[发明专利]一种混合视频编码标准中帧间预测方法

摘要

一种混合视频编码标准中的帧间预测方法，属于视频编码领域。本发明的目的是为了有效地处理视频序列中存在的变形运动，而提出一种混合视频编码标准中帧间预测方法，以进一步提升视频的编码性能。获取当前编码块的周围若干个相邻已编码块的运动信息；根据获取的邻近编码块的参考索引获取当前编码块中每个划分单元的参考索引；根据获取的邻近编码块的参考索引和获取的当前编码块中每个划分单元的参考索引对邻近编码块的运动矢量进行处理，获取当前编码块中每个划分单元的运动矢量。利用当前编码块相邻已编码块的运动信息对当前块的运动信息进行预测，使得视频序列中存在的变形运动得到有效地描述，编码效率得到进一步提高。

主权项

一种混合视频编码标准中帧间预测方法，所述预测方法用于描述视频序列中存在的变形运动，所述预测方法用于merge模式、skip模式或inter模式中；其特征在于，所述预测方法的实现过程为：步骤一：获取当前编码块的周围若干个相邻已编码块的运动信息，当前编码块的尺寸为W*H，W为当前编码块的宽，H为当前编码块的高；所述运动信息包括参考索引和运动矢量；周围若干个相邻已编码块称为邻近编码块；步骤二：根据步骤一获取的邻近编码块的参考索引获取当前编码块中每个划分单元的参考索引；步骤三：根据步骤一获取的邻近编码块的参考索引和步骤二获取的当前编码块中每个划分单元的参考索引对邻近编码块的运动矢量进行处理，获取当前编码块中每个划分单元的运动矢量；在步骤一中，所述邻近编码块是当前编码块的四个角点位置的邻近块、或是当前编码块的四个角点位置和中心点位置的邻近块；所述邻近编码块是位于当前帧中的空域邻近块或是位于时域参考帧中的时域邻近块；步骤二和步骤三中划分单元的大小为w*h，其中：1≤w≤W，1≤h≤H；步骤二所述获取当前编码块中每个划分单元的参考索引的原则为：选取步骤一中获取的邻近编码块的使用次数最多的参考索引作为目标参考索引，或者，为每个邻近编码块指定一个权值，将具有相同参考索引的邻近编码块的权值累加，选取步骤一中获取的邻近编码块的权值最大的参考索引作为目标参考索引；步骤三所述对邻近编码块的运动矢量进行处理，其过程为：在使用邻近块的运动矢量插值出当前块中目标划分单元的运动矢量之前对邻近块的运动矢量进行预处理，即如果邻近块的参考索引跟所获取的目标参考索引不同，就根据时域距离将邻近块的运动矢量缩放到对应于目标参考索引的运动矢量；在步骤三中，所述获取当前编码块中每个划分单元的运动矢量的实现为：在双线性插值模型、透视投影模型、六参数仿射模型、四参数仿射模型中为当前块选择一个最优的预测模型；最优的预测模型的选择过程为：从步骤一中获取的若干邻近块中选取四个邻近块，根据其相对位置计算双线性插值模型的参数，从步骤一中获取的若干邻近块中选取四个邻近块，根据其相对位置和运动信息计算透视投影模型的参数，从步骤一中获取的若干邻近块中选取三个邻近块，根据其相对位置和运动信息计算六参数仿射模型的参数，从步骤一中获取的若干邻近块中选取两个邻近块，根据其相对位置和运动信息计算四参数仿射模型的参数，然后在所有有效的预测模型构成的集合中，选择一个最优的预测模型或在所有有效预测模型构成集合的任意子集中选择一个最优的预测模型，确定预测模型后即获取当前编码块中每个划分单元的运动矢量；所述获取当前块中每个划分单元的运动矢量，在选择最优的预测模型时，按照预测模型的预测性能或者使用率为候选预测模型集合中的候选预测模型排序；通过双线性插值模型计算得到所述运动矢量的计算过程为：从步骤一中的若干邻近块中选取四个邻近块，其运动信息必须全部存在且至少有一个选中邻近块的运动信息和其他选中邻近块的运动信息不同；利用被选中邻近块的参考索引获取当前块中每个划分单元的目标参考索引；对选中邻近块的运动矢量进行预处理，然后就根据公式计算出当前块目标划分单元的运动矢量，式中，Bm表示当前编码块，Ux表示当前块中的某个划分单元，dm(Ux)表示当前块中目标划分单元的运动矢量MV，dm(MPk)表示Bm的第k个邻近块的MV，插值核φm,k(x)依赖于Bm的第k个邻近块对Ux的贡献，由目标划分单元相对于各个控制MP的位置确定；通过六参数的仿射模型计算得到所述运动矢量的计算过程为：从步骤一中的若干邻近块中选取三个邻近块，其运动信息必须全部存在且至少有一个选中邻近块的运动信息和其他选中邻近块的运动信息不同；利用被选中邻近块的参考索引获取当前块中每个划分单元的目标参考索引；对选中邻近块的运动矢量进行预处理，利用选中邻近块的位置坐标及其运动矢量根据公式计算出六个仿射变换系数，进而根据当前块中相同坐标系下每个像素点的坐标求得对应的运动矢量(vx,vy)；式中，(x,y)为当前帧中某个像素点的坐标，(x′,y′)为该像素点在参考帧中对应点的坐标，a1,a2,a3,a4,a5,a6是仿射变换系数，至少需要三个邻近块的运动矢量才能确定所述仿射变换系数；通过四参数的仿射模型计算得到所述运动矢量的计算过程为：从步骤一中的若干邻近块中选取两个邻近块，它们的运动信息必须全部存在且至少有一个选中邻近块的运动信息和其他选中邻近块的运动信息不同；利用被选中邻近块的参考索引获取当前块中每个划分单元的目标参考索引；对选中邻近块的运动矢量进行预处理，利用选中邻近块的位置坐标及其运动矢量根据公式计算出四个仿射变换系数，进而根据当前块中相同坐标系下每个像素点的坐标求得对应的运动矢量(vx,vy)；式中，(x,y)为当前帧中某个像素点的坐标，(x′,y′)为该像素点在参考帧中对应点的坐标，a0,a1,a2,a3是仿射变换系数，至少需要两个邻近块的运动矢量才能确定所述仿射变换系数；通过透视投影模型计算得到所述运动矢量的计算过程为：从步骤一中的若干邻近块中选取四个邻近块，其运动信息必须全部存在且至少有一个选中邻近块的运动信息和其他选中邻近块的运动信息不同；利用被选中邻近块的参考索引获取当前块中每个划分单元的目标参考索引；对选中邻近块的运动矢量进行预处理，利用选中邻近块的位置坐标及其运动矢量根据公式计算出八个透视投影系数，进而根据当前块中相同坐标系下每个像素点的坐标求得对应的运动矢量(vx,vy)；式中，(x,y)为当前帧中某个像素点的坐标，(x′,y′)为该像素点在参考帧中对应点的坐标，a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8是透视投影系数，至少需要四个邻近块的运动矢量才能确定所述透视投影系数。