本发明专利技术公开了一种P帧编码方法及装置，包括下采样模块，用于将待编码P帧进行下采样，以得到原始分辨率降低为预定倍数的下采样帧；模式选择模块，将下采样帧的宏块编码模式在Intra/Inter之间进行模式选择；Intra编码模块，对Intra宏块进行帧内预测，重建时整体上采样，以获得原始分辨率大小的重建Intra宏块；Inter编码模块，利用原始分辨率大小的参考帧对Inter宏块进行帧间预测编码，通过非对称分辨率的运动补偿和残差上采样，以获得原始分辨率的重建Inter宏块；合成模块，利用重建Intra宏块与重建Inter宏块组成原始分辨率的重建P帧。本发明专利技术能够显著降低计算复杂度，同时对一些运动不大、纹理简单的移动无线应用环境下的视频还可明显提高编码效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于视频处理
，尤其涉及视频编码序列中P帧的编码方法及装置。
技术介绍
在过去的几十年里，视频领域的两大国际组织ISO-MPEG与ITU已经相继推出了一系列视频压缩标准如 MPEG-I、MPEG-2 和 MPEG-4 以及 H. 26UH. 263,H. 263+,H. 264/AVC 等， 中国也于2002年成立“数字视音频编解码技术标准化工作组”即AVS组织，2005年完成并已成为国家标准。这些标准不断地提高了视频编码效率，也推动了多媒体产业的发展。H. 264/AVC与之前的编码标准相比，具有更好的编码效率，但与之相对应的是其计算复杂度也是成倍增加，这对视频编解码终端尤其是嵌入式处理平台提出了更高的挑战。 为了降低H. 264/AVC的计算复杂度，人们对其中计算复杂度最高的运动估计、运动补偿以及在此基础上的模式选择过程做了大量的优化和改进，提出了很多优化算法。P帧为前向预测编码帧，在I帧或P帧的参考帧中找出P帧“某点”的运动矢量和预测残差，取预测残差和运动矢量一起传送。在接收端根据运动矢量从参考帧中找出该块的预测块并与差值相加以得到该块的重建值，从而可得到完整的P帧。但是，在现有H. 264编码技术中，这些研究主要是针对模块本身，在此基础上进一步降低模块计算复杂度的空间有限。并且，尤其在P帧编码中，并未充分考虑在编码端如何减少这些模块的调用次数，如减少需要进行运动估计及运动补偿等。因此，造成现有P帧编码方法计算复杂度高、编码耗时过大等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决现有技术中的上述问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种能够大幅降低编码复杂度的P帧编码方法及装置。根据本专利技术的一个方面，本专利技术实施例提出了一种P帧编码方法，所述P帧编码方法包括以下步骤a)将待编码P帧进行下采样，以得到原始分辨率降低为预定倍数的下采样帧；b)将所述下采样帧在帧内预测编码Intra和帧间预测编码Inter编码模式之间进行模式选择；c)对于所述下采样帧中被选择为Intra的宏块，进行帧内预测编码，并在重建时整体上采样，以获得原始分辨率大小的重建Intra宏块；d)对于所述下采样帧中被选择为 Inter的宏块，利用原始分辨率大小的参考帧对所述^ter的宏块进行帧间预测编码，非对称分辨率的运动补偿和残差上采样，以获得原始分辨率的重建Inter宏块；以及e)利用所述重建Intra宏块与所述重建Inter宏块组成原始分辨率的重建P帧。根据本专利技术进一步的实施例，所述步骤c包括cl)对所述宏块进行帧内预测、变换、量化、反量化、反变换以及帧内预测补偿，以得到具有所述降低分辨率大小的重建Intra 宏块；以及c2)对所述重建htra宏块进行整体上采样，以得到所述具有原始分辨率大小的重建Intra宏块。根据本专利技术进一步的实施例，所述步骤d包括dl)利用所述参考帧对所述宏块进行运动估计和运动补偿，以得到对应的运动矢量和残差，以及确定所述宏块在所述参考帧中的位置；业)根据所述位置将所述运动矢量进行等值上采样，以等值扩充一个所述运动矢量为对应所述倍数的多个运动矢量；d;3)对所述残差进行整体上采样，以得到对应原始分辨率大小的上采样残差；以及d4)将所述上采样残差与所述多个运动矢量对应提取的参考块相加，得到所述重建Inter宏块。根据本专利技术进一步的实施例，所述步骤a包括将所述待编码P帧进行行、列各 1/2的下采样，以得到为原始分辨率1/4倍数大小的所述下采样帧。根据本专利技术进一步的实施例，该方法还包括将所述帧内预测得到的残差进行变换及量化之后进行熵编码；以及输出对应的压缩码流。或者，将所述运动矢量以及进行变换及量化之后的残差进行熵编码；以及输出对应的压缩码流。根据本专利技术进一步的实施例，所述重建P帧不作为下一待编码帧的参考帧。根据本专利技术的另一方面，本专利技术的实施例提出一种P帧编码装置，所述P帧编码装置包括下采样模块，所述下采样模块用于将待编码P帧进行下采样，以得到分辨率降低为原始分辨率预定倍数的下采样帧；模式选择模块，用于将所述下采样帧的宏块编码模式在htra/lnter之间进行模式选择；Intra编码模块，所述Intra编码模块对所述下采样帧中被选择为Intra模式的宏块进行帧内预测，并在重建时整体上采样，以获得原始分辨率大小的重建Intra宏块；Inter编码模块，所述Inter编码模块利用原始分辨率大小的参考帧对被选择为Inter模式的宏块进行帧间预测编码，非对称分辨率的运动补偿和残差上采样，以获得原始分辨率的重建Inter宏块；以及合成模块，所述合成模块利用所述重建 Intra宏块与所述重建Inter宏块组成原始分辨率的重建P帧。