[發明專利]基于模式決策的自適應幀組分布式視頻編碼和解碼方法

有效

• 申請號: 201110275465.4
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102271256A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 朱金秀;李莉;邵永琴;孟雨
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種基于模式決策的自適應幀組分布式視頻編碼和解碼方法，屬于視頻編碼方法領域。

背景技術

隨著無線多媒體通信及無線視頻傳感網絡等新技術的出現和應用，對視頻的編解碼系統提出了新的要求：由于無線視頻編碼器電池容量、數字處理能力和運算能力有限，要求無線視頻編碼器低功耗、低復雜度；由于傳輸速率的限制，要求編碼器具有高壓縮效率；由于采用無線接入與傳輸，要求視頻信號傳輸具備強健壯性。當今的視頻壓縮編碼（MPEG-x系列與H.26x系列）因編碼器承擔了運動估計、變換、量化、熵編碼及相應解碼等大量高復雜計算，使得編碼復雜度是解碼的5～10倍以上，所以傳統視頻編碼技術已不再適用于這些應用場合，須尋找新的編碼壓縮方法。

分布式視頻編碼DVC理論基礎是信息論中的Slepian-Wolf（SF）和Wyner-Ziv（WZ）兩定理。雖然在20世紀70年代從理論上證明了多個相關信源獨立編碼聯合解碼同樣可以達到聯合編碼聯合解碼的編碼效率，但直至2002年才開始有學者進行分布式視頻編碼的實現算法研究，且取得了一定成果并逐漸引起關注。基于SF與WZ理論的分布式視頻編碼，在編碼端把各幀圖像看成“獨立信源”，各幀之間進行獨立編碼，編碼方式類似于傳統的幀內編碼。在解碼端，利用時域相鄰幀的高度相關性，通過對已解碼重建幀運動估計進行時域內(外)差求取邊信息，利用邊信息和解碼器聯合迭代解碼以重構當前待解碼幀圖像。?

目前分布式視頻編碼的研究已經獲得到了很多較有意義的成果，如歐洲DOSCOVER項目組提出的DOSCOVER分布式編碼器，然而距離實際應用還有不小的差距，?Ramchandran等提出的PRISM(power-efficient?robust?high-?compression?syndrome-base?multimedia)方案的研究結果顯示，將運動估計的復雜度在編碼器和解碼器之間任意分擔，不會造成率失真性能上限的損失；如果將幀間相關估計全部移至解碼端，則編碼端的碼率估計與碼率控制必須通過反饋信道即依賴于解碼端。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于模式決策的自適應幀組分布式視頻編碼和解碼方法，能夠提高整個系統的編碼效率和最終的解碼質量，在計算量略微提高的條件下，很大程度地提高了其率失真性能。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于模式決策的自適應幀組分布式視頻編碼方法，其特征在于：包括如下步驟：

（1）讀取一個幀組所包含的最大圖像幀的個數L及時間相關性判斷準則的門限值T1?和T2，然后以幀為單位讀取圖像值；

（2）每個圖像組的第一幀作為關鍵幀進行H.264幀內編碼，生成H.264幀內碼流，并發送到解碼端；

（3）對關鍵幀采用H.264幀內解碼，用解碼恢復關鍵幀來生成參考幀????????????????????????????????????????????????，即?

　　　　　（1）

其中為當前編碼幀相鄰的前一個已解碼的關鍵幀；

（4）用當前編碼幀X與其參考幀?的差值來生成殘差幀D，即殘差幀為：

　　　　（2）

其中為幀像素的坐標；

（5）對步驟（4）中得到的殘差幀進行8×8塊劃分，分別計算各塊的絕對殘差和SAD，第K塊的絕對殘差和為；

（6）根據步驟（5）中計算得到的利用公式（4）對當前編碼幀中的塊進行塊模式判斷，塊分為三種類型：Skip塊、WZ塊和塊；?

　　　　　（4）

其中T1、T2是通過實驗預先設定的門限值；

（7）根據步驟（6）中的塊分類，對當期編碼幀中的塊進行塊模式統計，根據塊類型的數量來確定當前幀的模式，當Skip塊或WZ塊數量最多，當前幀的模式設置為WZ幀；當：塊數量大于Skip塊和WZ塊數量之和，設置當前幀為關鍵幀；

（8）自適應幀組方式編碼：在連續WZ幀個數大于L-1的情況下,強制設置第L-1的WZ幀為關鍵幀，該情況下幀組長度＝L；在連續WZ幀個數不大于L-1的情況下，根據步驟（7）判斷的結果，若當前編碼幀為關鍵幀，并且前一幀為WZ幀的情況下，則強制設置前一幀為準關鍵幀，否則不強制設置準關鍵幀，并根據幀數設置該情況下GOP長度；并對關鍵幀采用幀內編碼方式，對準關鍵幀采用基于塊的幀內、幀間混合編碼方式；對WZ幀采用基于塊的混合分布式編碼方式；