[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的多描述視頻編碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310413810.5
• 申請(qǐng)日: 2013-09-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103501441A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白慧慧;周文帥;劉美琴;林春雨;趙耀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)長(zhǎng)三角研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H04N19/89
• 分類(lèi)號(hào): H04N19/89;H04N7/64;H04N7/66
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字視頻處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的多描述視頻編碼方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)隨著因特網(wǎng)的爆炸式發(fā)展，視頻傳輸應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，網(wǎng)絡(luò)擁塞、隨機(jī)比特錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)包丟失將導(dǎo)致視頻壓縮數(shù)據(jù)質(zhì)量嚴(yán)重下降，這就給視頻傳輸帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。因此，需要開(kāi)發(fā)一種視頻編解碼方案，它不僅要有高壓縮效率還要保證視頻傳輸?shù)聂敯粜浴?/p>

多描述編碼作為一種能在易錯(cuò)信道上提高傳輸魯棒性的技術(shù)，吸引了越來(lái)越多的學(xué)者研究。可以假設(shè)在信源和信宿之間存在著很多信道，不可能所有信道同時(shí)在一個(gè)視頻幀出錯(cuò)，多描述編碼是在這個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。在編碼端信源產(chǎn)生多個(gè)比特流（稱(chēng)之為描述），每個(gè)比特流具有同樣的優(yōu)先級(jí)，在多個(gè)相互獨(dú)立的信道上進(jìn)行傳輸。在解碼端，每一個(gè)描述都能被獨(dú)立解碼，重建用戶可接受質(zhì)量的視頻序列；隨著接收到描述數(shù)量的增加，重建視頻序列質(zhì)量也隨之提高。

多描述視頻編碼的基本思想是如何利用描述的冗余信息來(lái)提高傳輸?shù)聂敯粜浴Ｒ虼耍诙嗝枋鲆曨l編碼中需要一些必要的冗余，盡管這樣會(huì)降低壓縮效率。在過(guò)去幾年里，設(shè)計(jì)一個(gè)多描述編解碼方法的主要目標(biāo)是在傳輸比特率和重建質(zhì)量之間折衷。經(jīng)典多描述編碼方法是利用變換和量化。根據(jù)多描述標(biāo)量量化原則，設(shè)計(jì)了不同的多描述視頻編碼方法。多描述相關(guān)性變換被用來(lái)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償多描述視頻編碼。有文獻(xiàn)提出了X樹(shù)非平衡保護(hù)多描述編碼方法。盡管上述方法取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是這些方法不能兼容廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)編解碼器，如H.26x和MPEG系列。為了解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)外文獻(xiàn)中多描述視頻編碼通過(guò)應(yīng)用H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)中先進(jìn)的視頻編碼工具來(lái)引入描述間的冗余信息。此外，很多方法都是針對(duì)于某一種確定的標(biāo)準(zhǔn)編解碼器而提出的，如H.264/AVC。為了提高性能，針對(duì)H.264/AVC采用了片級(jí)和宏塊級(jí)的多描述視頻編碼方法。根據(jù)多描述采樣原則，有文獻(xiàn)提出了基于交織抽取與分塊壓縮感知策略的圖像多描述編碼方法，但是壓縮效率不是很高。有文獻(xiàn)提出了一種適用于丟包信道的小波編碼圖像傳輸方法，利用分層多描述編碼來(lái)提高信源編碼的容錯(cuò)性能，但它依賴(lài)于信源編碼的結(jié)構(gòu)。還有文獻(xiàn)提出的方法只針對(duì)特定圖像。上述方法都取得很好的效果，但是都沒(méi)有考慮到人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的特性，忽略了無(wú)論圖像還是視頻，最終的接收者都是人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種基于人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的多描述視頻編碼方法。為每個(gè)描述分配必要的冗余信息，避免可能產(chǎn)生的視覺(jué)失真，設(shè)計(jì)了不同的編碼模式來(lái)生成冗余信息并用JND（Just?Noticeable?Distortion）調(diào)整殘差信息，實(shí)現(xiàn)丟失視頻幀的高質(zhì)量恢復(fù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的多描述視頻編碼方法，其過(guò)程包括：

（1）首先讀入一視頻序列，對(duì)其進(jìn)行奇偶幀分離，得到主信息奇數(shù)幀子序列X₁和偶數(shù)幀子序列X₂；

（2）根據(jù)JND錯(cuò)誤預(yù)測(cè)機(jī)制分別得到重建出來(lái)的偶數(shù)幀序列和奇數(shù)幀序列

（3）經(jīng)過(guò)編碼模式選擇模塊處理后得到奇數(shù)幀一路的冗余信息Y₂和偶數(shù)幀一路的冗余信息Y₁；

（4）將主信息X₁，X₂和冗余信息Y₁，Y₂分別通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)編碼器和冗余信息編碼器進(jìn)行編碼；

（5）編碼后，X₁和Y₂形成描述1，X₂和Y₁形成描述2，通過(guò)不同信道傳輸?shù)浇獯a端進(jìn)行解碼。

其中，所述JND錯(cuò)誤預(yù)測(cè)機(jī)制的重建過(guò)程為：

在編碼端，對(duì)于奇數(shù)幀構(gòu)成的視頻子序列，首先用奇數(shù)幀視頻序列通過(guò)幀內(nèi)插方式重建出偶數(shù)幀視頻序列，如圖2所示，然后對(duì)重建出來(lái)的偶數(shù)幀進(jìn)行分塊，取塊大小為a×b，結(jié)合真實(shí)的偶數(shù)幀和JND信息，求出每一塊中變化范圍超過(guò)JND值的像素所占的比例T；

對(duì)于偶數(shù)幀視頻子序列，用偶數(shù)幀序列通過(guò)幀內(nèi)插方式重建出奇數(shù)幀序列，然后對(duì)重建出來(lái)的奇數(shù)幀進(jìn)行分塊，取塊大小為a×b，結(jié)合真實(shí)的奇數(shù)幀和JND信息，求出每一塊中變化范圍超過(guò)JND值的像素所占的比例T。