本发明专利技术公开一种视频内容自适应的亚像素插值方法，包括：（１）根据输入整数像素位置与待插值亚像素位置距离把输入整数像素分三类获得基础系数；（２）根据输入整数像素值与本次插值滤波加权均值的距离修正基础系数；（３）使用修正后的基础系数对目标亚像素位置做插值滤波。实现上述方法的一种视频内容自适应的亚像素插值装置，包括滤波系数生成器、插值滤波器和亚像素位置插值结果存储器，输入的亚像素插值位置和整数像素矩阵进入滤波系数生成器生成滤波系数，滤波系数和输入的整数像素矩阵输入至插值滤波器执行插值滤波，输出结果储存在亚像素位置插值结果存储器并输出。本发明专利技术所述方法运动估计匹配度好、压缩率高，而且实现视频内容自适应。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种插值方法，特别涉及视频内容自适应的亚像素插值方法；另 外本专利技术还涉及一种实现上述方法的视频内容自适应的亚像素插值装置。技术背景数字视频消耗大量的存储和传输容量， 一般而言，视频压縮技术通过压縮空 间和时间两个维度的信息冗余，以达到数字视频比特率的目标。帧间编码压縮技 术参考前面帧和后面帧以压縮编码预测帧，从而消除时间维上的冗余。在基于块的视频编解码系统中，工程师们使用压縮编码技术来降低数字视 频的比特率，解压是压缩的逆过程。帧间压縮技术参考多个前面或后面的帧来压 縮多个帧(一般称当前被压縮(解压)帧为预测帧，P帧或B帧，称用以参考的帧 为参考帧)。它们的帧间压縮都是使用基于块的运动补偿预测编码，随之编码残差。它们的P帧/B帧编码技术的共同点是采用运动向量估计得到运动矢量，然后以宏块或亚宏块为单位基于运动补偿进行帧间预测，接着对帧间预测得到的残差块 进行二维变换，随之对变换域系数量化，'最后熵编码成码流。采用各种抽头的线 性滤波器进行亚像素位置像素值的内插，以提高运动估计的准确性，在运动补偿 过程中得到较低的残差能量，从而提高视频压縮效率。 一般像素内插精度为二分 之一，四分之一亮度像素，八分之一色度像素。八分之一的色度像素精度是理论 值，其'运动矢量以对应亮度像素位置之矢量推断而来，所以只详细解释亮度像素 的插值过程。如图1所示，标识了有全部可能的亚像素位置。阴影框A至D表示整数像 素，而空白框a、 bl、 b2、 cl、 c2、 dl至d4、 el至e4、 s、 m表示内插像素，即 亚像素。对图1各个亚像素值的取得，比较典型的实施方案解释如下。结合图2解 释其插值过程。如图2所示，显示了亚像素示例位置pl，p2，a,其值由整数像数 位置A至T插值来取得。用于这三个位置的六抽头滤波器是bl = ((0 - 5G + 20B + 20A - 5L + T) + 16)>>5 (1) b2 = ((N - 5F + 20B + 20C - 51 + Q) + 16)〉〉5 (2)其s， m， a0至a7位置的插值同于bl, b2。a = ((al - 5a0 + 20bl + 20m - 5a2 + a3) + 16)>>5 或((a5 - 5a4 + 20b2 + 20s - 5a6 + a7) + 16)〉>5 (3) 上述三式中，加16然后右移5位是取整控制。如果pl至p3, a0至a7暂时 不做取整控制，直接用以(3)式，则式(3)变为a = ((al - 5a0 + 20bl + 20m - 5a2 + a3) + 512)》10 或((a5 - 5a4 + 20b2 + 20s - 5a6 + a7) + 512)》10 (4) 如果用0至255范围的整数表示整数像素值，那么就同样应该用0至255 范围的整数表示亚像素。所以应该将式(l)-(4)得到的值调整到0至255这个范 围，箝位运算可以实现这个任务。Qlip(O, 255，x) = 0 ; 如果x < 0.=255;如果x>255. =x; 其它除以上叙述的之外，还有几个与视频压縮和解压有关的国际标准。尽管它 们使用的压缩技术细节上一般各有不同，.但都为在给定预定系数条件下，使用不 同抽头的滤波器，输入不同的亚像素相邻像素值从而得到插值结果。对亚像素位置插值的目的正是为了有效提高运动预测与补偿的精确度，而 具体实施的插值方法决定了亚像素位置像素值的拟合度。一般来说插值算法的拟 合度越好，那么以之为基础的运动估计与补偿精确度也就越高。另外，插值算法 的运算复杂度不能随着其拟合度提高而大幅度增加，否则该方法和系统就不具有 太高的实用价值，或者说不具有普适的实用价值，而只会在压縮率要求很高而计 算量很宽容的环境下有用。现有的应用于运动估计与补偿中的亚像素插值技术如上所述，因之有几项显 著的缺点，包括(上)其插值方法的拟合度相当受限于视频内容。在进行亚像素插值时，使用 预定给出系数的线性滤波器。 一般它们的插值方法具体实施后，其系数也就固定 不能改变。然而，数字视频技术所处理的视频内容千变万化，其统计模型异常丰 富。从信息理论上讲， 一种统计模型可以对相应数据源生成的数据有较高的拟合 度，而对另一种统计特征的数据，其拟合度有可能急剧的下降。所以，对所有视 频内容都有不错拟合度的而系数固定线性滤波器，那么对于有显著特征而严重偏 离高斯统计模型的视频内容，必然有较大的改进空间。