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《立方卷積插值法在h_26l中的應(yīng)用》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第17卷第3期河海大學(xué)常州分校學(xué)報Vol.17No.32003年9月JOURNALOFHOHAIUNIVERSITYCHANGZHOUSept.2003文章編號:1009-1130(2003)03-0019-05立方卷積插值法在H.26L中的應(yīng)用孫宇,胡琳娜,曹寧(河海大學(xué)計算機(jī)及信息工程學(xué)院,江蘇常州213022)摘要:根據(jù)對H.26L視頻編碼結(jié)構(gòu)的研究,在運動估計補(bǔ)償部分的重采樣環(huán)節(jié),采用立方卷積插值替代雙線性插值,并給出自適應(yīng)運動精度的概念.通過分析比較H.26L的立方卷積插值和H.263的雙線性插值,指出立方卷積插值算法的優(yōu)越性.最后實現(xiàn)了引入立方卷積
2、插值算法的H.26L軟件編解碼器,使H.26L編碼標(biāo)準(zhǔn)更加實用和有效.關(guān)鍵詞:H.26L;重采樣;立方卷積插值;雙線性插值;自適應(yīng)運動精度中圖分類號:TN919文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A目前,為了取得更好的圖像壓縮效果和更多的實用功能,ITU-T正在制定新的視頻圖像[1]壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.26L.最新的H.26L編碼器極大地提高了圖像壓縮效率,在算法復(fù)雜度適量增[2]加的前提下,峰值信噪比(PSNR),可提高0.5~1dB,相應(yīng)的比特率節(jié)省5%~13%.H.26L[3]標(biāo)準(zhǔn)在H.263算法的基礎(chǔ)上運用了一些新的有效的編碼方法,一個重要的區(qū)別就是在運動估計部分的重采樣環(huán)節(jié)采用立方
3、卷積插值替代了雙線性插值,且考慮了自適應(yīng)運動精度問題.本文從理論角度闡述了立方卷積插值的優(yōu)越性,最后實現(xiàn)了引入立方卷積插值算法的H.26L軟件編解碼器,使H.26L編碼標(biāo)準(zhǔn)更加實用和有效.1H.263的雙線性插值1.1雙線性插值公式H.263的幀間預(yù)測編碼采用DPCM+運動估計補(bǔ)償?shù)姆椒?運動補(bǔ)償精度為半像素(通過雙線性插值得到).雙線性插值主要用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的內(nèi)插,它使用與待估計像素距離最近的四個像素值,通過線性內(nèi)插來獲得新的像素值.雙線性插值類似低通濾波器,高頻信號不能被正確內(nèi)插.假定原始圖像是D(x,y),插值后圖像為I(x,y).為了獲得坐標(biāo)(i+p,j
4、+q)處的像素值,可以用與它相距最近的四個整像素值近似計算I(i+p,j+q),其定義為:I(x,y)=(1-p)(1-q)D(i,j)+p(1-q)D(i+1,j)+q(1-p)D(i,j+1)+pqD(i+1,j+1)(1)式中要求0≤p≤1,0≤q≤1,且i和j均為整數(shù),即D(x,y)取整像素位置.收稿日期:2002-12-06基金項目:江蘇省教育廳高??蒲兄笇?dǎo)性計劃項目(K43.5)作者簡介:孫宇(1978-),男,江蘇常州人,碩士研究生,通信與信息系統(tǒng)專業(yè).20河海大學(xué)常州分校學(xué)報2003年9月1.2H.263的雙線性插值算法H.263運動補(bǔ)償精度為
5、1/2像素,則0≤p,q≤0.5.為了減少算法的復(fù)雜度,一般取p和q為0或0.5,由雙線性插值公式(1)可得:I(i,j)=D(i,j)D(i,j)+D(i,j+1)I(i,j+0.5)=2D(i,j)+D(i+1,j)I(i+0.5,j)=2D(i,j)+D(i,j+1)+D(i+1,j)+D(i+1,j+1)I(i+0.5,j+0.5)=42H.26L的立方卷積插值立方卷積插值是最常用的網(wǎng)格數(shù)據(jù)內(nèi)插方法,它使用與待估計像素距離最近的16個像素值,根據(jù)立方卷積公式計算輸出.立方卷積公式有很多種,有的產(chǎn)生低通濾波效果,有的產(chǎn)生高通濾波效果,較好的方法應(yīng)該在高頻
6、和低頻信息的取舍間達(dá)到平衡。同時,立方卷積插值比雙線性插值的頻帶寬,在圖像高頻區(qū),用立方卷積插值的結(jié)果比用雙線性插值的結(jié)果正確性高.H.26L中,運動矢量不是整數(shù)值,因此,在運動估計補(bǔ)償部分的重采樣環(huán)節(jié),采用立方卷積插值計算參考幀中非整像素位置的亮度和色度值.2.1立方卷積插值公式[3]根據(jù)插值理論可知,通常等間隔采樣的二維圖像立方卷積插值可表述如下:s(x,y)=c(xl,ym)h(x-xl)h(y-ym)(2)lm式中h為插值核;s(x,y)為未知插值點;c(xl,ym)為像素點(xl,ym)處的采樣值.顯然,插值核h的選取是立方卷積插值的
7、關(guān)鍵.插值核的性質(zhì)可以通過其在頻域的特性來評估:理想的插值核在帶通區(qū)具有單位增益,在帶阻區(qū)具有零增益,因而可以有效地通過和抑制不同頻率的信號成分.立方卷積是使用與待估計像素距離最近的16個像素值來進(jìn)行的三次插值.下面列出幾種典型的立方卷積插值核:[5]a.單變量的立方卷積插值核.32(A+2)x-(A+3)x+10≤x<132h(x)=Ax-5Ax+8Ax-4A1≤x<2(3)02≤x式中A為變參.b.雙變量的立方卷積插值核.1311(-9b-6c+12)x-(12b+6c-18)x+(-2b+6)0≤x<1666h(x)=131211(4)(-b-6c)x-
8、(6b+30c)x+(-12b-48c