[发明专利]基于三维小波视频编码的帧间块模式选择方法

说明书

技术领域

本发明属于帧间块选择技术领域，涉及基于三维小波视频编码的帧间块模式选择方法。

背景技术

视频数据的帧与帧之间，不仅在像素上存在相关性，而且在一定区域内，帧间也存在相关性，因此为充分利用帧间运动信息，除去帧间冗余信息，进行帧间的运动补偿是很有必要的。

运动补偿主要包括以下几部分：

1）从当前帧中分割出运动目标；

2）在参考帧中寻找参考目标；

3）用位移进行运动补偿；

4）对运动补偿信息进行编码。

现实中的物体运动变化包括各个方向的平移、物体的旋转，物体大小形状的缩变等等是相当复杂的，但考虑到实时性运算，目前的运动估计算法仅考虑刚体运动的变化，因此现有的编码标准采用二维平移运动模型——块匹配方法。

基于块的匹配估计算法的最基本假设是：二维图像平面上的物体为刚体，且只考虑平移运动。该算法核心思想是先把整幅图像分成若干个固定大小图像块，然后基于一种优化准则，在参考帧的运动搜索区域范围内找出当前块的最佳匹配的子块。现有文献中S.-J Choist and J.W.woods.Motion-compensated3-D subband coding of video[J].IEEE Trans on Image Processing,1999,8(2):155-167.提出的基于四叉树结构分层变尺寸块匹配（Hierarchical Variable Size Block Matching，HVSBM）自适应估计算法也是一种基于块的运动补偿方法，该方法被广泛应用于三维小波视频编码中。该方法进行运动估计的四叉树结构可变块匹配运动估计过程是：先输入初始块，根据邻域块得到的初始块的初始估计运动矢量，如果输入的块的大小大于预定的最小块尺寸，则根据匹配估计技术，分别估计出分割后的四个子块对应的运动矢量，并估算编码运动矢量消耗的码字；如果用当前输入的原始块作为运动补偿块后估算的代价值，大于分割后的四个子块代价值的和，那么就将原始输入的块进行四叉树劈分，并用各个子块的新估计得到的运动矢量代替初始的块的运动矢量估计值。如此再对每个子块进行递归迭代循环搜索，最后记录下四叉树的树深、所有的叶节点的预测模式以及每一个叶节点对应的运动矢量值，这样就可以得到将原始输入块进行四叉树劈分以后整个四叉树对应的所有运动矢量。该方法一直被小波视频压缩编码系统所采用。可以发现该方法虽然使得块划分大小可变，但是，此类方法中块划分的形状存在限制，即仅存在方形块，这在很大程度上降低了块划分的灵活性，进而影响了运动补偿的性能，整体上降低了视频编码的性能。

发明内容

本发明解决的问题在于提供了一种基于三维小波视频编码的帧间块模式选择方法，给出了混合四叉树和二叉树块划分的方法，能够提高运动补偿过程中块划分的灵活性，进而提高三维小波视频压缩编码的性能，为了尽量减少因增加块类型导致的增加运动估计次数，我们采用增加纹理阈值信息的方式预先选择块划分类型，只有预先选择的块类型才进行运动估计得到真正的代价值。

本发明是通过以下技术方案来实现：

基于三维小波视频编码的帧间块模式选择方法，包括以下步骤：

1）用每一个父亲块像素的整体平均绝对差值MAD、垂直方向平均绝对差值MADV和水平方向平均绝对差值MADH作为纹理复杂度的参考，从孩子类型child1、child2和child3中选择一个，如果选择了孩子类型child1，则执行步骤4），否则执行步骤2）；

2）如果步骤1)中选择了child2则为child2、child4、child5此三类；如果步骤1)中选择了child3则为child3、child6、child7此三类；计算前述三类二叉树孩子类型各自所对应的两个子块的各自像素均值；

3）计算前述三类二叉树孩子类型各自所对应的两个子块对应的均值的差，对应均值差最小的二叉树即为最终块划分模式；

4）最后将父亲块运动补偿代价值，和所有孩子类型的运动补偿代价值之和进行比较，如果父亲块的运动补偿代价值小则不进行块划分，如果所有孩子块运动补偿代价值之和小，则保留相应孩子类型并进行块划分。

所述的父亲块像素整体平均绝对差值MAD、垂直方向平均绝对差值MADV和水平方向平均绝对差值MADH通过以下几个公式得到。