根据本专利技术进一步的实施例，所述^itra编码模块对所述宏块进行帧内预测、变换、量化、反量化、反变换以及帧内预测补偿，得到具有所述降低分辨率大小的重建Intra 宏块；以及对所述重建Intra宏块进行整体上采样，以得到所述具有原始分辨率大小的重建htra宏块。根据本专利技术进一步的实施例，所述hter编码模块包括=Inter编码单元，所述 Inter编码单元利用所述参考帧对所述宏块进行运动估计和运动补偿，以得到对应的运动矢量和残差，以及确定所述宏块在所述参考帧中的位置；运动矢量上采样单元，所述运动矢量上采样单元将所述运动矢量进行等值上采样，以等值扩充一个所述运动矢量为对应所述倍数的多个运动矢量；残差上采样单元，所述残差上采样单元将所述残差进行整体上采样，以得到对应原始分辨率大小的上采样残差；以及Inter宏块重建单元，所述Inter宏块重建单元将所述上采样残差与所述多个运动矢量对应提取的参考块相加，以得到所述重建 Inter宏块。根据本专利技术进一步的实施例，所述下采样模块将所述待编码P帧进行行、列各1/2 的下采样，以得到为原始分辨率1/4倍数大小的所述下采样帧。根据本专利技术进一步的实施例，还包括熵编码模块，所述熵编码模块用于将所述运动矢量和/或量化之后的所述残差进行熵编码，并输出对应的压缩码流。根据本专利技术进一步的实施例，所述重建P帧不作为下一待编码帧的参考帧。本专利技术通过P帧下采样编码获得一种新型的R帧。这样，对于最耗时的运动估计和运动补偿部分，其计算复杂度基本上为原始分辨率帧的1/4，而编码性能几无损失。因此， 本专利技术编码能有效降低计算复杂度，同时，对一些运动不大、纹理简单的移动环境下的视频还可明显提高编码效率。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1为现有编码技术对应的视频编码序列示意图；图2为本专利技术实施例的P帧编码装置结构方框图；图3为本专利技术实施例的P帧下采样示意图；图4为本专利技术实施例的Inter宏块运动估计示意图；图5为本专利技术实施例的Inter宏块运动补偿原理示意图；图6为传统P帧hter宏块运动补偿原理示意图；以及图7为本专利技术实施例的P帧编码方法的步骤流程图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种Ｐ帧编码方法，其特征在于，所述Ｐ帧编码方法包括以下步骤：ａ）将待编码Ｐ帧进行下采样，以得到原始分辨率降低为预定倍数的下采样帧；ｂ）将所述下采样帧在帧内预测编码Ｉｎｔｒａ和帧间预测编码Ｉｎｔｅｒ编码模式之间进行模式选择；ｃ）对于被选择为Ｉｎｔｒａ模式的宏块，进行帧内预测编码和上采样，以获得原始分辨率大小的重建Ｉｎｔｒａ宏块；ｄ）对于被选择为Ｉｎｔｅｒ模式的宏块，利用原始分辨率大小的参考帧进行帧间预测编码，非对称分辨率的运动补偿和残差上采样，以获得原始分辨率的重建Ｉｎｔｅｒ宏块；以及ｅ）利用所述重建Ｉｎｔｒａ宏块与所述重建Ｉｎｔｅｒ宏块组成原始分辨率的重建Ｐ帧。
【技术特征摘要】
1.一种P帧编码方法，其特征在于，所述P帧编码方法包括以下步骤a)将待编码P帧进行下采样，以得到原始分辨率降低为预定倍数的下采样帧；b)将所述下采样帧在帧内预测编码Intra和帧间预测编码Inter编码模式之间进行模式选择；c)对于被选择为Intra模式的宏块，进行帧内预测编码和上采样，以获得原始分辨率大小的重建Intra宏块；d)对于被选择为Inter模式的宏块，利用原始分辨率大小的参考帧进行帧间预测编码，非对称分辨率的运动补偿和残差上采样，以获得原始分辨率的重建Inter宏块；以及e)利用所述重建Intra宏块与所述重建Inter宏块组成原始分辨率的重建P帧。2.如权利要求1所述的P帧编码方法，其特征在于，所述步骤c包括cl)对所述宏块进行帧内预测、变换、量化、反量化、反变换以及帧内预测补偿，以得到具有所述降低分辨率大小的重建Intra宏块；以及c2)对所述重建Intra宏块进行整体上采样，以得到所述具有原始分辨率大小的重建 Intra宏块。3.如权利要求1所述的P帧编码方法，其特征在于，所述步骤d包括dl)利用所述参考帧对所述宏块进行运动估计和运动补偿，以得到对应的运动矢量和残差，以及确定所述宏块在所述参考帧中的位置；d2)根据所述位置将所述运动矢量进行等值上采样，以等值扩充一个所述运动矢量为对应所述倍数的多个运动矢量；d3)对所述残差进行整体上采样，以得到对应原始分辨率大小的上采样残差；以及 d4)将所述上采样残差与所述多个运动矢量对应提取的参考块相加，得到所述重建 Inter宏块。4.如权利要求1或3所述的P帧编码方法，其特征在于，所述步骤a包括将所述待编码P帧进行行、列各1/2的下采样，以得到为原始分辨率1/4倍数大小的所述下采样帧。5.如权利要求1所述的P帧编码方法，其特征在于，所述重建P帧不作为下一待编码帧的参考帧。6.一种P帧编码装置，其特征在于，所述P帧编码装置包括下采样模块，所述下采样模块用于将待编码P帧进行下采样，以得到原始分辨率降低为预定...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜东，魏旭，梁利平，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11
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