三维小波视频编码中的自适应帧分组算法制造技术

本发明专利技术涉及视频编码领域中的一种三维小波视频编码中的自适应帧分组算法。该算法包括如下步骤：首先将最大ＧＯＰ划分为大小为２的子ＧＯＰ，再采用逐级合并连续且大小一致的子ＧＯＰ的方式实现最大ＧＯＰ的运动补偿时域Ｈａｒｒ小波变换；在每次合并子ＧＯＰ前，检验将进行的运动补偿是否有效，并以此确定是合并子ＧＯＰ，还是不合并子ＧＯＰ而得到独立的子ＧＯＰ；重复上述过程直至不能合并任何子ＧＯＰ或者只剩下一个子ＧＯＰ，得到最终的ＧＯＰ结构。该算法能够自适应视频序列的变换，将最大ＧＯＰ划分为一个或者若干个独立ＧＯＰ，提升编码性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频编码领域中的帧分组算法，具体为一种三维小波视频编码中的自适应帧分组算法。扭旦灶士 冃尔忟不由于小波变换的多尺度分析特性，基于三维小波变换的视频序列压缩方法能够提供质量、 空间、时间可扩展性。在现行的技术上，三维小波变换通过一维时域小波变换加二维空域小 波变换的方式实现。在进行一维时域小波变换时， 一般采用结合运动补偿的时域滤波技术。 运动补偿时域滤波技术使得时域小波变换在具有较强相关性的像素间进行，从而有效地去除 各帧之间的相关性，提升编码效率。由于存储和编解码的限制，在对视频序列进行时域一维小波变换时首先需要对序列进行 分组(Gro叩of Picture, GOP)，然后再对每个GOP进行多级时域一维小波变换。在进行多级 时域小波变换时，每一级变换均对上一级变换得到的低频帧进行运动补偿时域滤波，直至只 剩下一个低频帧，附图1示出了G0P大小为16时的这一过程。因此，当时域小波变换进行到 较高级时需要对在时域上相隔较远的帧进行运动补偿小波变换。例如，当G0P大小为16时， 第四级时域Harr小波变换是在基于原序列的第1帧和第9帧所得到的两个低频帧之间进行 的。因此，若视频序列具有较强的运动，则相隔较远的两帧之间的运动补偿效果会变差，从 而降低编码效率。然而，目前的大部分三维小波视频编码方案并没有很好地考虑到这一特性， 主要采用两种方法确定GOP大小方法一是采用固定大小(一般为8或者16)的G0P对视频 序列进行处理；方法二是根据当前GOP的运动情况去判定下一个GOP的大小。方法一不能随 视频序列的运动变换情况而自适应地改变GOP大小。方法二虽能自适应地改变GOP大小，但 不能很好地跟踪视频序列的运动变化。因此，这两种分组算法都可能造成潜在的编码性能下 降。另一方面，运动补偿时域Harr小波变换具有如下特性 一个大小为2* = 1,2,3,…)的 G0P的运动补偿时域Harr小波变换可以通过如下方式实现首先将该G0P按前后顺序分为两 个大小为W的子GOP，再对两个子GOP分别进行运动补偿时域Harr小波变换，最后再对得到 两个子G0P的低频帧丄u和丄,进行一级运动补偿时域Harr小波变换。由上述步骤得到的1个 低频帧和2 + AT-l个高频帧即为原GOP的运动补偿时域Harr小波变换结果。附图2示出了此 特性在7^ = 4时的一个例子。同理， 一个大小为7V的G0P可以由其两个大小为AT/2的子G0P 的进行上述的合并而实现。因此， 一个大小为2、/^ = 2，3,4,...)的GOP可以由其大小为2的子GOP开始，通过逐级对连续的且大小一致的子GOP的低频帧进行运动补偿时域Harr小波变换而进行合并的方式得到最终的运动补偿时域Harr小波变换结果。
技术实现思路
为克服
技术介绍
中所叙述的分组算法的不足，本专利技术的目的在于，提供一种能自适应视频序列变化情况的三维小波视频编码中的自适应帧分组算法，其具体技术方案如下一种应用于三维小波视频编码中的自适应帧分组算法，首先确定一个最大GOP大小，通过逐级合并子GOP的方式，实现最大GOP的运动补偿时域Harr小波变换，并在每次合并的过 程中检验需要进行的运动补偿是否有效，即能否准确地对高频帧像素进行预测，以此确定是 合并两个子G0P，从而得到两个子GOP所组成的GOP的运动补偿时域Harr小波变换结果，还 是保持两个子GOP不变而得到两个独立的子GOP，从而将最大GOP划分为若干独立子GOP，得 到自适应的GOP结构，其特征在于，具体包括下列步骤基于
技术介绍
中所描述的运动补偿时域Harr小波变换的特性，在确定最大GOP的大小为 ^max(W顯== 4，5，6，…)并将视频序列划分为连续的大小为Wmax的GOP后，采用如下过程 实现每个最大GOP运动补偿时域Harr小波变换首先将最大GOP划分为若干大小为2的子 GOP,并对这些子GOP进行运动补偿时域Harr小波变换，然后再对两个连续且大小为2的子 GOP的低频帧进行运动补偿时域Harr小波变换。两个大小为2的子GOP进行上述步骤后，将 得到由二者合并所得的大小为4的子GOP的运动补偿时域Harr小波变换结果。完成合并大小 为2的子GOP之后，再合并连续的两个大小为4的子G0P，得到大小为8的子GOP的运动补 偿时域Harr小波变换结果，重复对得到的子GOP进行上述合并过程，直至得到原GOP的运动 补偿时域Harr小波变换结果。为了得到自适应的帧分组结构，在进行上述的对连续的两个大小一致的子GOP的低频帧 进行运动补偿时域Harr小波变换，合并两个子GOP的过程中，需要检验在两个低频帧间进行 的运动补偿过程是否有效，即能否准确地对高频帧像素进行预测，并由此确定是对两个子GOP 的低频帧进行运动补偿时域Harr小波变换，从而合并两个子GOP并得到两个子GOP所组成的 GOP的运动补偿时域Harr小波变换结果，还是保持两个子GOP不变而得到两个独立的子GOP。 在进行上述判断时，若运动补偿效率较低，则不合并两个子G0P，保持两个子GOP的低频帧 不变，从而得到两个独立的子G0P，否则若能有效进行运动补偿，则对两个子GOP的低频帧 进行运动补偿时域Harr小波变换，从而合并两个子G0P，得到两个子GOP所组成的GOP的运 动补偿时域Harr小波变换的结果。对于一个最大G0P，从大小为2的子GOP开始重复进行上 述的检测、合并的步骤，直至不能合并任何两个子GOP或者只存在一个GOP，得到最终的GOP 结构。由前述可知，本专利技术具有如下有益效果直接依据运动补偿的效果将最大GOP分解为若干合适大小的子GOP，得到优化的分组结构；在得到分组结构的同时已经对各子GOP进行了运动补偿时域Harr小波变换，可以直接进行后续的处理过程；仅在判断结果为不合并子GOP时增加一次运动补偿过程，因此本专利技术只会少量地增加编码算法的变换复杂度。 附图说明图1， G0P大小为16时的运动补偿时域Harr小波变换过程。图1示出了 G0P大小为16时的运动补偿时域Harr小波变换过程。在图1中，1代表未 进行变换之前G0P中的各帧；2和3分别代表第一级运动补偿时域Harr小波变换后所得到的 低频帧和高频帧；4和5分别代表第二级运动补偿时域Harr小波变换后所得到的低频帧和高 频帧；6和7分别代表第三级运动补偿时域Harr小波变换后所得到的低频帧和高频帧；8和 9分别代表了第四级运动补偿时域Harr小波变换后所得到的低频帧和高频帧；如图所示，原 G0P —共需要进行四级运动补偿时域Hair小波变换，最终得到的1个低频帧8， 8个高频帧3, 4个高频帧5， 2个高频帧7和1个高频帧9，即原G0P经过运动补偿时域Harr小波变换后得 到1个低频帧和15个高频帧。图2, G0P大小为8时分解为子G0P实现运动补偿时域Harr小波变换的过程。图2示出了大小为8的G0P分解为两个子G0P实现运动补偿时域Harr小波变换的过程。 在图2中，10和11分别表示由原G0P的前4帧和后4帧所组成的子G0P中的各帧；12和13 分别表示第一个子GOP第一级运动补偿时域Harr小波变换后所得的低频帧和高频帧；14和 15分别表示第二个子GOP第一级运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维小波视频编码中的自适应帧分组算法，首先确定一个最大ＧＯＰ大小，通过逐级合并子ＧＯＰ的方式，实现最大ＧＯＰ的运动补偿时域Ｈａｒｒ小波变换，并在每次合并的过程中检验需要在两个低频帧间进行的运动补偿是否有效，即能否准确地对高频帧像素进行预测，以此确定是合并两个子ＧＯＰ，从而得到两个子ＧＯＰ所组成的ＧＯＰ的运动补偿时域Ｈａｒｒ小波变换结果，还是保持两个子ＧＯＰ不变而得到两个独立的子ＧＯＰ，从而将最大ＧＯＰ划分为若干独立子ＧＯＰ，得到自适应的ＧＯＰ结构。

