jì)算重構(gòu)值。

具體實(shí)施方式

以下針對(duì)C64x+的指令集，以AVS標(biāo)準(zhǔn)為例，具體說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施方式。步驟如下：

1.計(jì)算殘差與水平變換。

1.1首先將8x8塊的原始值的一行，即8個(gè)8位無(wú)符號(hào)整數(shù)讀入到2個(gè)32位通用寄存器中，對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)值讀取方法同上。

1.2將1.1中得到的每個(gè)寄存器中的4個(gè)8位無(wú)符號(hào)整數(shù)擴(kuò)充為16位有符號(hào)整數(shù)，存在2個(gè)32位通用寄存器中。

1.3使用SUB2指令對(duì)1.2中得到的寄存器的高低位分別執(zhí)行減法運(yùn)算，在1個(gè)周期內(nèi)得到2個(gè)運(yùn)算結(jié)果，從而減少一半的運(yùn)行時(shí)間。

1.4根據(jù)AVS參考代碼，第一次蝶形變換需要執(zhí)行如下計(jì)算：

b[0]＝curr_blk[yy][0]+curr_blk[yy][7]；

b[1]＝curr_blk[yy][1]+curr_blk[yy][6]；