[發(fā)明專利]一種分布式視頻編碼中基于視覺感知特性的量化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110279783.8
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102281446A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張蕾;彭強(qiáng);任健鵬;王瓊?cè)A
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/30
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于視頻編碼和處理領(lǐng)域，具體涉及分布式視頻編碼過程中感知量化算法的研究。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)視頻編碼技術(shù)在編碼過程中通過運(yùn)動補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)高效的視頻壓縮，但這使得編碼端的復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于解碼端，且由于運(yùn)動預(yù)測的使用，視頻流的傳輸魯棒性減低。因此，傳統(tǒng)的視頻編碼技術(shù)多用于服務(wù)器-客戶端結(jié)構(gòu)的數(shù)字視頻廣播、視頻點(diǎn)播等服務(wù)。然而隨著通信技術(shù)的發(fā)展，新的視頻應(yīng)用與視頻服務(wù)也隨之產(chǎn)生。如通過移動視頻設(shè)備或無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)場視頻采集編碼，將編碼后的視頻流傳輸?shù)街行墓?jié)點(diǎn)用于視頻分析或處理。對于這些新的視頻需求而言，編碼端在運(yùn)算、功耗、存儲同類和帶寬等多方面都受到了限制；而解碼端則擁有較多的資源進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算——這恰與傳統(tǒng)的視頻編碼方案相矛盾。因此，需要一種新的視頻編碼技術(shù)以滿足新的應(yīng)用需求。

Slepian和Wolf于1973年提出了分布式無損編碼(Distributed?Lossless?Coding)理論，證明在無損編碼條件下，對于兩個具有統(tǒng)計(jì)相關(guān)性的獨(dú)立同分布隨機(jī)序列X和Y，分別進(jìn)行獨(dú)立編碼再聯(lián)合解碼，此時(shí)所需的總碼率仍然可以達(dá)到X和Y的聯(lián)合信息熵。其后Wyner和Ziv將該理論推廣到了有損壓縮編碼領(lǐng)域。在SW和WZ理論基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了一種新的視頻編碼方案——分布式視頻編碼。分布式視頻編碼的優(yōu)勢在于它通過獨(dú)立編碼，聯(lián)合解碼的策略，有效的將編碼端的計(jì)算復(fù)雜度轉(zhuǎn)移至解碼端，很好的滿足了編碼資源有限、解碼資源豐富的視頻應(yīng)用環(huán)境的需求；同時(shí)，分布式理論具有天生的傳輸魯棒性，與傳統(tǒng)的視頻編碼技術(shù)相比，生成的視頻流可以更好的適應(yīng)惡劣的視頻傳輸環(huán)境。因此，分布式視頻編碼技術(shù)具有很好的實(shí)際應(yīng)用前景。

但是分布式視頻編碼的不足之處在于：雖然SW理論證明了獨(dú)立編碼再聯(lián)合解碼的新編碼策略，可以到達(dá)與聯(lián)合編碼時(shí)相同的編碼性能。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于難于準(zhǔn)確的估計(jì)各獨(dú)立編碼信源間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，分布式視頻編碼的性能仍低于傳統(tǒng)的視頻編碼技術(shù)，這就限制了分布式視頻編碼技術(shù)的廣泛應(yīng)用。因此，對分布式視頻編碼性能的研究，具有很好的研究意義與實(shí)用價(jià)值

從已有的研究成果來看，圍繞分布式視頻編碼性能已經(jīng)取得了很多研究成果，這些研究成果有效地促進(jìn)了分布式視頻技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)分布式視頻編碼理論可知，解碼端生成的邊信息可以看作是原始圖像的一個錯誤版本，而對原始圖像的編解碼過程可以看作是對邊信息圖像的糾錯過程。從這個角度來分析，可以將現(xiàn)有提高分布式視頻編碼性能的研究成果分為兩類：1)減低邊信息與原始圖像間的誤差；2)改善解碼器的糾錯性能。

然而，現(xiàn)有的研究成果均是以圖像的客觀質(zhì)量為依據(jù)來改善分布式視頻編碼的性能，而忽略了圖像主觀質(zhì)量與客觀質(zhì)量的差異。根據(jù)人類視覺系統(tǒng)(Human?Visual?System，HVS)的研究發(fā)現(xiàn)，HVS能夠感知視頻場景中存在的亮度、顏色、紋理、方向、空間頻率和運(yùn)動等初級視覺信息；它對視頻場景的感知是有選擇性的，不同的區(qū)域或者對象具有不同的視覺敏感程度。因此，可將分布式視頻編碼特性與視覺感知特性相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種新的提高分布式編碼性能的方法：在分布式編解碼過程中僅編解碼人眼可感知的原始圖像與邊信息間的誤差，避免對人眼觀察不到的誤差進(jìn)行編解碼，從而降低分布式視頻的編碼碼率。該方法可在現(xiàn)有分布式視頻編碼的研究成果基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改善分布式視頻的編碼性能，具有很好的研究價(jià)值和應(yīng)用意義。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的目的是提出一種分布式視頻編碼中基于視覺感知特性的量化方法，使之能充分利用人眼對不同圖像內(nèi)容編碼失真敏感度不同的特性，根據(jù)人眼感知特征調(diào)整量化步長避免對人眼觀察不到的邊信息失真進(jìn)行編解碼，從而在不影響編碼圖像主觀質(zhì)量的情況下，有效降低編碼碼率，提高分布式視頻編碼性能。

采用本發(fā)明的基于視覺感知特性的量化方法，通過編碼前初始化感知量化矩陣和編碼過程中動態(tài)調(diào)整量化步長的兩步感知量化策略，充分利用了人眼視覺感知特性，可避免對原始圖像與邊信息中人眼觀察不到的誤差進(jìn)行編解碼，在不影響編碼圖像主觀質(zhì)量的前提下，有效降低了分布式視頻編碼碼率。同時(shí)本發(fā)明方法將分布式視頻編碼特性與視覺感知特性相結(jié)合，根據(jù)人眼對圖像內(nèi)容敏感度的不同，實(shí)現(xiàn)有選擇性的編解碼，因此該方法可兼容現(xiàn)有提高分布式視頻編碼性能的研究成果，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步改善分布式視頻的編碼性能，從而實(shí)現(xiàn)一種更為高效的分布式視頻編碼策略。本發(fā)明可適用于單視點(diǎn)、立體及多視點(diǎn)等多種基于分布式視頻編碼理論的編碼框架，具有很好的通用性。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明分布式視頻編碼中基于視覺感知量化方法流程圖。