[發明專利]用于視頻編碼芯片硬件系統中的多級穩定性處理方法

無效

• 申請號: 201110283884.2
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102355581A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 周莉;吳鵬;潘蘆葦;孫濤;魏素芬;郭琪;馬成海;仝紅紅;黃權
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明涉及一種用于視頻編碼芯片硬件系統中的多級穩定性處理方法，屬于集成電路芯片設計技術領域。

背景技術

隨著集成電路芯片設計的應用需求不斷提高，需要將多標準視頻編碼處理模塊集成在一個SoC中實現。最為常見的視頻編碼處理為數字視頻錄像和數碼相機功能，分別對應動態視頻壓縮編碼處理和靜態圖像壓縮編碼處理。此類處理需要支持VGA分辨率、SD分辨率，甚至HD分辨率，并且需要滿足一定的編碼碼率及幀率，以及較高的視頻、圖像編碼效果和質量。所有這些應用處理都需要進行大量的數據傳輸，更加重了SoC芯片設計系統總線負載和計算負載。所以，單憑SoC系統中的微處理器單元來執行這些處理任務已經不能滿足多標準多處理需要的SoC要求，需要專門的硬件加速單元來實現高質量的、實時的、多標準的、多功能的視頻和圖像編碼處理能力。在這里，多標準是指芯片編碼支持H.264，H.263，MPEG4，MPEG2，MJPEG。多功能是指芯片編碼支持圖像的去抖動、去噪聲、翻轉、平移優化處理。

一般來講，從數碼相機功能采集到的圖像為靜態圖像，因為其每一幀圖像都是內部單獨編碼，不需要從其他的相鄰圖像幀得到編碼信息。而從數字視頻攝像功能采集到的視頻流為動態圖像，當前幀編碼依賴于相鄰幀的信息，并且整個視頻流需要以一定的幀率進行播放。所以，SoC圖像處理可以分為靜態圖像處理和動態圖像處理。高性能SoC芯片設計中的視頻處理硬件加速單元需要同時具備靜態圖像和動態視頻流的處理能力，來產生高質量的圖像和視頻流。

視頻穩定性處理用于消除在照相或攝像過程中的由于人手的不期望動作而產生的畫面抖動。相對于靜態圖像處理和動態視頻流處理，視頻穩定性處理可以分為靜態穩定性處理和動態穩定性處理。

在照相過程中，由于鏡頭的曝光時間較短，所以手的抖動會使得圖像模糊。這種圖像模糊稱為靜態模糊，因為它只產生一次，即指影響一幀圖像。靜態抖動的影響可以通過兩種方法來消除。一種方法是通過增強鏡頭的光學系統來消除。但是高質量的光學系統非常的昂貴，會極大的增加系統成本，使得整個系統的競爭力下降。第二種方法是利用芯片內置的數字靜態穩定性處理功能來消除靜態抖動。這種方法既能夠達到良好的去抖動效果，又由于是SoC芯片的嵌入式功能，不會增加系統成本，并且靈活、可靠、穩定、壽命長，所以是目前具有數字照相機功能的消費電子類產品的首選方法。

攝像過程中的手的抖動會造成視頻流的不連續運動的效果，而影響整個碼流的顯示質量，增大了相應的編碼碼率，降低視頻流的視覺效果。由于視頻流是以一定的幀率進行編碼的，所以手的抖動對于動態視頻流中的一幀圖像來說并不會造成影響，只有當視頻幀進行連續編碼時，手的抖動影響才能顯現出來。所以視頻流的此類抖動噪聲的去抖動處理被稱為動態穩定性處理。他并不是基于一幀圖像的處理，而是針對一個視頻流進行處理。穩定性處理需要從相鄰的圖像幀獲取信息來平滑手的抖動造成的影響。利用從相鄰幀獲取的運動信息通過一定的算法來預測手的抖動影響，從而對動態視頻進行去噪處理。

可見，手的抖動所造成的影響對于靜態和動態圖像不同，所產生的編碼圖像的特性也不同。所以，SoC芯片設計中，需要針對數碼相機和數碼攝像功能分別集成相應的靜態和動態穩定性處理模塊，才能實現對多標準多功能的視頻編碼處理的高質量的去抖動處理。

但是目前的視頻穩定性處理系統或是通過增強鏡頭的光學系統實現，成本高昂；或是僅僅對視頻流進行單級穩定性處理，去抖效果不理想，性價比低。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供一種用于視頻編碼芯片硬件系統中的多級穩定性處理方法。

一種用于視頻編碼芯片硬件系統中的多級穩定性處理方法，采用兩級穩定性處理方法，第一級為靜態穩定性處理，第二級為動態穩定性處理，分別對靜態圖像和動態圖像進行穩定性處理；靜態穩定性處理是對攝像頭采集的每一幀圖像進行穩定性處理，在預處理階段實現，將攝像頭控制模塊采集的圖像信息在圖像預覽和編碼前進行靜態穩定性處理；動態穩定性處理對動態視頻碼流進行處理，其方法是，動態穩定性處理在圖像編碼階段實現，視頻編碼模塊將預處理后的當前幀數據和上一幀圖像的重建幀數據一起進行運動估計，獲得局部運動矢量和全局運動矢量；全局運動矢量為GMV，局部運動矢量為LMV，經動態穩定性模塊調整后的局部運動矢量為IMV，調整系數為α，α的取值范圍在0到1之間；動態穩定性處理的公式為：

IMV＝LMV-α×GMV