[发明专利]一种264视频以任意比例降低分辨率的像素域转码的方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机多媒体技术领域，特别涉及视频以任意比例降低分辨率转码的方法。

背景技术

数字视频是指以数字形式记录的视频信息，英文对应的词组是Digital video。数字视频的原始数据量非常大，给传输和存储都带来了很大的不便，因此实际应用中往往需要进行编码压缩。

视频编码采用运动估计的方法来实现数据的压缩。视频数据是以固定的时间间隔连续采集的图像序列，由于采集速度快，相邻图像在内容上的相关性很强。运动估计就是利用图像间的这种相关性，消除其中的冗余信息，实现数据的压缩。运动估计方法的大体过程如下：首先将当前帧(编码过程中准备编码的图像)划分为固定大小的块(16像素x16像素)；然后，对于每个块，在参考帧中(编码选用的参考图像)进行搜索和比较，找到一个内容相似度最高的“匹配块”，由此得到编码当前块的运动向量(当前块与匹配块之间的相对位移)；接着，将两个块相减得到残差，并对残差矩阵进行DCT变换；最后对运动向量和DCT变换系数进行熵编码得到压缩数据。

但是由于终端设备的处理和显示能力不同，传输视频信号的网络状况的千差万别，以及各大组织及公司针对不同的用途和应用场合制定的一系列不同的视频编码标准，造成了视频数据的格式及参数多样化，给媒体资源的传播和共享带来了很大的困难。视频转码技术就是为了解决以上问题，以更好更有效地实现视频数据间的转换而提出来的。

视频转码(Video Transcoding)技术，就是要将原来的某种压缩视频流，转换为另一种不同的压缩视频流，以改变其码率、分辨率等参数，或完全改变其语法格式。视频转码方法主要可以分为两大类：像素域转码和变换域转码。变换域转码通过对DCT系数进行运动补偿，实现码流格式的转换。这种方法的优点是计算量小，转码速度快，缺点是该方法对运动向量，编码速率等有一定的要求，给实际应用带来了一定的限制。像素域转码则是将码流解码后通过DCT反变换到像素域后进行处理，比较灵活，便于实现，但转码的计算量较大。

H.264/AVC是ITU-T视频编码专家组(VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(MPEG)联合制定的最新国际视频编码标准，其主要目标是提高压缩性能，并提供与网络友好(network-friendly)的视频表示。通过对之前各视频编码标准多方面的改进，H.264能够满足各种码率下的不同需求。例如，它既可用于移动电话等较低码率下的视频传输，也可用在中码率的视频会议等场合，同时也适于数字电视等较高码率的应用。H.264在给出感觉上相当的视频质量的同时，码率只是MPEG-2码率的1/3到1/2；与现存其他视频标准相比较，H.264可期望提高50％以上的编码效率。与之前的MPEG-2，MPEG-4等编码标准相比，H.264增加了运动补偿的可变尺寸块技术，在运动补偿中，H.264支持更加灵活的块尺寸选择机制，比其他视频标准有更多的块形状和尺寸。每一个P型(单向运动预测)或B型(双向运动预测)的块，均对应一个特定的分区情况，被分为若干个8x8、16x8、8x16或16x16的块；如果选择了8x8的块，将有可能进一步被分割为8x4、4x8或4x4的块。此技术在增加编码效率的同时也大大的增加了编码的复杂度和计算量。

目前的针对降低分辨率的转码方法是将码流解码到像素域，每一帧图像数据下采样到指定的分辨率后，对其中的每个块进行运动估计，估计运动向量为该块对应到原始图像的区域内所有块的运动向量的加权平均值或取中值，在对估计运动向量细化后，完成降低分辨率后图像的编码。这种方法适合MPEG-2、MPEG-4等编码标准的降低分辨率的转码应用，但由于H.264具有可变尺寸块的特点，在编码和转码时候需要进行最佳模式选择，因此传统的这种降低分辨率的转码方法并不适合H.264标准内的降低分辨率的转码。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出了一种新的264视频以任意比例降低分辨率转码的方法，该方法充分利用了264编码中的运动模式和运动向量信息，结合264视频编码的可变尺寸块的特点，有效的减少了转码过程中模式选择时的大量计算，提高了转码效率。

本发明提出的一种H.264以任意比例降低空间分辨率的像素域转码方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对264格式的编码码流一帧图像进行解码，并记录解码后该帧图像中原始块的大小和对应的运动向量的大小；