[发明专利]一种基于透视模型的运动前视视频帧间预测编码方法

摘要

本发明属于视频编码技术领域，具体涉及一种基于透视模型的运动前视视频帧间预测编码方法，提出基于透视模型的新运动模型、根据新的运动模型设计模板、利用所设计的模板提取参考像素并插值以及根据率失真代价选择最优预测信息。本发明针对运动前视视频在连续视频帧间表现出的一种透视效果，提出一个针对运动前视视频的基于透视模型的新运动模型；在帧间运动搜索过程中，利用所设计的模板从矩形参考块中提取出梯形参考块像素并插值成原尺寸大小的新的矩形参考块；计算率失真代价时，考虑使用模板后的失真和添加模板使用信息后所共消耗的比特，从而选择最优的帧间预测结果。改善了运动前视视频的编码效率。

主权项

1.一种基于透视模型的运动前视视频帧间预测编码方法，其特征在于，包括以下过程：步骤1、提出基于透视模型的新运动模型：运动前视视频在连续视频帧间表现出一种透视效果，根据视频帧中不同位置视频内容平移、缩放运动剧烈程度的不同，提出针对运动前视视频的基于透视模型的新运动模型，即当前待编码帧中矩形预测块在其前向参考帧中的参考块近似为缩小的梯形块，所述的梯形也包括平行四边形和矩形；步骤2、根据新的运动模型设计模板：帧中矩形预测块采用的划分模式共有8种，依次为：2Nx2N,2NxN,Nx2N,NxN,2NxnU,2NxnD,nLx2N,nRx2N；根据步骤1提出的基于透视模型的新运动模型，对采用2Nx2N划分模式的帧中矩形预测块设计一组梯形模板，所有梯形模板都包含于2Nx2N矩形块内且具有统一形式：梯形模板上底和下底与矩形块左右两边平行，上底的长度不大于下底，上底位于下底左侧；定义梯形模板设计参数如下：记2Nx2N矩形块的中心点为点v，记梯形模板上底与矩形块左侧边缘的距离为S1，距离变量的单位是像素；记梯形模板下底与矩形块右侧边缘的距离为S2，记梯形模板上底长度为H1，长度变量的单位是像素；记梯形模板下底长度为H2，记梯形模板上底的下端点与矩形块下侧边缘的距离为H3；定义梯形模板中心如下：梯形模板下底长度H2若为偶数，梯形模板中心位于下底垂直平分线上，梯形模板下底长度H2若为奇数，梯形模板中心位于下底垂直平分线向上平移0.5个像素的直线上；梯形模板的高若为偶数，梯形模板中心位于高垂直平分线上，梯形模板的高若为奇数，梯形模板中心位于高垂直平分线向右平移0.5个像素的直线上；梯形下底的垂直平分线或其平移后的直线与梯形高的垂直平分线或其平移后的直线的交点定义为梯形模板中心；固定梯形模板的中心于2Nx2N矩形块的中心点v处，在此基础上遍历各个距离和长度变量，可生成一组对应于2Nx2N矩形块的模板；各个距离和长度变量取值范围如下：0≤S1≤N‑1    (1)S1≤S2≤S1+1  (2)1≤H2≤2N     (3)1≤H1≤H2     (4)0≤H3≤2N‑H1  (5)梯形模板斜边离散化准则：梯形模板两条斜边切割像素，将包含在梯形模板内侧且面积不小于0.5个的单像素取整并纳入梯形模板内，将包含在梯形模板内侧且面积小于0.5个的单像素舍去；上述设计方案所生成的梯形模板，上底和下底与矩形块左右两边平行，上底的长度不大于下底，上底位于下底左侧，称具有这种方向形式的模板为“左短右长”形式的模板；将这种“左短右长”形式的模板连续三次逆时针旋转90°可以分别得到“上长下短”、“左长右短”和“上短下长”三种形式的模板；步骤3、利用所设计的模板提取参考像素并插值：利用步骤2所设计的模板从原矩形参考块中提取出对应于梯形模板相对位置处的像素构成一个梯形参考块，然后将该梯形参考块插值为与原矩形参考块相同大小的新矩形参考块；此处采用线性插值的方法，分别对梯形参考块像素进行水平和垂直方向插值，插值结果与进行水平方向和垂直方向插值的先后顺序有关；根据步骤2所述的模板的四种形式选择插值顺序如下：若采用“左短右长”或“左长右短”形式的模板，则先进行垂直方向插值，再进行水平方向插值；若采用“上短下长”或“上长下短”形式的模板，则先进行水平方向插值，再进行垂直方向插值；步骤4、根据率失真代价(Rate Distortion Cost,RDC)选择最优预测信息：视频编码率失真代价计算公式如下：J＝D+λ·R   (6)上式中，J表示当前预测模式下的率失真代价，D表示当前预测模式下的失真，R表示编码当前预测模式下所有信息所需的比特数，λ为拉格朗日因子；根据步骤3，在帧间运动估计过程中，引入两个新的语法元素来记录模板使用信息：模板索引和模板方向；模板索引用于记录模板序号，模板方向用于记录模板的四种方向形式：“左短右长”、“上长下短”、“左长右短”和“上短下长”；由上述率失真代价公式，在帧间运动估计计算率失真代价时，要综合考虑使用模板后的失真D和添加模板使用信息后所共消耗的比特R，从而获得最优的帧间预测结果。