[發明專利]一種混合視頻編碼標準中幀間預測方法

有效

• 申請號: 201510415613.6
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN104935938B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 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: H04N19/51
• 分類號: H04N19/51;H04N19/503;H04N19/56
• 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

1.一種混合視頻編碼標準中幀間預測方法，所述預測方法用于描述視頻序列中存在的變形運動，所述預測方法用于merge模式、skip模式或inter模式中；

其特征在于，所述預測方法的實現過程為：

步驟一：獲取當前編碼塊的周圍若干個相鄰已編碼塊的運動信息，當前編碼塊的尺寸為W*H，W為當前編碼塊的寬，H為當前編碼塊的高；所述運動信息包括參考索引和運動矢量；周圍若干個相鄰已編碼塊稱為鄰近編碼塊；

步驟二：根據步驟一獲取的鄰近編碼塊的參考索引獲取當前編碼塊中每個劃分單元的參考索引；

步驟三：根據步驟一獲取的鄰近編碼塊的參考索引和步驟二獲取的當前編碼塊中每個劃分單元的參考索引對鄰近編碼塊的運動矢量進行處理，獲取當前編碼塊中每個劃分單元的運動矢量；

在步驟一中，所述鄰近編碼塊是當前編碼塊的四個角點位置的鄰近塊、或是當前編碼塊的四個角點位置和中心點位置的鄰近塊；所述鄰近編碼塊是位于當前幀中的空域鄰近塊或是位于時域參考幀中的時域鄰近塊；

步驟二和步驟三中劃分單元的大小為w*h，其中：1≤w≤W，1≤h≤H；

步驟二所述獲取當前編碼塊中每個劃分單元的參考索引的原則為：

選取步驟一中獲取的鄰近編碼塊的使用次數最多的參考索引作為目標參考索引，

或者，為每個鄰近編碼塊指定一個權值，將具有相同參考索引的鄰近編碼塊的權值累加，選取步驟一中獲取的鄰近編碼塊的權值最大的參考索引作為目標參考索引；

步驟三所述對鄰近編碼塊的運動矢量進行處理，其過程為：在使用鄰近塊的運動矢量插值出當前塊中目標劃分單元的運動矢量之前對鄰近塊的運動矢量進行預處理，即如果鄰近塊的參考索引跟所獲取的目標參考索引不同，就根據時域距離將鄰近塊的運動矢量縮放到對應于目標參考索引的運動矢量；

在步驟三中，所述獲取當前編碼塊中每個劃分單元的運動矢量的實現為：在雙線性插值模型、透視投影模型、六參數仿射模型、四參數仿射模型中為當前塊選擇一個最優的預測模型；

最優的預測模型的選擇過程為：從步驟一中獲取的若干鄰近塊中選取四個鄰近塊，根據其相對位置計算雙線性插值模型的參數，從步驟一中獲取的若干鄰近塊中選取四個鄰近塊，根據其相對位置和運動信息計算透視投影模型的參數，從步驟一中獲取的若干鄰近塊中選取三個鄰近塊，根據其相對位置和運動信息計算六參數仿射模型的參數，從步驟一中獲取的若干鄰近塊中選取兩個鄰近塊，根據其相對位置和運動信息計算四參數仿射模型的參數，然后在所有有效的預測模型構成的集合中，選擇一個最優的預測模型或在所有有效預測模型構成集合的任意子集中選擇一個最優的預測模型，確定預測模型后即獲取當前編碼塊中每個劃分單元的運動矢量；

所述獲取當前塊中每個劃分單元的運動矢量，在選擇最優的預測模型時，按照預測模型的預測性能或者使用率為候選預測模型集合中的候選預測模型排序；

通過雙線性插值模型計算得到所述運動矢量的計算過程為：從步驟一中的若干鄰近塊中選取四個鄰近塊，其運動信息必須全部存在且至少有一個選中鄰近塊的運動信息和其他選中鄰近塊的運動信息不同；利用被選中鄰近塊的參考索引獲取當前塊中每個劃分單元的目標參考索引；對選中鄰近塊的運動矢量進行預處理，然后就根據公式計算出當前塊目標劃分單元的運動矢量，式中，B_m表示當前編碼塊，U_x表示當前塊中的某個劃分單元，d_m(U_x)表示當前塊中目標劃分單元的運動矢量MV，d_m(MP_k)表示B_m的第k個鄰近塊的MV，插值核φ_m,k(x)依賴于B_m的第k個鄰近塊對U_x的貢獻，由目標劃分單元相對于各個控制MP的位置確定；

通過六參數的仿射模型計算得到所述運動矢量的計算過程為：從步驟一中的若干鄰近塊中選取三個鄰近塊，其運動信息必須全部存在且至少有一個選中鄰近塊的運動信息和其他選中鄰近塊的運動信息不同；利用被選中鄰近塊的參考索引獲取當前塊中每個劃分單元的目標參考索引；對選中鄰近塊的運動矢量進行預處理，利用選中鄰近塊的位置坐標及其運動矢量根據公式計算出六個仿射變換系數，進而根據當前塊中相同坐標系下每個像素點的坐標求得對應的運動矢量(vx,vy)；式中，(x,y)為當前幀中某個像素點的坐標，(x′,y′)為該像素點在參考幀中對應點的坐標，a₁,a₂,a₃,a₄,a₅,a₆是仿射變換系數，至少需要三個鄰近塊的運動矢量才能確定所述仿射變換系數；

通過四參數的仿射模型計算得到所述運動矢量的計算過程為：從步驟一中的若干鄰近塊中選取兩個鄰近塊，它們的運動信息必須全部存在且至少有一個選中鄰近塊的運動信息和其他選中鄰近塊的運動信息不同；利用被選中鄰近塊的參考索引獲取當前塊中每個劃分單元的目標參考索引；對選中鄰近塊的運動矢量進行預處理，利用選中鄰近塊的位置坐標及其運動矢量根據公式計算出四個仿射變換系數，進而根據當前塊中相同坐標系下每個像素點的坐標求得對應的運動矢量(vx,vy)；式中，(x,y)為當前幀中某個像素點的坐標，(x′,y′)為該像素點在參考幀中對應點的坐標，a₀,a₁,a₂,a₃是仿射變換系數，至少需要兩個鄰近塊的運動矢量才能確定所述仿射變換系數；

通過透視投影模型計算得到所述運動矢量的計算過程為：從步驟一中的若干鄰近塊中選取四個鄰近塊，其運動信息必須全部存在且至少有一個選中鄰近塊的運動信息和其他選中鄰近塊的運動信息不同；利用被選中鄰近塊的參考索引獲取當前塊中每個劃分單元的目標參考索引；對選中鄰近塊的運動矢量進行預處理，利用選中鄰近塊的位置坐標及其運動矢量根據公式計算出八個透視投影系數，進而根據當前塊中相同坐標系下每個像素點的坐標求得對應的運動矢量(vx,vy)；式中，(x,y)為當前幀中某個像素點的坐標，(x′,y′)為該像素點在參考幀中對應點的坐標，a₁,a₂,a₃,a₄,a₅,a₆,a₇,a₈是透視投影系數，至少需要四個鄰近塊的運動矢量才能確定所述透視投影系數。