一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法及系统技术方案

一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法，署于飞行器视频编码系统，飞行器视频传输系统包括飞行器和IMU传感器，H.264运动视频编码方法包括以下步骤：步骤A：将飞行器获取的当前帧图像分割若干个宏块；步骤B：获取每一个宏块在参考帧内的搜索范围，在所述搜索范围内获取每一个宏块与在所述搜索范围内的最佳匹配块；步骤C：获取每一个宏块当前的运动矢量；步骤D：通过所述宏块与最佳匹配块获取得到残差；步骤E：通过残差与运动矢量进行编码得到每一帧的重建图像，通过前飞行器的不同运动强度，选择对应的搜索模板、所搜起点与搜索范围，提高搜索的精准度，提高搜索的效率，减少不必要的搜索，进而大大提高视频编码的效率。进而大大提高视频编码的效率。进而大大提高视频编码的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法及系统


[0001]专利技术涉及H.264视频编码
，特别是一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法及系统。

技术介绍

[0002]运动估计是视频编码技术中帧间预测的重要组成部分，其主要思想为将视频的每帧图像分割成一定尺寸的宏块，在参考图像中搜索得出最佳匹配块，并将宏块与匹配块之间的位移作为运动矢量，将宏块与匹配块之间的像素差作为残差。由于运动矢量和残差数据占用的比特数远小于当前块占用的比特数，所以可以使用运动矢量、残差数据和参考帧重建视频图像，减少网络传输的数据量。现有的运动估计算法包括全搜索法、三步法、钻石搜索法、UMHexagonS算法等，其中存在计算复杂度高、匹配精度低、容易陷入局部最优、搜索模式单一等问题，其原因是现有技术没有充分的考虑飞行器运动剧烈程度和运动方向的信息，进行了大量不必要的搜索，且搜索模板相对固定，面对剧烈运动的场景往往需要耗费大量的时寻找最佳匹配块。

