图像块平坦测度与系数扫描方式选择(1)

摘要：本文介绍了图像块平坦测度的概念，提出图像的水平测度和垂直测度，并在此基础上提出了简单有效的扫描方式选择策略。

关键词：图像块 平坦测度 扫描模式 H.263

1． 问题的提出

在众多的图像编码建议中，如H.261/H.263帧内图像编码都需要通过DCT变换，将图象从空间的表达式/空间域转化为频谱表达式/频率域。这样变换后，只需要少量的数据点就可以表示图象。并且DCT产生的系数很容易被量化，可获得好的块压缩。在量化后，图像矩阵中的大多数DCT系数都被截取为零值。在这些图像块的DCT系数的游程编码前，一般都要按一定并且可选的方式对系数进行重新排列，排列的目的是增加游程编码的效率，使得尽可能多的零相连。在H.263建议中，在高级帧内编码模式中给出了一些指导性的建议和扫描的顺序，但是建议本身并不提供如何实际地选择系数扫描模式。而且是不是只有在高级帧内编码模式中才能应用多种扫描模式，建议并未指明。

本人在实际的视频压缩编码研究和应用中发现，扫描方式的选择与图像的平坦测度有直接的关系，并且通过平坦测度测定和图像块方差可以简单地确定系数扫描方式。并且正确选择率较高。同时把这一扫描模式选择推广到任何帧内编码宏块。

2． 块的平坦测度

块的平坦测度（Flatness measurement）指块的像素在水平和垂直两个方向上的综合分布特点。假定块的大小为 大小。块的平坦测度定义如下：

其中和分别是块的垂直和水平平坦测度，a、b是比例因子，它们的作用是调节水平和垂直平坦测度以获得子块的综合平坦测度。一般,和分别定义如下：

其中：和定义如下：

其中FM（）为相邻像素平坦测度函数，定义如下：

T是控制阈值，控制阈值的确定由人类视觉系统对于像素亮度变化的敏感度决定。一般而言，阈值可以由实验的出。对于控制阈值的选择是获得优良编码性能的关键，控制阈值的选择依赖于图像块本身的起伏特性,图像的起伏特性可以由图像像素的方差表征。如果图像的像素的方差较大，则阈值也要较大，否则，方差较小，阈值也小。方差的计算可以由下式完成：

其中：

在实际计算时可以简化为：

得到方差后就可以用实验的方法获得控制阈值T，本人在实验中得到的经验公式为：

另外控制阈值与量化参数也有一定的关系，直观的分析表明，控制阈值大，子块的平坦度小，控制阈值小，子块的平坦度大，，因为控制阈值与图像的方差为线性关系。通过对HVS(Human Visual System)的分析，HVS对平坦区域比对非平坦区域更加敏感，因此如果一个块的平坦测度较大，就要采用精细量化，反之则采用粗糙量化。通过平坦度和控制阈值的关系我们可以调整量化参数，从而有效地分配码位，达到较好的图像质量。

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