收 稿日期 : 2006-04-02; 修 返日 期: 2006-05-25 基金 项目: 国家 总装“十 五”预研项 目( 413150801) ; 航空科 学基 金资助 项目( 02I53071) ;
国家重 点实验 室基 金和高 等学 校博士 点基 金资助 项目( 20040699015)
作 者简介 : 沈 向余 ( 1972-) , 男, 讲师 , 博 士研究 生, 主要 研究方 向为 多媒体 信息 处理、下一 代网 络( sxy_163@ tom. com) ; 赖 昌材 ( 1977- ) , 男, 博
士研究 生, 主要 研究方 向为 视频压 缩与多 媒体 通信、DSP 应 用等; 李伟 华( 1951-) , 男 , 教授 , 博 导, 博 士, 主要 研 究 方 向为 多 媒 体 网络 、决 策 支持 系
统、网络安 全等 ; 郝重 阳( 1940- ) , 男 , 教 授, 博导 , 主 要研究 方向 为虚拟 现实 技术、图像 图形 工程与 模式 识别、多传 感器 信息融 合技 术等.
预 测 帧 编 码 中 基 于 场 景 信 息 的 宏 块 模 式 跳 过 算 法
*
沈向余
1,2
, 赖昌材
3
, 李伟华
1
, 郝重阳
3
( 1. 西北 工业 大学 计算机学 院, 陕 西 西安 710072; 2. 西安 通信 学院 一系, 陕西 西安 710106; 3. 西 北工 业大 学
电子 与信 息工 程研究 所, 陕西 西安 710072)
摘 要: 在 对场 景信 息进 行分 析的 基础 上, 提出 了 H. 264/AVC 中 预测 帧 的 一 种 快 速 算 法。 对 于未 发 生 场 景 切
换的 预测 帧, 采用 INTRA 模 式跳 过算 法( IMSA) , 跳过 该 帧中 所 有 的 INTRA 模 式 的 决 策 过程 。 对于 发 生 场 景 切
换的 预测 帧, 跳过 INTER 模式 的决 策过 程( PMSA) 。仿 真结 果 显 示, 与 采 用 完 整 的率 失 真 优 化 ( RDO) 决 策 过 程
相比 , 未 发生 场景 切换时 , 所提 方法 能减少 30% ～60% 的编 码时 间; 发生 场 景 切换 时 , 能 减 少 60% ～70% 的编 码
时间 , 并 且未 导致 明显 的图 像质 量下降 和码 率的 增加 。
关键 词: 场 景信 息; 模 式跳 过; 预 测帧
中图 分类 号: TP391 文 献标 志码: A 文 章编 号: 1001-3695( 2007) 06-0192-02
Scene Information-based Mode Skipping Algorithm for Inter Frame Coding
SHEN Xiang-yu
1,2
, LAI Chang-cai
3
, LI Wei-hua
1
, HAO Chong-yang
3
( 1. College of Computer Science, Northwestern Polytechnical University, Xi’an Shanxi 710072, China; 2. Dept. of 1, Xi’an Communication
College, Xi’an Shanxi 710106, China; 3. Institute of Electronic & Information Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi’an
Shanxi 710072, China)
Abstract: Based on the analysis of scene information in inter frame, a method to simplify the computation of inter frame co-
ding of H. 264/AVC while maintaining the coding efficiency was proposed. For an inter frame without scene change, the IN-
TRA Mode Skipping Algorithm ( IMSA) was proposed and applied to Rate Distortion Optimization ( RDO) procedure. IMSA
adaptively skips the whole INTRA mode decision process based on motion activity analysis. INTER Prediction Mode Skipping
Algorithm( PMSA) was used for those inter frames with scene change. Simulation results have demonstrated its valuable effi-
ciency of considerably reducing 30% ～60% encoding complexity for frames withoutscene change and 60% ～70% with scene
change. Meanwhile, little loss in quality and increase in bit rate will be incurred.
Key words: scene information; mode skipping; inter frame
0 引言
对于最新出现的具有相当复杂性的视频编码标准 H. 264/
AVC, 在保证编码 效 率的 前 提下 提高 编 码速 度 的 方法 是 必 需
的。到目前为止, 有许 多关于 H. 264/AVC运 动估计 的快速 算
法
[ 1,2]
, 文献[ 3, 4] 提出了 一些 预测 模式 决策 的快 速算 法。虽
然这些算法能够在一定程度上提高编码器的速度, 但仍不能满
足实际应用。本文着眼于提高预测帧( P帧) 的编码速度, 主要
贡献在于保证编码效率的同时, 根据预先对场景切换及运动信
息的分析, 提出块跳过算法, 简化率失真决策的过程。
1 基于场景分析的模式跳过算法
1. 1 运动状态分析
宏块的运动状态是场景 信息中 的重要 信息之 一。注意 到
现实中的视频对象大都运动缓慢, 甚至大部分背景是静止的或
运动极小。实验结果显示, 在 P 帧中, 只 有 0. 98% 的宏块使 用
INTRA 模式进行编码。因此在 H. 264 中, 针 对 INTRA 模式 进
行的率失真优化决策过程 事实上 都是不 必要的。一 旦找到 稳
健的方法, 自适应跳过对编码效率贡献很小 的 INTRA 模式, 则
能明显提高编码速度。事实上, 只有那些对象内容变化较大或
者运动速度 比较 快 的 宏 块, 才 有 可 能 使 用 基于 帧 内 预 测 IN-
TRA 模式进 行编码; 否则 使用 INTER 模 式进行 编码。如果 宏
块的运动矢量能量足够小时, 在进 行率失 真优化 决策时, 可 以
跳过该宏块的所有 INTRA预测模式决策。本算 法按照如下 方
式定义运动矢量的能量:
E
mvd
= ( ∑
N
i = 1
|x
i
|+ |y
i
|) /N
(
1
)
其中, x
i
、y
i
分别是运动矢量的垂 直与水 平分量; N 是 对应于 不
同宏块划分方式下的运动矢量的个数总数。
1. 2 P 帧中的场景变换检测
当 P 帧中发生场 景切 换时, 大 部分 宏块 使用 INTRA 模 式
第 24 卷 第 6 期
2007 年 6 月
计 算 机 应 用 研 究
Application Research of Computers
Vol. 24 No. 6
June 2007
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