[發明專利]混合視頻編碼標準中幀間預測方法

有效

• 申請號: 201510020490.6
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104539967B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 范曉鵬;張娜;趙德斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04N19/513
• 分類號: H04N19/513;H04N19/587
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種混合視頻編碼標準中幀間預測方法。

背景技術

隨著人們對視頻顯示質量要求的提高，高清和超高清視頻等新視頻應用形式應運而生。在這種高分辨率高質量視頻欣賞應用越來越廣泛的情況下，如何增強視頻壓縮效率變得至關重要。

圖像與視頻在數字化過程中，產生了大量的數據冗余，這使得視頻壓縮技術成為了可能。一般而言，冗余類型至少包括空間冗余、時間冗余、信息熵冗余。對于時間冗余的消除，一般采用基于預測的方法，即幀間預測編碼。其基本思想是從已編碼的相鄰幀中找到當前塊最匹配的塊，只需將殘差和與運動矢量傳給解碼端即可，有效的降低了視頻編碼中的時域冗余。

然而對于包含有亮度變化的序列，普通的幀間預測技術尤其是單向預測技術不能進行有效地幀間預測，使得編碼效率受到限制。

為了改善幀間預測性能，H.264/MPEG4AVC和HEVC編碼標準集成了加權預測工具。此標準中集成了兩種加權預測模式：主要改善雙向預測性能的隱式模式和主要補償亮度的漸變效應的顯式模式。對于顯式模式，編碼端會根據當前幀和參考幀對每一個參考幀計算加權預測參數，即加權因子和偏移。然后根據使用加權預測和未使用加權預測的參考幀相對于當前幀的失真判定當前幀是否使用加權預測。對于判定要使用加權預測的幀，會在幀頭傳輸加權預測參數以便在解碼端使用。隱式模式則不會傳輸加權預測參數，而是根據當前幀和每一個參考幀的時域距離在編解碼端計算得到。

對于有全局均勻亮度變化的序列，當前幀從同一個參考幀進行預測時，使用一組加權預測參數就能夠進行有效地幀間預測。然而對于有局部亮度變化的序列，這種方案將不再有效。為此，局部加權預測應運而生，正如N.M.M.Rodrigues,V.M.M.Silva and S.M.M.Faria,“Hierarchical motion compensation with spatial and luminance transformations”,ICIP,pp.518-521,Oct.2001即“對每一個塊都要編碼和傳輸加權預測參數，考慮到編碼這些參數的負擔，該方案可能不會導致顯著的性能提高”和“P.Yin,A.M.Tourapis,and J.Boyce,“Localized weighted prediction for video coding,”in Proc.IEEE Int.Symp.Circuits and Systems,vol.5.May 2005,pp.4365–4368”即“使用當前塊和其時域對應塊的空域鄰近塊的均值差估計得到當前塊和參考塊的偏移來進行局部加權預測，并在幀頭中引入一個標志位來避免由于錯誤的偏移估計引入性能下降。然而該方案只對有亮度變化的序列有性能提升”所提議的那樣。

S.Jeong,and H.Park,“Offset Compensation Method for Skip Mode in Hybrid Video Coding,”IEEE Trans.Circuits Syst.Video Technol.,vol.24,no.10,pp.1825-1831,Oct.2014提出應用于H.264平臺上的一個帶偏移量的skip模式。該技術根據當前塊和其時域對應塊的空域鄰近塊的均值差估計得到當前塊和參考塊的偏移量，并將skip模式直接替換為帶偏移量的skip模式。然而該技術有效的前提是采用skip模式的塊和其鄰近塊有很強的相關性，估計得到的偏移量準確性很高。

為此，提供一個更加魯棒的加權預測方案來提升幀間預測性能變得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是為了解決如何在現有的加權預測方案的中加強魯棒性的問題，而提出一種混合視頻編碼標準中幀間預測方法。

步驟一：選定當前塊，獲取當前塊的時域對應塊作為當前塊的預測塊，選取當前塊的空域鄰近像素和時域對應塊的空域鄰近像素利用線性加權預測模型：y＝ax+b，求出當前塊的加權預測參數：加權因子a和附加的偏移b；式中，y表示當前塊的空域鄰近像素，x表示時域對應塊的空域鄰近像素；

步驟二：根據步驟一求出的加權因子a和附加的偏移b，利用步驟一的線性加權預測模型對預測塊中的預測像素值進行處理，使處理后預測塊與當前塊接近；

步驟三：利用步驟二獲得的處理后的預測塊進行幀間預測。

本發明的有益效果為：

本發明是通過建立加強魯棒性能的加權預測方案，從而使幀間預測性能得到提升。