[發(fā)明專利]一種滑動像素塊整數(shù)DCT核心矩陣變換運動補償器及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710290944.0
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN106954070B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳朝陽;李小魁;武興會;閆絮;黃應(yīng)利;邱建文;宋雪潔
• 申請（專利權(quán)）人: 河南工程學(xué)院
• 主分類號: H04N19/625
• 分類號: H04N19/625;H04N19/176;H04N19/137
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;栗改

本發(fā)明提出了一種滑動像素塊整數(shù)DCT核心矩陣變換運動補償器及方法，當(dāng)前幀生成器與第一整數(shù)DCT核心矩陣變換器相連接，第一整數(shù)DCT核心矩陣變換器、第二整數(shù)DCT核心矩陣變換器均與塊搜索匹配器相連接，塊搜索匹配器分別與MCER編碼器和重建幀生成器相連接，MCER編碼器與MCER解碼器相連接，MCER解碼器與重建幀生成器相連接，重建幀生成器與重建幀擴展器相連接，重建幀擴展器與第二整數(shù)DCT核心矩陣變換器相連接。本發(fā)明可以保證在DCT變換意義上的最佳匹配，在接下來的幀差DCT變換和量化、熵編碼后，有較高的壓縮率和較小的傳輸比特率，在視頻接收譯碼端獲得更高質(zhì)量的解碼視頻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字視頻壓縮編碼的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種滑動像素塊整數(shù)DCT核心矩陣變換運動補償器及方法，通過整數(shù)DCT核心矩陣變換的方法進行運動補償?shù)南袼貕K匹配搜索，實現(xiàn)數(shù)字視頻的較高壓縮率編碼。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的主流數(shù)字視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，比如H.265和MPEG4都采用幀內(nèi)編碼和幀間編碼相結(jié)合的壓縮方法，其中，幀間編碼方法分為兩個步驟：第一步通過時間域的運動補償去除時間冗余，而后在MCER(Motion?Compensated?Error?Residual，運動補償殘差)編碼步驟中去除空間和變換域冗余，MCER編碼一般包括DCT(Discrete?Cosine?Transform，離散余弦變換)變換編碼和熵編碼。

運動預(yù)測補償需要在前一重建幀中搜索對應(yīng)目標(biāo)塊，所搜索到的對應(yīng)目標(biāo)塊和當(dāng)前幀中的搜索塊的差值構(gòu)成MCER幀差塊，運動補償?shù)哪繕?biāo)是使得MCER幀差塊能量最小化，第二步利用MCER幀差塊的DCT變換、量化和熵編碼試圖達到較大的壓縮率，然后在解碼器端重建出質(zhì)量最好的MCER。現(xiàn)有的運動搜索算法包括窮盡運動搜索、基于梯度的運動估計、分層或樹形搜索、下采樣搜索等，這些搜索算法都是在時域中搜索，按照均方差、平均絕對差或像素差分類等標(biāo)準(zhǔn)判斷搜索塊與目標(biāo)塊是否匹配。之后對時域MCER幀差塊進行DCT變換、量化和熵編碼，量化和熵編碼是針對DCT變換后的變換域系數(shù)進行處理。為了利于工程實現(xiàn)，整數(shù)DCT變換已經(jīng)取代了浮點的DCT變換，在MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)和H.264標(biāo)準(zhǔn)擴展部分和H.265標(biāo)準(zhǔn)中得到了應(yīng)用。

因為，編碼器中的量化和熵編碼針對的是MCER幀差塊能量，只有當(dāng)MCER幀差的能量較小時，才有較高的壓縮率、較小的輸出數(shù)據(jù)速率，然而時域的運動預(yù)測補償搜索匹配不能保證MCER幀差DCT變換后的系數(shù)能量盡量小。為了得到更小的量化前能量，就需要采用頻域的運動補償搜索匹配，現(xiàn)有的整數(shù)DCT變換可分為整數(shù)DCT核心矩陣變換和縮放因子矩陣結(jié)合量化兩個階段，考慮到工程實現(xiàn)中的運算量限制因素和通信傳輸速率控制中量化步長的動態(tài)變化，本發(fā)明采用整數(shù)DCT核心矩陣變換進行頻域的運動補償搜索匹配，為了進行整像素精度的運動補償搜索匹配，需要對前一重建幀進行滑動像素塊擴展。

發(fā)明內(nèi)容

為了得到DCT變換后最小的像素塊DCT變換系數(shù)能量，從而在后續(xù)的量化和熵編碼中實現(xiàn)盡可能大的壓縮比，需要搜索塊和目標(biāo)塊在DCT變換域上的運動補償匹配，本發(fā)明提出一種滑動像素塊整數(shù)DCT核心矩陣變換運動補償器及方法，支持整像素精度運動補償搜索匹配。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種滑動像素塊整數(shù)DCT核心矩陣變換運動補償器，包括當(dāng)前幀生成器、第一整數(shù)DCT核心矩陣變換器、塊搜索匹配器、MCER編碼器、重建幀生成器、重建幀擴展器、第二整數(shù)DCT核心矩陣變換器和MCER解碼器，當(dāng)前幀生成器與第一整數(shù)DCT核心矩陣變換器相連接，第一整數(shù)DCT核心矩陣變換器和第二整數(shù)DCT核心矩陣變換器均與塊搜索匹配器相連接，塊搜索匹配器分別與MCER編碼器和重建幀生成器相連接，MCER編碼器與MCER解碼器相連接，MCER解碼器與重建幀生成器相連接，重建幀生成器與重建幀擴展器相連接，重建幀擴展器與第二整數(shù)DCT核心矩陣變換器相連接。