[發明專利]基于紋理和運動特征的H.264降尺寸轉碼方法

無效

• 申請號: 200910088916.6
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101600109A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 賈克斌;呂卓逸;劉鵬宇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術領域

本發明屬于計算機數字視頻轉碼技術領域，具體涉及一種基于紋理和運動特征針對H.264編碼標準的視頻進行降尺寸轉碼的方法。

背景技術

隨著視頻編碼技術和網絡技術的發展，基于網絡的多媒體通信，如視頻會議，Internet視頻點播，數字電視等已被廣泛應用于社會和人們的日常生活中，在個人多媒體設備上接收和播放高清晰數字視頻的服務受到人們的青睞。由于網絡種類的多樣性(如Internet網、電信網和蜂窩無線網等)，終端設備性能(如顯示分辨率、處理能力和存儲能力等)的差異以及視頻編碼標準(MPEG2、MPEG4、H.264等)的不同，使得提高視頻流在不同應用環境之間的兼容性變得十分重要。為了解決網絡帶寬與接收終端顯示材料的限制，原始的高分辨率視頻碼流往往需要被轉換為適合接收端顯示的低分辨率碼流之后進行傳輸，由此引入了降低空間分辨率的視頻轉碼技術。

同類視頻轉碼，尤其是基于H.264編碼標準的視頻轉碼成為近年來國內外研究的熱點。H.264/AVC是一個面向未來IP和無線環境下的視頻壓縮標準，它采用多模式的幀內預測，可變塊尺寸的運動預測，以及更精細像素的運動估計與補償有效地減少圖像序列空間和時間冗余，在視頻壓縮效率方面比目前所有的視頻壓縮標準都有顯著的提高。由于運動估計和運動補償需要占用H.264編碼中60％的編碼時間，顯然，如果在轉碼中重新對宏塊進行運動矢量預測和修正，計算量太大，難以滿足實時性要求。為此，利用輸入碼流中的信息來減少計算量，提高轉碼速度是一個有效的途徑。在幀間模式選擇方法的研究中，提出過利用殘差宏塊和邊緣塊亮度值，以及利用DCT域內低頻的三個變換系數來提前判決幀間預測模式。LEE?J和JEON?B.提出一種結合幀內預測與幀間預測的快速模式選擇方法。利用平均加權法(AAW)、最佳加權法(ABW)和最嚴重加權法(AWW)計算新運動矢量可以有效降低重新編碼的計算量，但是當宏塊運動較分散時會造成轉碼質量下降。SHEN?Bo等人提出一種運動矢量重估計的體系結構AMVR?DIM，利用運動矢量的多樣性(diversity)和宏塊的重要性(importance)來控制目標宏塊的重編碼模式。針對視頻序列運動程度的不同，尤其是場景和物體劇烈運動的情況，目前方法的適用范圍仍然受到一定局限，應用效果不是十分理想。

發明內容

本發明的目的是充分利用輸入編碼碼流中的編碼信息，解決宏塊運動不一致造成的運動預測不精確的問題，提出一種基于紋理和運動特征的對于不同運動程度的視頻都具有較高轉碼質量H.264降尺寸轉碼方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于紋理和運動特征的H.264降尺寸轉碼方法，其特征在于：利用輸入H.264編碼碼流中的編碼信息，將視頻數據基于圖像紋理特征利用運動邊緣檢測劃分為運動區域和背景區域，對位于不同區域內的宏塊根據其運動特征采用相應的轉碼策略，具體包括下述步驟：

1)獲取H.264編碼碼流中的編碼信息，包括：幀間編碼模式，運動矢量和離散余弦變換系數，即DCT系數；

2)利用DCT系數，通過如下公式得到運動邊緣：

Σi=03DCTi4>0]]>

式中i代表原始視頻的四個宏塊，DCT_i表示宏塊i不為零的DCT系數，通過垂直、水平方向逐行的塊搜索，標記每行最左端和最右端該值大于0的宏塊位置，以及每列最上端和最下端該值大于0的宏塊位置，由各幀中被標記的宏塊組成運動邊緣序列；

3)根據步驟2)得到的運動邊緣序列，將各幀圖像分為運動區域和背景區域，分別采用不同的幀間模式選擇方法和運動矢量重建及修正方法進行轉碼。

在本發明所提供的基于紋理和運動特征的H.264降尺寸轉碼方法中，所述的幀間模式選擇方法包括下述步驟：

1)計算位于運動區域內宏塊的運動程度MA_i：