【技术特征摘要】
1.一种三维小波视频编码中的自适应帧分组算法，首先确定一个最大GOP大小，通过逐级合并子GOP的方式，实现最大GOP的运动补偿时域Harr小波变换，并在每次合并的过程中检验需要在两个低频帧间进行的运动补偿是否有效，即能否准确地对高频帧像素进行预测，以此确定是合并两个子GOP，从而得到两个子GOP所组成的GOP的运动补偿时域Harr小波变换结果，还是保持两个子GOP不变而得到两个独立的子GOP，从而将最大GOP划分为若干独立子GOP，得到自适应的GOP结构。2. 根据权利l所述的三维小波视频编码中的自适应帧分组算法，其特征在于所叙述的最大 G0P的大小A^^为24 , AT为大于3的整数。3. 根据权利l所述的三维小波视频编码中的自适应帧分组算法，其特征还在于通过逐级合 并子GOP的方式，实现运动补偿时域Harr小波变换的过程首先是将最大GOP划分为若干大小 为2的子G0P，并对这些子GOP进行运动补偿时域Harr小波变换，然后合并连续的两个大小 为2的两个子G0...

【专利技术属性】
技术研发人员：凃国防，陈康，张灿，吴伟仁，孙应飞，
申请(专利权)人：中国科学院研究生院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]