[发明专利]一种基于运动矢量分析的由H.264到HEVC的快速帧间转码方法及转码装置

摘要

本发明涉及一种基于运动矢量分析的由H.264到HEVC的快速帧间转码方法，具体步骤包括(1)在H.264解码器终端对H.264码流进行解码，提取出所述的H.264码流中参考帧信息、宏块尺寸、宏块位置、宏块的运动矢量MV、宏块的预测方式；(2)根据在H.264解码器终端得到的H.264码流的宏块的运动矢量MV确定编码单元CU划分方式；(3)根据编码单元CU的分块确定预测单元PU的划分方式；(4)通过H.264码流中提取出的运动矢量信息直接预测出当前HEVC中预测单元PU的运动矢量。本发明提供的快速帧间预测转码方法使H.264码流中的相关信息得到最大化的利用，很好地减少了HEVC编码端的复杂度；减少HEVC编码的时间，大大提高编码效率。

主权项

一种基于运动矢量分析的由H.264到HEVC的快速帧间转码方法，其特征在于，具体步骤包括：(1)在H.264解码器终端对H.264码流进行解码，在解码器终端提取出所述的H.264码流中参考帧信息、宏块尺寸、宏块位置、宏块的运动矢量MV、宏块的预测方式；(2)根据在H.264解码器终端得到的H.264码流的宏块的运动矢量MV确定编码单元CU划分方式，即编码单元CU的分块，具体步骤如下：a、设定编码单元CU的初始分块尺寸为64×64；计算初始分块尺寸为64×64的编码单元CU内包含的H.264标准下的宏块的个数和类型；b、根据在H.264解码端提取得到的步骤a所述的宏块的运动矢量MV，计算分块尺寸为64×64的编码单元CU内所包含的各个宏块的运动矢量的方差距离Dmv，Dmv=(MVxm-MVxn)2+(MVym-MVyn)2---i]]>式ⅰ中，Dmv用以表示分块尺寸为64×64的编码单元CU内所包含的各个宏块的运动矢量的差异性,其中和分别代表H.264标准中位于(xm,ym)和(xn,yn)处的m宏块和n宏块的运动矢量MV的横坐标和纵坐标；c、设定一个阈值T1，如果Dmv小于T1时，则分块尺寸为64×64的编码单元CU无需进行分裂，此时的分块尺寸64×64就是编码单元CU划分方式；如果Dmv大于等于T1时，则分块尺寸为64×64的编码单元CU进行分裂处理，分裂成4个分块尺寸均为32×32的编码单元CU，进入步骤d；d、设定编码单元CU的初始分块尺寸为32×32，计算初始分块尺寸为32×32的编码单元CU内包含的H.264标准下的宏块的个数和类型；e、根据在H.264解码端提取得到的步骤d所述的宏块的运动矢量MV，计算分块尺寸为32×32的编码单元CU内所包含的各个宏块的运动矢量的方差距离Dmv，Dmv=(MVxm-MVxn)2+(MVym-MVyn)2---i]]>式ⅰ中，Dmv用以表示分块尺寸为32×32的编码单元CU内所包含的各个宏块的运动矢量的差异性,其中和分别代表H.264标准中位于(xm,ym)和(xn,yn)处的m宏块和n宏块的运动矢量MV的横坐标和纵坐标；f、设定一个阈值T1，如果Dmv小于T1时，则分块尺寸为32×32的编码单元CU无需进行分裂，此时的分块尺寸32×32就是编码单元CU划分方式；如果Dmv大于等于T1时，则分块尺寸为32×32的编码单元CU进行分裂处理，分裂成4个分块尺寸16×16的编码单元，进入步骤g；g、设定编码单元CU的初始分块尺寸为16×16，计算初始分块尺寸为16×16的编码单元CU内包含的H.264标准下的宏块的个数和类型；h、根据在H.264解码端提取得到的步骤g所述的宏块的运动矢量MV，计算分块尺寸为16×16的编码单元CU内所包含的各个宏块的运动矢量的方差距离Dmv，Dmv=(MVxm-MVxn)2+(MVym-MVyn)2---i]]>式ⅰ中，Dmv用以表示分块尺寸为16×16的编码单元CU内所包含的各个宏块的运动矢量的差异性,其中和分别代表H.264标准中位于(xm,ym)和(xn,yn)处的m宏块和n宏块的运动矢量MV的横坐标和纵坐标；i、设定一个阈值T1，如果Dmv小于T1时，则分块尺寸为16×16的编码单元CU无需进行分裂，此时的分块尺寸16×16就是编码单元CU划分方式；如果Dmv大于等于T1时，则分块尺寸为16×16的编码单元CU进行分裂处理，分裂成4个分块尺寸8×8的编码单元，此时的分块尺寸8×8就是编码单元CU划分方式；(3)根据编码单元CU的分块确定预测单元PU的划分方式，根据编码单元CU划分方式确定预测单元PU的划分方式，每个分块尺寸为2N×2N的编码单元CU有7种预测单元PU的划分方式，其中，所述的N＝4,8,16,32；所述的7种预测单元PU的划分方式分别为2N×2N、2N×N、N×2N的对称分割模式以及2N×nU、2N×nD、nL×2N、nR×2N的非对称分割模式，具体步骤如下：j、如果编码单元CU的分块尺寸为8×8时，将所述编码单元CU划分为4个分块尺寸为4×4的小块；否则，将所述的编码单元CU划分为16个分块尺寸相同的小块；k、根据H.264码流中得到的运动矢量信息，提取出编码单元CU中各个小块的运动矢量，并计算出各个所述的小块的运动矢量的相位通过下式ⅱ计算7种预测单元PU的划分方式下编码单元CU中各个小块的相位的方差之和Dψ，所述的7种预测单元PU的划分方式为2N×2N、2N×N、N×2N的对称分割模式以及2N×nU、2N×nD、nL×2N、nR×2N的非对称分割模式；Dψ=Dψ1+Dψ2---ii]]>式ⅱ中，ψ1,ψ2分别代表预测单元PU划分方式中的两个分块区域；其中，(i,j)为ψ1分块的横纵坐标；(i′，j′)为ψ2分块的横纵坐标；比较所述的7种预测单元PU的划分方式情况下Dψ,选取使得Dψ取值最小时预测单元PU的划分方式确定为预测单元PU的划分方式；(4)通过H.264码流中提取出的运动矢量信息直接预测出当前HEVC中预测单元PU的运动矢量，具体步骤为：l、根据在步骤(1)中在H.264解码器终端提取出的H.264码流的运动矢量，分别找到确定划分方式的预测单元PU中包含的各个小块所对应的在参考帧单元中的最佳匹配块；所述的最佳匹配块是指与所述的预测单元PU中包含的各个小块距离最近的参考帧单元；通过下式ⅲ分别计算出参考帧单元与预测单元PU中包含的各个小块的方差距离D：式ⅲ中，为预测单元PU中第t个小块的位置；为PU单元中第t个小块对应的最佳匹配块的位置；其中，与所述的预测单元PU中包含的各个小块的方差距离之和最小的参考帧单元即为所述的最佳匹配块；m、如果通过步骤l得到一个最佳匹配块，则直接计算预测单元PU与所述的最佳匹配块之间的偏移即为所述的预测单元PU的运动矢量；如果通过步骤l得到两个或以上最佳匹配块，则分别计算确定划分方式的预测单元PU与所述的两个或以上最佳匹配块的求和绝对误差准则SAD，选取SAD值最小的最佳匹配块作为最佳匹配块，直接计算预测单元PU与所述的最佳匹配块之间的偏移即为所述的预测单元PU的运动矢量。