[发明专利]一种三维小波视频编码帧分组方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维小波视频编码领域中的GOP(Group of Picture，帧组)自适应分组算法，具体为一种三维小波视频编码帧分组方法及装置。

背景技术

小波变换因其特有的与人眼视觉特性相符的多分辨率分析能力及方向选择能力，而被广泛应用于图像、视频压缩领域，并取得了很好的效果。基于运动补偿的三维小波视频编码框架可以获得良好的编码性能和可伸缩特性，已成为一种重要的可伸缩视频编码方案。可伸缩视频编码对于可变带宽下的多媒体传输、不同存储容量的媒体存储和不同显示能力的终端都具有重要的意义。在这种基于运动补偿的三维小波可伸缩视频编码框架中，三维小波变换通过一维MCTF(Motion Compensation Temporal Filter，运动补偿时域滤波)加上空间二维小波变换的方式联合实现。其中，MCTF将运动估计/补偿技术和时间轴一维小波变换结合起来，可以有效地去除时间冗余信息，是基于运动补偿的三维小波视频编码框架中的关键技术之一，对三维小波编码性能有着直接的影响。

由于内存空间和编解码复杂度的限制，在对视频序列进行MCTF变换时首先需要对视频序列进行分组，即确定每个GOP中包含的编码帧数目，然后再对每个GOP进行多级MCTF变换，以有效去除视频中包含的时间冗余信息。通常利用基于提升的Haar(哈尔)小波或是5/3小波进行MCTF变换，得到时域低频帧和时域高频帧。在进行多级MCTF变换时，通过对上一级变换得到的低频帧继续进行MCTF变换来实现，直至只剩下一个低频帧。

图1所示即为GOP大小为16的4级MCTF变换示意图，每个GOP进行4级MCTF后，最终获得1个LLLL，1个LLLH，2个LLH，4个LH和8个H，共16个时域低频帧和时域高频帧，以及进行15次运动估计后得到的15组运动矢量。

在现有的基于运动补偿的三维小波视频编码框架中，GOP大小和MCTF变换结构通常是固定的。常用的GOP大小为8、16，对每个GOP均进行最大级数的MCTF变换。这种固定的GOP大小和MCTF变换结构简单且易于实现。但是，对于具有不同运动特征的视频序列来说，固定的GOP大小和MCTF变换结构所获得的编码性能往往相差很大。若视频序列运动剧烈，且编码时使用较大的GOP，则两帧之间相隔较远、相关性会变弱，相应地运动估计的准确性会下降，从而降低编码效率。若视频序列运动较平缓，而编码时采用了较小的GOP，则无法有效去除帧间较强的相关性。因此，固定GOP大小和MCTF变换结构不能适用于不同运动剧烈程度和纹理的视频序列，在一定程度上会影响基于运动补偿的三维小波编码框架的编码性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种三维小波视频编码帧分组方法及装置，以提高三维小波编码框架的编码性能。

为了解决上述问题，本发明公开了一种三维小波视频编码帧分组方法，包括：

将相邻两帧进行一次运动补偿时域滤波(MCTF)变换后，根据相邻两帧中所包含的剧烈运动像素点数目的百分比和设定阈值确定合适的帧组(GOP)尺寸；对确定了GOP尺寸的GOP进行MCTF变换。

进一步地，上述方法中，根据相邻两帧中所包含的剧烈运动像素点数目的百分比和设定阈值确定合适的GOP尺寸的过程如下：

预设GOP尺寸，并计算预设GOP尺寸的GOP内所包含的剧烈运动像素点的百分比值，仅当计算所得的百分比值大于或等于预设GOP尺寸对应的阈值时，将所预设的GOP尺寸确定为合适的GOP尺寸。

其中，当预设GOP尺寸的GOP内所包含的剧烈运动像素点的百分比值，小于预设GOP尺寸对应的阈值时，增大所预设的GOP尺寸，直到所预设的GOP尺寸的GOP内所包含的剧烈运动像素点的百分比值大于预设GOP尺寸对应的阈值，其中，增大预设的GOP尺寸的过程中，如果预设的GOP尺寸为GOP最大尺寸，则直接将GOP最大尺寸确定为合适的GOP尺寸。

若预设GOP尺寸为4，则其对应的阈值为第一阀值，所述第一阀值的取值范围为0.4～0.5；

若预设GOP尺寸为8，则其对应的阈值为第二阀值，所述第二阀值的取值范围为0.2～0.4；

若预设GOP尺寸为16，则其对应的阈值为第三阀值，所述第三阀值的取值范围为0.1～0.2。

确定合适的GOP尺寸后，若该GOP内相邻帧中含有剧烈运动像素点的总数目的标准差σ与相邻帧中含有剧烈运动像素点数目的均值的比值大于或等于设定阈值，则将所确定的合适的GOP尺寸划分为两个尺寸相同的子GOP，并对这两个子GOP分别进行独立的MCTF变换，所述阈值的取值为的30％；