[發(fā)明專利]一種SVC視頻FGS優(yōu)先級調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710176474.1
• 申請日: 2007-10-29
• 公開（公告）號: CN101146229A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫俊;高文;王悅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/64
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種SVC視頻FGS優(yōu)先級調(diào)度方法，特別是關(guān)于一種基于誤差漂移失真模型的SVC視頻FGS優(yōu)先級調(diào)度方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普遍應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)越來越影響人們的生活方式。由于視頻信息具有直觀性強，內(nèi)容豐富等特點，因此視頻傳輸在網(wǎng)絡(luò)傳輸領(lǐng)域占據(jù)了越來越重要的地位。然而，在互聯(lián)網(wǎng)上進行視頻傳輸，對視頻壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)忍岢隽诵碌奶魬?zhàn)。由于網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)帶寬不穩(wěn)定，以及終端設(shè)備應(yīng)用需求和解碼播放能力的差異，所有這些都要求視頻編碼和傳輸具有可伸縮的特性。可伸縮視頻編碼(SVC)便是在這種需求下由高壓縮效率標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC發(fā)展而來的視頻編碼方案，它不僅能夠提供空域、質(zhì)量和時域的可伸縮性，提供精確到位的碼率截斷，而且使得SVC效率大大提高，接近傳統(tǒng)定碼率視頻編碼的壓縮率。

在H.264/AVC的SVC擴展中，空間可伸縮性使用分層的方法，首先將圖像分解為多個空間分辨率的信號，每個分辨率都是一個空間編碼層，幀內(nèi)預(yù)測和幀間預(yù)測可以跨層進行，具體包括層間幀內(nèi)預(yù)測、層間幀間預(yù)測、層間殘差預(yù)測。

質(zhì)量可伸縮主要通過對變換系數(shù)的重復(fù)量化和位平面編碼來實現(xiàn)質(zhì)量SNR的可伸縮性。具體通過粗糙粒度可伸縮性(CGS)，中等粒度可伸縮性(MGS)，精細粒度可伸縮性(FGS)等技術(shù)實現(xiàn)質(zhì)量的可伸縮性。其基本思想為：將視頻的每一幀都分為一個可以單獨解碼的基本層(BL)碼流和在基本層解碼器之上的增強層(EL)碼流。基本層采用混合編碼的方法，通常碼率比較低，只能保證最基本的質(zhì)量要求，確保解碼端有足夠的能力接收并解碼基本層的碼流。增強層則通過嵌入式的對各增強層變換系數(shù)進行子位平面編碼，以實現(xiàn)碼流可以在任意點截斷。

為實現(xiàn)時域可伸縮性，每個空間層內(nèi)都使用層次化B幀編碼結(jié)構(gòu)，高時間級的圖像通過低時間級的圖像作為參考幀進行時間預(yù)測。如同先前的大多數(shù)編碼方案，SVC也采用運動預(yù)測和補償?shù)姆椒▉硐龝r間冗余，達到壓縮效果。誤差漂移是SVC技術(shù)遇到的一個重要問題，如果運動預(yù)測采用增強層圖像作為參考幀，則在解碼端，由于碼流截斷造成重建參考幀和原始參考幀失配，會造成解碼誤差，這樣隨著解碼端高時間級的幀以低時間級的幀作參考不斷地運動補償和解碼，會造成誤差的逐步擴散，形成誤差漂移。在MPEG-4FGS中，運動預(yù)測只能以基本層為參考幀，雖然這樣可以有效防止誤差漂移，卻導(dǎo)致了率失真性能的低下。因此，在SVC中，運動預(yù)測的參考幀采用前一幀的最高質(zhì)量重建幀，這樣提高了率失真性能，縮短了與不可伸縮編碼效率的差距。但是一旦解碼端沒有接受到所有增強層的信息，便會造成編碼器和解碼器之間的失配，引起誤差漂移。為防止誤差漂移，SVC中提出了關(guān)鍵幀(key?picture)的概念，關(guān)鍵幀與這個關(guān)鍵幀之前的關(guān)鍵幀之間的所有圖像形成一個圖像組(GOP)，關(guān)鍵幀允許以基本層圖像作為參考幀，關(guān)鍵幀之間的其它幀形成層次化B幀，以提供時間可伸縮性，從而將誤差漂移限制在一個GOP范圍內(nèi)，這本質(zhì)上是一個編碼效率和誤差漂移控制之間的權(quán)衡。

為了最大限度發(fā)揮SVC?FGS的優(yōu)勢，應(yīng)該有一個比特流提取方法將目標(biāo)比特最優(yōu)地分配給每個FGS圖像。對于一個FGS碼流，可以通過對不同的FGS層選擇截斷以達到目標(biāo)碼率，但是不同的提取方案會造成率失真性能很大的差別。通常地，最優(yōu)碼流提取要考慮到兩個因素，一個是每一幀F(xiàn)GS增強層的率失真函數(shù)，另一個就是在每一個GOP中的誤差漂移問題。也就是說，判斷一個質(zhì)量包的優(yōu)先級，既要考慮其對所在幀的率失真性能的提高，同時也要考慮由于誤差漂移引起的對其它幀率失真性能的影響。先前對碼流截斷方法的研究很不完善，很多算法仍然采用對碼流任意截斷的方法，這樣沒有考慮各質(zhì)量包率失真性能的差異以及對整個序列率失真性能的影響，顯然效率是不高的。而在參考代碼中提出的碼流截斷方案，類似的提出了獨立率失真信息和非獨立率失真信息的概念，并用加權(quán)的方式計算每個質(zhì)量包對整個序列率失真性能的影響，以此來判斷其優(yōu)先級，該方法共需要對碼流進行2NT次的提取和解碼，N是FGS層數(shù)，T為時間可伸縮級數(shù)。可見，其計算復(fù)雜性相當(dāng)大，因此，一個簡單快速而不失準(zhǔn)確性的碼率截斷方法還是相當(dāng)必要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出的是一種基于誤差漂移失真模型的SVC視頻FGS優(yōu)先級調(diào)度方法，以較小的復(fù)雜度盡可能的提高重建視頻的主觀以及客觀質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

1)提出一種偽GOP的概念，每個偽GOP包含兩個相鄰的關(guān)鍵幀和之間的所有B幀；