技术实现思路

[0003]针对上述缺陷，专利技术的目的在于提出一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法及系统。
[0004]为达此目的，专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法，署于飞行器视频编码系统，所述飞行器视频传输系统包括飞行器和IMU传感器，H.264运动视频编码方法包括以下步骤：
[0006]步骤A：将飞行器获取的当前帧图像分割若干个宏块；
[0007]步骤B：获取每一个宏块在参考帧内的搜索范围，在所述搜索范围内获取每一个宏块与在所述搜索范围内的最佳匹配块，其中最佳匹配块为参考帧在搜索范围内中与宏块相似度最高的子块，所述参考帧为已经进行编码的前一帧；
[0008]步骤C：获取每一个宏块当前的运动矢量；
[0009]步骤D：通过所述宏块与最佳匹配块获取得到残差；
[0010]步骤E：通过残差与运动矢量进行编码得到每一帧的重建图像。
[0011]优选的，所述步骤B包括以下步骤：
[0012]步骤B1：获取当前飞行器的运动强度，并根据飞行器的运动强度选择搜索范围；
[0013]步骤B2：通过当前飞行器的运动强度选择对应的搜索起始点；
[0014]步骤B3：通过当前飞行器的运动强度选择对应的搜索模板，根据搜索模板、搜索起始点与搜索范围在所述参考帧中找到每一个宏块的最佳匹配块。
[0015]优选的，所述步骤B1包括以下步骤：
[0016]步骤B11：将前一帧图像分割为8*8的子块，获取每一个子块在水平方向与垂直方向的运动矢量，并通过水平方向与垂直方向上的运动矢量，获取每一个子块的运动强度P
(i,j)，其中每一个子块的运动强度P(i,j)计算公式如下：
[0017]其中x
i
和y
j
为第i行第j列的子块在水平和垂直方向上的运动矢量的分量；
[0018]步骤B12：通过所有子块的运动强度获取得到子块的平均运动强度P
age
，其中子块的平均运动强度P
avg
的计算公式如下：
[0019]其中I与J分别表示前一帧图像在水平方向与垂直方向上子块的数目，P(i,j)为第i行第j列子块的运动强度；
[0020]步骤B13：通过子块的平均运动强度获取得到前一帧画面获取时飞行器的运动强度f，其中，运动强度f的计算公式如下：
[0021][0022]其中其中I与J分别表示前一帧图像在水平方向与垂直方向上子块的数目，P(i,j)为第(i，j)子块的运动强度，P
avg
为子块的平均运动强度；
[0023]步骤B14：获取当前帧图像输出的时间t，获取三轴角加速度时间戳中与所述时间t最相近的时间t
k
‑1与时间t
k
，判断时间t是否等于时间t
k
，若等于，则获取三轴角加速度时间t
k
时刻的角加速度若不等于，则通过线型插值获取出当前飞行器的角加速度a
t
，所述当前飞行器的角加速度a
t
包括x轴、y轴与z轴的角加速度a
x
、角加速度a
y
与角加速度a
z
；
[0024]线型插值的公式如下：
[0025]其中为t
k
‑1时刻的三轴角加速度；
[0026]步骤B15：通过线型插值的公式获取角加速度a
x
、角加速度a
y
、角加速度a
z
，并通过角加速度a
x
、角加速度a
y
、角加速度a
z
与运动强度f确定当前飞行器的运动强度F，其公式为：
[0027][0028]其中a
x
、a
y
、a
z
分别为当前当前飞行器x轴、y轴与z轴的角加速度，α与β为比例系数，f为前一帧画面获取时飞行器的运动强度；
[0029]步骤B16:判断当前飞行器的运动强度F所在的区间，并根据区间选择对应的搜索范围。
[0030]优选的，所述步骤B2包括以下步骤：
[0031]步骤B21：通过当前编码尺寸与当前飞行器的运动强度F，得出预测阈值，其中所述预测阈值的获取公式如下：
[0032]其中Block
size
为图像编码尺寸，k
n
中n的取值范围为[1，2，3]，对应的k1的取值为0.1，k2的取值为0.22，k3的取值为0.37，F为当前飞行器的运动强度；
[0033]步骤B22：通过中值预测公式计算当前帧图像宏块的起始点预测值，获取所述搜索起始点预测值的最小误差，并判断所述最小误差是否小于A3值，若小于，则选择该搜索起始
点预测值作为搜索起始点，若大于A3值且小于A2值，则使用原点(0,0)作为搜索起始点预测值，获取所述搜索起始点预测值的最小误差，并判断所述原点(0,0)的最小误差是否小于A2值，若小于，则选择原点作为搜索起始点，若大于，则采用七种块分割公式获取得到搜索起始点；
[0034]其中中值预测公式为MV
p
＝median(MV
a
,MV
b
,MV
c
)；
[0035]其中MV
a
，MV
b
，MV
c
分别为计算当前帧图像的宏块的左侧宏块、上方宏块与右上方宏块的运动矢量；
[0036]七种块分割公式如下：
[0037][0038]获取最小误差的公式如下：其中f
k
(n,m)为当前帧图像中(n,m)坐标的像素值，f
k
‑1(n+i,m+j)为参考帧图像中(n+i，m+j)的坐标像素值，M与N为当前帧图像尺寸。
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法，其特征在于：所述部署于飞行器视频编码系统，所述飞行器视频传输系统包括飞行器和IMU传感器，H.264运动视频编码方法包括以下步骤：步骤A：将飞行器获取的当前帧图像分割若干个宏块；步骤B：获取每一个宏块在参考帧内的搜索范围，在所述搜索范围内获取每一个宏块与在所述搜索范围内的最佳匹配块，其中最佳匹配块为参考帧在搜索范围内中与宏块相似度最高的子块，所述参考帧为已经进行编码的前一帧；步骤C：获取每一个宏块当前的运动矢量；步骤D：通过所述宏块与最佳匹配块获取得到残差；步骤E：通过残差与运动矢量进行编码得到每一帧的重建图像。2.根据权利要求1所述的一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法，其特征在于：所述步骤B包括以下步骤：步骤B1：获取当前飞行器的运动强度，并根据飞行器的运动强度选择搜索范围；步骤B2：通过当前飞行器的运动强度选择对应的搜索起始点；步骤B3：通过当前飞行器的运动强度选择对应的搜索模板，根据搜索模板、搜索起始点与搜索范围在所述参考帧中找到每一个宏块的最佳匹配块。3.根据权利要求2所述的一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法，其特征在于：所述步骤B1包括以下步骤：步骤B11：将前一帧图像分割为8*8的子块，获取每一个子块在水平方向与垂直方向的运动矢量，并通过水平方向与垂直方向上的运动矢量，获取每一个子块的运动强度P(i,j)，其中每一个子块的运动强度P(i,j)计算公式如下：其中x
i
和y
j
为第i行第j列的子块在水平和垂直方向上的运动矢量的分量；步骤B12：通过所有子块的运动强度获取得到子块的平均运动强度P
age
，其中子块的平均运动强度P
avg
的计算公式如下：其中I与J分别表示前一帧图像在水平方向与垂直方向上子块的数目，P(i,j)为第i行第j列子块的运动强度；步骤B13：通过子块的平均运动强度获取得到前一帧画面获取时飞行器的运动强度f，其中，运动强度f的计算公式如下：其中其中I与J分别表示前一帧图像在水平方向与垂直方向上子块的数目，P(i,j)为第(i，j)子块的运动强度，P
avg
为子块的平均运动强度；步骤B14：获取当前帧图像输出的时间t，获取三轴角加速度时间戳中与所述时间t最相近的时间t
k
‑1与时间t
k
，判断时间t是否等于时间t
k
，若等于，则获取三轴角加速度时间t
k
时刻的角加速度若不等于，则通过线型插值获取出当前飞行器的角加速度a
t
，所述当前飞行器的角加速度a
t
包括x轴、y轴与z轴的角加速度a
x
、角加速度a
y
与角加速度a
z
；
线型插值的公式如下：其中为t
k
‑1时刻的三轴角加速度；步骤B15：通过线型插值的公式获取角加速度a
x
、角加速度a
y
、角加速度a
z
，并通过角加速度a
x
、角加速度a
y
、角加速度a
z
与运动强度f确定当前飞行器的运动强度F，其公式为：其中a
x
、a
y
、a
z
分别为当前当前飞行器x轴、y轴与z轴的角加速度，α与β为比例系数，f为前一帧画面获取时飞行器的运动强度；步骤B16:判断当前飞行器的运动强度F所在的区间，并根据区间选择对应的搜索范围。4.根据权利要求3所述的一种适用于高速飞行器的H.264运动视频编码方法，其特征在于：所述步骤B2包括以下步骤：步骤B21：通过当前编码尺寸与当前飞行器的运动强度F，得出预测阈值，其中所述预测阈值的获取公式如下：其中Block
size
为图像编码尺寸，k
n
中n的取值范围为[1，2，3]，对应的k1的取值为0.1，k2的取值为0.22，k3的取值为0.37，F为当前飞行器的运动强度；步骤B22：通过中值预测公式计算当前帧图像宏块的起始点预测值，获取所述搜索起始点预测值的最小误差，并判断所述最小误差是否小于A3值，若小于，则选择该搜索起始点预测值作为搜索起始点，若大于A3值且小于A2值，则使用原点(0,0)作为搜索起始点预测值，获取所述搜索起始...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶红霞，邝野，徐雍，鲁仁全，林明，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：