[发明专利]基于极大极小MV差值的H.264帧间模式优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是视频编码压缩领域，主要是针对高清视频数据量大、处理速度慢、在实际应用中局限性大以及H.264算法在提高编码效率同时增大计算复杂度的缺点而提出的。

背景技术

高清视频的优越性是公认的，它具有直观性、确切性、高效性、广泛性等优点。但是由于其信息量的庞大，存储与传输高清视频信息就会付出很大的代价，因此高效的对其进行压缩编码是一个关键问题。

传统的视频压缩编码标准主要有H.261、MPEG-1、H.262、MPEG-2、MPEG-3、H.263、MPEG-4等，这些标准都可以在满足一定的视频质量前提下达到压缩编码的目的。MPEG和VCEG联合开发一个比早期研发的MPEG和H.263性能更好的视频压缩编码标准，即H.264。H.264通过采用一些关键技术，如多模式帧内帧间预测、SP/SI帧技术、整数变换、CAVLC和CABAC熵编码等，可以大大提升编码性能。

H.264采用块大小可变的如图1所示的7种运动估计模式的穷尽搜索算法。在进行帧间模式判决时，对每一种模式进行搜索，最后根据率失真理论选择最优模式编码，虽然提高了率失真性能，但同时也大大提高算法复杂度，降低了编码实时性。而且运动估计占据整个编码计算量的一半以上，它直接影响视频压缩的编码效率和质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于极大极小MV差值的H.264帧间模式优化方法，可以平衡失真度和运算复杂度，在保证编码质量的前提下，降低算法复杂度，达到编码实时性要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该种基于极大极小MV差值的H.264帧间模式优化方法，包括以下步骤：

步骤一：读取待编码的视频帧，并将其划分为16×16的宏块；

步骤二：对当前需要编码的宏块进行SKIP模式的多次优先判决，如果其最佳编码模式为SKIP模式，则进入步骤四；如果其最佳编码模式不为SKIP模式，则进入步骤三；

步骤三：在对当前编码块进行帧间编码时，根据相邻已编码块的分割信息与运动矢量MV差值信息，可以判定当前编码块的运动剧烈情况，进而缩小搜索模式范围，选取最佳编码模式。

步骤四：根据确定的最佳编码模式完成对当前编码块的编码，继续下一编码块。

进一步，所述步骤二的最佳编码模式判断包括以下步骤：

步骤1：根据已编码块的SAD信息，定义用于判定宏块编码模式的阈值TH1、TH2；

步骤2：将当前需要编码的宏块与前一帧图像的相同位置的图像进行比较，如果像素差满足Δ≤TH1，则认为当前编码块是静止块，采取SKIP模式编码；

否则，计算16×16模式的绝对差值和SAD，将SAD与阈值TH2比较，若SAD≤TH2，则采用SKIP模式；否则，计算16×16模式与SKIP模式的匹配误差函数值J，若J_SKIP≤J_16×16，仍然采用SKIP模式编码；

步骤3：若J_SKIP＞J_16×16，则判断SKIP模式不是其最佳编码模式。

进一步，所述步骤三的最佳编码模式判断包括：

步骤1：根据相邻已编码块的MV信息，将MV分解到x和y分量，那么MV在x与y分量的差值大小就可以反映当前编码块的运动情况；

步骤2：求取MV在x与y分量的极大极小值MVx_max、MVx_min、MVy_max、MVy_min，那么就可以得到极大极小差值|MVx_max-MVx_min|与|MVy_max-MVy_min|，如果这两个差值表明临近已编码块的运动矢量较小，运动比较平缓，那么根据图像块的空间相关性与运动连续性，判定当前编码块的运动幅度比较小；

步骤3：如果极大极小差值满足|MVx_max-MVx_min|≤THx与|MVy_max-MVy_min|≤THy，那么就可以判断当前编码块的运动比较平缓，从而把搜索范围限制在16×16、16×8、8×16的大尺寸里，否则限制在8×8、8×4、4×8、4×4小尺寸范围里；

步骤4：根据率失真优化理论选取最优编码模式，即选取代价函数值最小的作为最佳编码模式。