[发明专利]一种帧内宏块刷新方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，特别涉及视频编码技术中的一种帧内宏块刷新方法和装置。

背景技术

在对视频图像进行编码时，主流的图像编码国际标准如动态图像专家组(MPEG)-2、MPEG-4以及H.261、H.263和H.264等对信道损失和信道误码都非常敏感，主要表现有：一方面，在视频数据发生包丢失或比特错误的情况下，容易造成错误在时间和空间上的延续和扩散，导致解码端的冲击视频质量急剧下降；另一方面，通常通信信道的状态还具有可变性，如误码率、丢包率、带宽和延迟等等都是时变的，也会降低解码端的视频质量。由此，编码视频图像的抗网络丢失和抗误码能力成了视频编码技术领域急需考虑的问题。

帧内宏块刷新技术是一种能提高视频图像容错性的有效技术。一方面，帧内宏块刷新不使用参考帧，切断了视频图像在时间上的依赖，从而遏制了错误在时间上的扩散；另一方面，某些视频编码标准如H.261、H.263使用的离散余弦变换(DCT)和反离散余弦变换(IDCT)算法只给出IDCT公式，而并没有计算反变换的算术过程，由于不同厂商可能使用不同的算术过程，同时不同的处理器也可能具有不同的计算精度，各个厂商计算反变换的结果可能存在一定范围内的误差，而帧内宏块刷新还具有控制反变换累积误差的效果。因此，在H.261和H.263协议中建议采用帧内宏块刷新，图1给出了现有帧内宏块刷新的原理示意图。如图1所示，以视频图像中的任意两个宏块A和B为例。对于宏块A：对于视频图像中的第1帧图像来说，由于没有其它帧可供预测，故该帧中的所有宏块都采用帧内(INTRA)模式进行编码，即该帧中的宏块A采用了INTRA编码模式；对于第2帧(这里将第2帧称为刷新周期中的第1帧)至第132帧(同样地，该帧为第一个刷新周期中的第131帧)来说，需要通过运动搜索方式确定各帧中的宏块A采用INTRA模式或帧间(INTER)模式进行编码：当通过运动搜索方式确定出宏块A需要采用INTRA模式进行编码时，即可采用INTRA模式对其进行编码，当通过运动搜索方式确定出宏块A需要采用INTER模式进行编码，则对其采用INTER模式进行编码；对于第133帧(刷新周期中的第132帧，即第一个刷新周期的最后一帧)来说，当通过运动搜索方式确定出宏块A需要采用INTRA模式进行编码时，即可采用INTRA模式对其进行编码；当通过运动搜索方式确定出宏块A需要采用INTER模式进行编码，且宏块A在刷新周期中的第1帧至刷新周期中的第131帧都采用了INTER编码模式、即连续进行了131次INTER编码模式时，需要对宏块A采用INTRA模式进行编码；对于刷新周期所对应的帧之后的各帧来说，同样地，也需要通过运动搜索方式确定宏块A是需要采用INTRA模式还是INTER模式进行编码：当通过运动搜索方式确定出宏块A需要采用INTRA模式进行编码时，即对其进行INTRA编码，当通过运动搜索方式确定出宏块A需要采用INTER模式进行编码，且并不是第132次连续进行INTER编码时，对其采用INTER编码模式，当通过运动搜索方式确定出宏块A需要采用INTER模式进行编码，且是第132次连续进行INTER编码时，则对其采用INTRA编码模式，依次类推，直至最后一帧图像编码完毕。同样地，对于宏块B也采用了同宏块A一样的处理方式。即，对于视频图像中的每一个宏块来说，要求至少每132次编码就有一次是采用INTRA编码模式。也就是说，宏块的刷新周期为132，且对于所有宏块来说，它们的刷新周期都是相同的。

从上述分析可以看出，由于现有帧内宏块刷新至少每132次编码就有一次是采用INTRA编码模式，从而能够遏制视频数据出现的错误在时间和空间上的扩展和延续，提高视频图像的容错性。但是，当视频图像运动很小或视频图像中有大范围静止图像时，可能会出现：由于第1帧图像没有其它帧可供预测，其中所有的宏块必须编码为INTRA模式；对于其它帧中的宏块来说，当通过运动搜索方式进行确定时，可能会出现大部分宏块都会连续编码为INTER模式，因此，当编码进行到第133帧时，这些宏块需要同时编码为INTRA模式。由于INTRA编码模式是不使用参考帧来进行的，而过多的宏块同时采用INTRA模式进行编码会使得过多的宏块不使用参考帧，也就不能实现通过使用参考帧来达到消除时间冗余的目的，从而会使编码码率急剧增加。当使用固定编码码率对运动很小或视频图像中有大范围静止图像的视频图像进行编码时，只能通过降低视频图像质量来将编码码率限制在指定的范围内，从而会造成视频图像质量的下降。

发明内容