[发明专利]基于自适应阈值的AVS快速模式选择算法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理中的视频编码技术领域，具体涉及一种基于自适应阈值的AVS快速模式选择算法。

背景技术

数字音视频产业是信息产业三大组成部分之一，我国的数字音视频产业规模巨大，但知识产权薄弱，这一领域长期被MPEG-2、MPEG-4和H.264等国外技术标准垄断，采用这些标准都需要交纳高昂的专利费。为降低国内音视频产业的专利费负担、提升国内企业的核心竞争力，国家信息产业部于2002年6月批准成立“数字音视频编码技术标准工作组”，联合国内从事数字音视频编码技术研发的科研机构和企业，针对国内音视频产业的需求，提出了我国自主的信源编码标准—《信息技术先进音视频编码》系列标准，简称AVS（Audio Video coding Standard）。

AVS与H.264比较，具有4大优点：（1）性能高，编码效率是MPEG-2的2.4倍，与H.264相当；（2）复杂度低，编码复杂度相当于H.264的70%，解码复杂度相当于H.264的30%；（3）软硬件实现成本都低于H.264；（4）专利费用低，只收取1元人民币的软硬件专利费。AVS的使用，不仅可以每年节省几十亿美元的专利费，还可以带动中国自己的芯片产业发展，加速解决我国IT企业无核心技术的问题。

AVS采用率失真优化RDO（Rate Distortion Optimization）的全模式选择方法比较所有模式下编码所得的率失真代价RDCost（Rate Distortion Cost），从中选择率失真代价最小的模式作为最优的编码模式，在提高编码压缩性能的同时极大地增加了编码复杂度。采用多参考帧全部编码块模式的帧间预测模块占整个AVS编码计算量的80％以上，实时应用必须降低该模块的计算复杂度。

目前国内外针对MEPG和H.264提出了很多快速帧间模式选择算法，权衡考虑编码速度、PSNR以及码率，Duan Dagao, Cui Yansong, Deng Zhongliang等人提出的模式选择算法计算复杂度较低，便于实现，而且其性能（PSNR和码率）下降很小，但是其阈值都是固定的，对各种不同运动程度的图像序列缺乏灵活性，在编码速度和编码性能方面的改善差别很大。另一方面，AVS和H.264虽然都采用树型结构的宏块划分，每个宏块的亮度块可以划分成一个16×16块、两个16×8块、两个8×16块或者四个8×8块进行运动估计。但是H.264对于每个8×8块又可以进一步划分成两个8×4块、两个4×8块或者四个4×4块进行运动估计，而AVS则不行，所以，在AVS编码中帧间模式还有所不同，需要改进。

由于AVS系列标准制定得较晚，目前对其帧间模式选择快速算法的研究不多。Wang Lei-rui, Shen Li-quan, Zhang Zhao-yang等人针对AVS提出了一种结合了全零块的提前中止准则和通过纹理特性对候选模式预选的快速算法。但是，针对推导所得到的全零块的判决门限过低，难以检测出全零块的问题，文献中只是说明使用时可以适当增大门限值，没有给出具体解决办法。

发明内容

针对我国的视频编码标准AVS需要更高效的快速模式选择算法，为了解决现有算法中存在的不足，本发明提出一种基于自适应阈值的AVS快速模式选择算法。该算法在采用提前终止准则的同时，把自适应阈值应用在运动搜索以及模式选择过程中，针对加入B帧编码的视频序列中，P帧之间的相关性小的特点，提出了新的快速模式选择准则。该算法对不同运动程度的视频序列，在不降低编码性能的情况下，节省的计算量可达36.9%～78.6％，能有效地提高编码速度。

为达到上述目的，本发明的快速模式选择算法，其中P帧宏块编码算法包括以下步骤：

步骤1、计算SKIP模式RDCost代价；

步骤2、计算16×16模式RDCost代价，运动矢量搜索过程中，首先搜索第一个参考帧，获得最优匹配块的SAD值，如果该值小于阈值T_16×16则结束搜索，否则，继续搜索第二个参考帧，找出最优运动矢量，计算对应最优运动矢量的RDCost代价；