[发明专利]一种I帧编码方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于视频处理技术领域，尤其涉及视频编码序列中I帧的编码方法及装置。

背景技术

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-1、MPEG-2和MPEG-4以及H.261、H.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。

现有编码技术对应的视频编码序列如图1所示，如图所示，编码序列由关键帧I帧(图示I₀)以及多个P帧(图示P₁，P₂，…，P₄，…)。I帧为帧内编码帧，在一个图片群(GOP，Group of Pictures)中只有一个I帧，该帧压缩比通常较低。它只利用帧内的空间相关性进行压缩，解码时也无须参考其他帧数据就可重构完整图像。

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，现有H.264编码标准的I帧编码方法需要计算9种不同方向上的预测值，算法开销大，同时去除数据冗余能力弱，压缩比较低。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决现有技术中的上述问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种能够提高编码效率的I帧编码方法及装置。

根据本发明的一个方面，本发明实施例提出了一种I帧编码方法，所述I帧编码方法包括以下步骤：a)对输入视频的待编码I帧进行下采样，以降低输入视频的原始分辨率得到对应的多个子帧；b)从所述多个子帧中选择一个子帧作为基础子帧进行帧内编码，并获得重建的基础子帧；c)通过所述重建基础子帧对剩余的子帧进行帧间预测编码，并获得对应的重建非基础子帧；以及d)将所述重建基础子帧与所述重建非基础子帧合成得到原始分辨率的重建I帧，以作为下一待编码帧的参考帧。

根据本发明进一步的实施例，所述步骤b包括：对所述基础子帧进行帧内预测、变换、量化、反量化、反变换以及帧内预测补偿，得到所述重建基础子帧。

根据本发明进一步的实施例，所述步骤c包括：c1)利用剩余的子帧与所述重建基础子帧进行差值预测，以得到对应的残差；以及c2)对所述残差进行变换、量化、反量化、反变换以及差值预测补偿，得到所述重建非基础子帧。

根据本发明再一步的实施例，所述步骤c1包括：计算所述剩余子帧的均值；分别将每个剩余子帧与所述均值进行相减，以得到对应的各子帧的第一残差；以及将所述均值与所述重建基础子帧进行相减，以得到对应的第二残差。所述步骤c2包括：将所述第二残差进行变换、量化、反量化、反变换，并与所述重建基础子帧进行相加，以得到第一重建非基础子帧；以及将各个所述第一残差与所述第一重建非基础子帧分别相加，以得到所述重建非基础子帧。

根据本发明进一步的实施例，所述步骤a包括：将所述待编码I帧中的每一个像素划分到4个子帧中，形成水平和垂直分辨率减半的左上、右上、左下、右下的4个子帧。

根据本发明的另一方面，本发明的实施例提出一种I帧编码装置，所述I帧编码装置包括：下采样模块，所述下采样模块用于对输入视频的待编码I帧进行下采样，以降低输入视频的原始分辨率得到对应的多个子帧；第一重建模块，所述第一重建模块从所述多个子帧中选择一个子帧作为基础子帧进行帧内编码，以获得重建的基础子帧；第二重建模块，所述第二重建模块通过所述重建基础子帧对剩余的子帧进行帧间预测编码，获得对应的重建非基础子帧；以及合成模块，所述合成模块将所述重建基础子帧与所述重建非基础子帧进行空域合成得到原始分辨率的重建I帧，以作为下一帧的待编码P帧的参考帧。

根据本发明进一步的实施例，所述第一重建模块对所述基础子帧进行帧内预测、变换、量化、反量化、反变换以及帧内预测补偿，以得到所述重建基础子帧。

根据本发明进一步的实施例，所述第二重建模块利用剩余的子帧与所述重建基础子帧进行差值预测，以得到对应的残差；以及对所述残差进行变换、量化、反量化、反变换以及差值预测补偿，以得到所述重建非基础子帧。