[發(fā)明專利]幀內(nèi)預(yù)測方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110404469.8
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102420989A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊愛良;王科;李修杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 上海和躍知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31239
• 代理人: 孟建勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)，特別涉及一種幀內(nèi)預(yù)測方法和裝置。

背景技術(shù)

H.264/AVC是由ISO/IEC與ITU-T組成的聯(lián)合視頻組(JVT)制定的新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)與MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)、H.263++標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編碼方式相比，具有更優(yōu)秀的PSNR性能。H.264/AVC的PSNR(峰值信噪比)比MPEG-4平均要高2dB，比H.263++平均要高3dB。在相同的重建圖像質(zhì)量下，H.264/AVC編碼后的數(shù)據(jù)量比H.263++和MPEG-4(SP)至少減小60％。在相同的重建圖像質(zhì)量下，H.264/AVC編碼后的數(shù)據(jù)對信道時延的適應(yīng)性較強。H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)既可應(yīng)用于低時延模式(如會議電視)以滿足實時業(yè)務(wù)，又可工作于無時延限制的場合(如視頻存儲)。相比以前的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)引入了包括4×4整數(shù)變換、空間域內(nèi)的幀內(nèi)預(yù)測、1/4像素精度的運動估計、多參考幀與多種塊大小的幀間預(yù)測技術(shù)等在內(nèi)的先進技術(shù)。新技術(shù)的引用帶來了較高的編碼效率，但同時大大提高了算法的復(fù)雜度。

幀內(nèi)預(yù)測作為H.264標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，其具有非常高的復(fù)雜度，每個宏塊要進行9種4×4模式預(yù)測和4種16×16預(yù)測，對于高分辨率圖像而言，其計算量是巨大的，以處理一幀1920×1080的圖像而言，就需要進行數(shù)億次的加/減運算，此外還需要大量的存儲器訪問操作。

目前在軍用應(yīng)用領(lǐng)域?qū)D像壓縮系統(tǒng)的要求越來越高，如多路圖像壓縮和傳輸，傳統(tǒng)的基于軟件的幀內(nèi)預(yù)測實現(xiàn)方法在處理速度方面的瓶頸也逐步凸顯出來，研究可以硬件實現(xiàn)的實時幀內(nèi)預(yù)測方法與裝置成為研制工程的重要組成部分，也是未來實現(xiàn)高清視頻壓縮編碼系統(tǒng)的SoC芯片的核心部件之一。

現(xiàn)有技術(shù)中，幀內(nèi)預(yù)測算法在H.264標(biāo)準(zhǔn)中有描述，但對于如何實現(xiàn)沒有統(tǒng)一的要求，往往是根據(jù)具體的應(yīng)用要求對H.264標(biāo)準(zhǔn)做相應(yīng)刪減或改動后，再進行實現(xiàn)。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)申請?zhí)枮?01010231760.5、名稱為“一種快速4×4塊幀內(nèi)預(yù)測模式選擇方法”的中國專利，該專利提出對4×4子塊先進行七個邊緣方向系數(shù)計算，再根據(jù)邊緣系數(shù)將圖像塊分成九種邊緣模式進行預(yù)測，選擇率失真代價來判決最佳模式。申請?zhí)枮?00910100537.4、名稱為“幀內(nèi)預(yù)測的方法和裝置”的中國專利提出在預(yù)測處理過程中，預(yù)先選擇參考像素已重建完成的未執(zhí)行預(yù)測模式進行預(yù)測處理，減少了等待時間，提高了幀內(nèi)預(yù)測效率。

現(xiàn)有技術(shù)中存在以下缺陷：采用率失真代價函數(shù)不利于硬件的流水實現(xiàn)，基本每種模式預(yù)測都需要等待重建的完成；申請?zhí)枮?00910100537.4的中國專利雖然可有效減少等待時間，但其控制過程復(fù)雜，不利于硬件實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種幀內(nèi)預(yù)測方法和裝置，其減少預(yù)測過程中重建等待時間，而且處理順序一致，便于硬件實現(xiàn)，可實時處理高分辨率視頻壓縮過程中的幀內(nèi)預(yù)測。

為解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種幀內(nèi)預(yù)測方法，幀內(nèi)預(yù)測方法包括以下步驟：對輸入到幀內(nèi)預(yù)測緩沖區(qū)的16×16宏塊先按照調(diào)整后的4×4子塊預(yù)測次序進行模式預(yù)測，得到各種模式下的預(yù)測值，再按照SAD評價準(zhǔn)則，計算各預(yù)測模式下的SAD值，選取SAD值最小的模式作為十六個子塊的最佳預(yù)測模式，處理完十六個子塊后，得到了十六個子塊的最佳預(yù)測模式和對應(yīng)子塊最佳預(yù)測模式下的宏塊SAD之和Sum_SAD4；然后進行16×16預(yù)測模式預(yù)測，得到最佳16×16預(yù)測模式和對應(yīng)最佳模式下的宏塊SAD16；最后比較Sum_SAD4值和SAD16值，決定宏塊應(yīng)采用的預(yù)測模式；預(yù)測完畢后，將得到最佳預(yù)測模式和預(yù)測殘差送至后續(xù)處理模塊。

優(yōu)選地，所述Sum_SAD4值小于SAD16值，則宏塊采用4×4預(yù)測模式，如果Sum_SAD4值大于SAD16值，則采用16×16預(yù)測模式。

優(yōu)選地，所述幀內(nèi)預(yù)測方法采用SAD準(zhǔn)則作為最佳模式評價標(biāo)準(zhǔn)，對于4×4預(yù)測模式，采用SAD4，具體如式(1)：