[發(fā)明專利]一種分布式視頻編碼中邊信息生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310408052.8
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103475879A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張登銀;吳媛媛;王雪梅;程春玲
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務(wù)所 32241
• 代理人: 劉琦

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視頻壓縮領(lǐng)域，涉及一種在分布式視頻編碼中邊信息生成方法。?

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背景技術(shù)

分布式視頻編碼(Distributed?Video?Coding，DVC)是基于20世紀(jì)70年代Slepian.?Wolf以及Wyner.Ziv提出的信息理論而建立的，將編碼器運算復(fù)雜度轉(zhuǎn)移到解碼器。其特點是編碼簡單、解碼較復(fù)雜、壓縮性能接近傳統(tǒng)的編碼方式、抗誤碼能力強，適用于無線網(wǎng)絡(luò)中資源受限的視頻編碼設(shè)備等。?

目前，國內(nèi)外對分布式視頻編碼方案的研究大多側(cè)重于邊信息的研究，因為邊信息的質(zhì)量嚴(yán)重影響著視頻圖像恢復(fù)的性能。分布式視頻編碼系統(tǒng)通常將視頻幀分為關(guān)鍵幀(?幀)和?Wyner-Ziv幀(幀)。解碼幀時，首先利用前、后己解碼的相鄰關(guān)鍵幀生成當(dāng)前幀的一個估計幀，稱之為邊信息(SI)，然后結(jié)合邊信息和接收到的碼流信息對幀進行解碼。分布式視頻編碼性能很大程度上依賴于邊信息與原始幀的相關(guān)性，生成的邊信息與原始幀相似度越高，幀的恢復(fù)圖像質(zhì)量就越高。因此，準(zhǔn)確生成邊信息是提高分布式視頻編碼效率的一個關(guān)鍵問題。產(chǎn)生邊信息最簡單的方法就是直接調(diào)用前一解碼關(guān)鍵幀，或者前后兩個關(guān)鍵幀的平均值來產(chǎn)生邊信息。然而，當(dāng)視頻序列運動趨勢劇烈時，直接法或平均法產(chǎn)生的邊信息很不可靠?，F(xiàn)有的生成邊信息最典型的是基于運動補償時域內(nèi)插（MCTI）方法，它主要包括3個步驟：運動估計、運動矢量（MV）修正和運動補償插值，但是會增加解碼器的復(fù)雜度，導(dǎo)致一定的時延，不適合用在實時性傳輸?shù)膱鼍袄?。另外，傳統(tǒng)的運動補償插值方案對所有位置塊都采用相同的邊信息生成算法，忽略了視頻序列中各區(qū)域運動強烈程度不均的特性。?

實際場景中視頻序列相鄰幀之間的相似度非常高，特別是野外環(huán)境保護、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測等應(yīng)用場合，只有少量相鄰幀有明顯變動。本文從編碼端去冗余及邊信息獲取兩方面對其進行改進。實驗結(jié)果表明，改進后的邊信息方法既能消除大量的幀間冗余，又能以較小的解碼代價獲得更精確的邊信息，從而有效提高圖像解碼質(zhì)量。?

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明針對視頻序列中各區(qū)域運動強烈程度不均的特性，提供一種能夠在編碼端消除大量幀間冗余，在解碼端充分挖掘統(tǒng)計信息，生成更加準(zhǔn)確的邊信息圖像，從而提高了整個編碼系統(tǒng)率失真性能的分布式視頻編碼中邊信息生成方法。???????

技術(shù)方案：本發(fā)明的分布式視頻編碼中邊信息生成方法，包括如下步驟：

1）在編碼端，通過采用絕對誤差和準(zhǔn)則，分別計算出原始幀與前后相鄰關(guān)鍵幀之間相同位置塊的離散余弦系數(shù)差值；

2）將步驟1）中計算得到的兩個離散余弦系數(shù)差值與預(yù)定的閾值比較，若都小于該閾值，則位置塊的分類信息值為0，判定該位置塊運動緩慢，編碼端直接將該位置塊丟棄不傳，然后將分類信息值傳送到解碼端后進入步驟3）；反之，則該分類信息值為1，判定該位置塊運動劇烈，并將分類信息值傳送到解碼端后進入步驟4）；

3）解碼端按照直接插值算法生成邊信息，即將與原始幀相關(guān)性強的關(guān)鍵幀對應(yīng)塊復(fù)制到邊信息中；

4）解碼端按照精細(xì)的運動估計插值算法生成邊信息，即結(jié)合絕對誤差準(zhǔn)則和邊界平均絕對差準(zhǔn)則對位置塊進行運動估計，獲得最佳初始運動矢量，然后對最佳初始運動矢量進行優(yōu)化，最后利用優(yōu)化后的最佳運動矢量內(nèi)插生成邊信息，優(yōu)化為通過雙向運動估計和加權(quán)中值濾波器對運動矢量場進行平滑修正。

本發(fā)明方法的步驟1）中，按照下式計算出原始幀和前后相鄰關(guān)鍵幀之間相同位置塊的離散余弦系數(shù)差值：?

其中，和分別表示位置塊的長和寬，表示位置塊內(nèi)的像素點坐標(biāo)，表示原始幀位置塊B中處像素點的離散余弦系數(shù)，表示與原始幀相鄰的關(guān)鍵幀的位置塊B中處像素點的離散余弦系數(shù)。

本發(fā)明方法的步驟4）中，結(jié)合絕對誤差和準(zhǔn)則和邊界平均絕對差準(zhǔn)則對位置塊進行運動估計的具體流程為：?

首先在后向相鄰關(guān)鍵幀的匹配窗H范圍內(nèi)搜索次與前向相鄰關(guān)鍵幀的位置塊最接近的匹配塊，其中和分別表示位置塊的長和寬，和分別表示匹配窗的長和寬，并按照下式計算該匹配塊與位置塊之間的匹配誤差：

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然后將所有計算得到的匹配誤差中的最小值對應(yīng)的運動矢量的一半作為邊信息中對應(yīng)位置塊的最佳初始運動矢量；

其中，α是加權(quán)系數(shù)，是像素點的橫坐標(biāo)，是像素點的縱坐標(biāo)，?是按照絕對誤差和準(zhǔn)則計算得到的匹配誤差，公式如下：???????

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