[發明專利]一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法及系統

有效

• 申請號: 201410249609.2
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104038768B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 陳方棟;張金雷;李厚強;王峰
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學;上海高清數字科技產業有限公司
• 主分類號: H04N19/51
• 分類號: H04N19/51;H04N19/513
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,鄭哲

技術領域

本發明涉及視頻編碼領域，尤其涉及一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法及系統。

背景技術

近年來，移動通信技術快速發展，新的通信系統、無線局域網、無線城域網等技術也隨之不斷發展，使網絡傳輸速度得到了很大的提升。同時，隨著人們對于視頻等多媒體通信的需求越來越高，以視頻通信為基礎的多媒體信息傳輸和服務業務也逐漸成為未來寬帶移動業務發展的主流。然而，與傳統的語音信號相比，原始視頻信號占用的帶寬要大很多，如果直接傳輸原始視頻信號則需要極其高的帶寬，現有的信道根本無法滿足要求。從上個世紀九十年代以來，國際標準化組織(ISO)和國際電信聯盟(ITU)聯合制定了一系列關于視頻壓縮編解碼的國際標準和建議，其中，ISO推出的MPEG系列國際標準和ITU提出的H.26X系列視頻壓縮標準影響最大。在2001年，ITU和ISO組建了聯合視頻工作組，簡稱JVT，開始致力于一套新的視頻編解碼標準——JVT/H.264/AVC，簡稱H.264/AVC。2003年，H.264/AVC正式成為國際標準。

通過去除視頻序列中存在的各種冗余，視頻編碼壓縮技術可以更高效地表達視頻內容。視頻序列中的冗余主要包括視覺冗余、空間冗余和時間冗余。由于適當地降低重建視頻的質量可以極大地降低編碼碼率，除了某些特定用途外，大部分的應用場景下的視頻編碼都屬于有損編碼，即重建信號和原始信號并不完全一致。與之前的標準類似，H.264/AVC標準仍然采用混合編碼框架，主要包括預測、變換、量化、熵編碼和環路濾波等部分。相比先前的視頻編碼標準MPEG-4、H.263和MPEG-2，在保持視頻質量不變情況下，H.264/AVC標準分別可以節省39％、49％和64％的碼率。為了提高編碼效率，H.264/AVC相比之前的編碼標準，增加了很多新的工具以獲得更高的壓縮效率，然而，在提高壓縮性能的同時，其編碼復雜度也遠遠高于先前的標準，這給實時編解碼需求的應用(比如：視頻會議、手機視頻通信等)帶來了很大的挑戰。因而，提高H.264/AVC的編碼速度有著重要的應用意義。在H.264/AVC的多個編碼過程中，運動估計特別是多參考幀運動估計的時間占到了整個編碼時間的90％以上，如果我們能縮短該過程的耗時，那整個編碼過程的時間將大大降低。

H.264/AVC中存在著兩種編碼模式：幀編碼和場編碼。幀編碼就是逐幀地對視頻序列進行編碼，這是比較主流的編碼模式。而場編碼，就是將視頻序列的某一幀分成兩部分，如圖1所示，該幀的奇數行構成一部分，稱為頂場；該幀的偶數行構成另一部分，稱為底場。在場編碼模式中，每一幀的頂場和底場單獨進行編碼。相比幀編碼，對于運動比較劇烈的視頻區域，相鄰幀之間的相關性比較低，幀編碼無法獲得很高的編碼效率，而在這種情況下，同一幀的相鄰場之間的相關性仍然很高，通過場編碼仍可以獲得比較高的編碼效率。另外，場編碼所要求的帶寬比較低，在有線電視等領域應用比較廣泛。但是，在相同參考幀數的編碼條件下，場編碼進行多參考幀運動估計所需要參考的場數是幀數的兩倍，因而其編碼復雜度相比幀編碼又大大提高。綜合以上觀點，降低場編碼模式的多參考場運動估計的編碼時間是非常有必要的。

然而，目前在H.264/AVC中的比較典型的一些快速運動估計算法都只是針對幀編碼進行設計的，而并未充分考慮到場編碼模式參考場的不同特性，因而在某些需求場編碼模式的應用時，無法充分降低編碼時間。

發明內容

本發明的目的是提供一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法及系統，可以有效降低支持多參考場視頻編碼器的復雜度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種場編碼模式的多參考場快速運動估計方法，該方法包括：

根據當前宏塊參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場；

比較當前最佳參考場對應的最佳運動矢量中的垂直分量與閾值T的大??；若垂直分量的絕對值小于等于閾值T，則后續參考場運動估計范圍的垂直分量為T；否則，后續參考場運動估計范圍的垂直分量為kT。

進一步的，所述根據當前宏塊所處幀的當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小來確定當前最佳參考場包括：

若當前宏塊處于頂場，則比較當前參考幀的頂場與底場最佳運動矢量對應的率失真代價的大小，選擇率失真代價較小者對應的場作為當前最佳參考場；