(2) 插值方法里的滤波器的输入特定于插值像素点水平或垂直方向相邻像 素点。而视频内容并没有特定于水平和垂直方向。良好的视频帧内插值方法对于 平面上的方向应该是透明的。受限于数字视频内容表达方式，至少斜对角方向相 邻像素点也可以输入以提高拟合度。(3) 对四分之一亚像素a的插值，运算复杂度急剧升高。如前述举例的典型 实施方案中，bl,b2需要6次乘法，6次加法， 一次移位运算。而插值a，需要 42次乘法，36次加法， 一次移位运算。复杂度多出近6倍。在有的实施方案中， 需要从垂直方向与水平方向如此计算两次，则运算复杂度多出近12倍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种运动估计匹配度好、压縮率高、计算量小和视频内容自适应的亚像素插值方法；本专利技术的另一个目的是提供一种实现上述方法的 视频内容自适应的亚像素插值装置。本专利技术的目的可通过以下的技术措施来实现 一种视频内容自适应的亚像 素插值方法，其特征在于包括以下步骤-(1)、根据输入整数像素位置与待插值亚像素位置的距离，把输入整数像 素分三类获得线性滤波器的基础系数；(2)、根据输入整数像素值与本次插值滤波加权均值的距离，修正步骤(1) 的基础系数；(3)、使用修正后的基础系数对目标亚像素位置做插值滤波。 如果亚像素插值位置的水平或垂直方向有四分之一或四分之三像素时，其 滤波系数不变。本专利技术所述步骤(1)的输入整数像素按如下分为三类输入整数像素位置 与待插值亚像素位置的距离最小的是第一类像素点，其次是第二类像素点，距离 最大的是第三类像素点。本专利技术所述步骤(1)的基础系数满足如下两约束条件a) w〈i,j'o〉= (一i)^^g—rfV2ff2其中n表示输入整数像素的类别号，对第一类像素点『1,第二类像素点『2,第三类像素点『3, C7表示方差，d为当前输入像素位置到待插亚像素位置的距离； (2) w〈ij,0〉为整数，近似前一约束条件的值，且所有w〈i,j,0〉之和是2的幂。本专利技术所述步骤(2)的加权均值为(2Co〈i， j〉 *L〈i， j〉 + l/2*2Co<i， j〉)/ SCo〈i， j〉 (i, j遍历输入像素位置)其中L〈i， j〉为输入像素值，Co〈i, j〉为加权均值系数。本专利技术所述加权均值系数Co〈i, j〉满足高斯模型。本专利技术所述步骤(2)当输入整数像素值与本次插值为滤波加权均值的距离 大于或等于距离阀值，对输入的第一、二和三类整数像素修正的基础系数分别为1/9 * W〈i,j,0〉、 1/3 * W〈i,j,0〉和0，其中W〈i,j,0〉修正前基础系数；当输入整数像 素值与本次插值为滤波加权均值的距离小于距本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种视频内容自适应的亚像素插值方法，其特征在于包括以下步骤：（１）、根据输入整数像素位置与待插值亚像素位置的距离，把输入整数像素分三类获得线性滤波器的基础系数；（２）、根据输入整数像素值与本次插值滤波加权均值的距离，修正步骤（１）的基础系数；（３）、使用修正后的基础系数对目标亚像素位置做插值滤波。
【技术特征摘要】
1. 一种视频内容自适应的亚像素插值方法，其特征在于包括以下步骤(1)、根据输入整数像素位置与待插值亚像素位置的距离，把输入整数像素分三类获得线性滤波器的基础系数；(2)、根据输入整数像素值与本次插值滤波加权均值的距离，修正步骤(1)的基础系数；(3)、使用修正后的基础系数对目标亚像素位置做插值滤波。2、 根据权利要求1所述的亚像素插值方法，其特征在于如果 亚像素插值位置的水平或垂直方向有四分之一或四分之三像素时，其 滤波系数不变。3、 根据权利要求1所述的亚像素插值方法，其特征在于所述 步骤(1)的输入整数像素按如下分为三类输入整数像素位置与待 插值亚像素位置的距离最小的是第一类像素点，其次是第二类像素 点，距离最大的是第三类像素点。4、 根据权利要求1或3所述的亚像素插值方法，其特征在于 所述步骤(1)的基础系数满足如下两约束条件(1) <formula>formula see original document page 2</formula>其中n表示输入整数像素的类別号，对第一类像素点rp4，第二类 像素点『2，第三类像素点『3， c表示方差，d为当前输入像素位置到 待插亚像素位置的距离；(2) w〈i，j，0〉为整数，近似前一约束条件的值，且所有w〈i,j，0〉 之和是2的幂。5、 根据权利要求1所述的亚像素插值方法，其特征在于所述步骤(2)的加权均值为(2Co〈i，j〉 * L〈i， j〉 + l/2*2Co〈i， j〉)/ 2Co〈i， j>;其中i， j遍历输入像素位置...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁梓瑾，张婷，旷开智，冯云庆，
申请(专利权)人：安凯广州微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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