[发明专利]一种H.264/SVC的自适应层间纹理预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频压缩编码技术，特别涉及一种H.264/SVC的自适应层间纹理预测方法。

背景技术

可分级视频编码(SVC，Scalable Video Coding)是近20年来兴起的一种应对现代视频传输系统和终端多样性的技术。可分级性(scalability)，是指视频比特流可以依据一定规则有选择的进行“丢弃”，从而适应不同网络条件以及终端性能的需求。

目前最新的SVC标准由联合视频工作组(JVT，Joint Video Team)制定并作为H.264/AVC(Advanced Video Coding)标准的附录G，通常被称为H.264/SVC。在接下来的说明中，如非特殊说明SVC都将特指H.264/SVC。

SVC码流的特点是其包含若干个子码流，可根据需求提取某些子码流进行解码。当前的SVC标准实现了三种最普遍的可分级性：时间可分级、空间可分级和质量可分级。其中，空间可分级意味着不同的子码流可以解码得到不同尺寸(空间分辨率)的视频图像。不同的可分级性可以联合，使得单路SVC码流可以表达多种时-空分辨率和质量的视频内容，灵活性非常高。

SVC的各种分级性是采用分层编码的技术得以实现的。每一个SVC码流都由一个与AVC兼容的基本层(Base Layer)和若干个增强层(EnhancementLayer)组成。基本层对应最低分辨率或质量的视频内容，其码流比特率最低；增强层相对于基本层具备更高的视频的分辨率或质量，而码流比特率相应增大。当传输系统条件恶化或终端计算能力不足时，完整码流不能被有效的传输和解码，则可以由最高增强层开始逐层丢弃子码流，直至只包含最低的基本层。

SVC良好的压缩效率一方面得益于沿用了AVC的所有编码工具，例如帧内预测、多参考帧多划分的分数像素精度的运动补偿、环境自适应的熵编码等等；另一方面SVC在编码增强层时，将低层作为参考层(reference layer)，引入一系列层间预测(inter-layer prediction)技术去除了层与层之间的冗余度。

SVC空间可分级使用了三种层间预测技术：层间纹理预测(TextureInter-layer Prediction)、运动层间预测(Motion Inter-layer Prediction)和残差层间预测(Residual Inter-layer Prediction)。其中，层间纹理预测的目的在于利用已有参考层的重构像素信息，获得当前编码层的纹理的预测信息。层间纹理预测需要参考层信息的完全解码，如果参考层对应宏块为帧间编码模式，运动补偿的操作将不可避免的引发一系列参考帧的完全解码，造成解码复杂度的极大提升。因此SVC标准限定了层间纹理预测仅限于帧内编码模式下使用。图1为层间纹理预测的SVC编码器系统框图。其中，层间纹理预测框内为编码器中的层间纹理预测部分。具体地，SVC标准中的层间纹理预测的实现过程如下：

1、几何位置计算。

对于当前层编码的宏块像素，根据当前层图像与参考层图像之间的尺度比例关系和位置关系，求出其与基本层像素的相对应位置。SVC标准规定相对应位置坐标采1/16像素精度表达。如图2所示为基二空间分级情况下当前层像素与参考层像素间的位置关系。

2、参考层重建像素上采样。

根据1中求得的相对位置关系，对参考层重建像素上采样映射求得当前层像素的预测值。SVC规定上采样滤波器为一族1维的4抽头多相位插值滤波器(poly-phase interpolation filter)。滤波器系数通过查表得出。相位的选择取决于步骤1中计算出的相对位置信息。上采样的操作依照先水平，再垂直的顺序。

层间纹理预测是一种有效的去除层间帧内宏块像素相关性的技术。其性能主要取决于所使用的上采样滤波器的插值性能。插值结果越逼近当前编码图像，则预测残差越小，进而编码效率越高。虽然固定系数的4抽头多相位插值滤波器实现简单，但是其上采样性能却并不是最优。以基二的空间可分级(即增强层的宽高为参考层宽高的2倍)为例，此时SVC标准计算插值滤波器的相位为1/4或3/4，其对应的插值滤波器系数为