[發明專利]一種減小時域質量波動的三維小波視頻編碼碼率控制方法

有效

• 申請號: 201310516019.7
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103533362A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 金雪松;牟麗娟;王華兵;徐建山;張必英
• 申請（專利權）人: 哈爾濱商業大學
• 主分類號: H04N19/00
• 分類號: H04N19/00;H04N19/62;H04N19/147;H04N19/177
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種三維小波視頻編碼碼率控制方法。

背景技術

根據視頻編碼所使用技術，編碼方案主要有兩種，一種是預測、離散余弦變換及熵編碼的混合編碼框架；另一種是基于小波變換技術的視頻編碼框架，視頻信號首先分別經過時間、水平、垂直三個方向的小波變換，變換后的小波系數再經過熵編碼(如3D-ESCOT)過程得到嵌入式的碼流。在提供高質量的編碼效率的同時，三維小波視頻編碼還具有嵌入式的特點，即數據碼流可以在任意比特處截斷并獲得最好的解碼質量。在三維小波編碼中，由于原始視頻信號被分解為時間-空間小波子帶，因此碼率控制可以簡化為如何決定各個小波子帶間的碼率分配問題。在3D-ESCOT編碼方法中，屬于同一子帶的小波系數組合為三維的子立體塊并進行獨立的熵編碼，同時可以獲得每個子塊的率失真信息，碼率控制是根據各子塊的率失真信息進行碼率分配以實現整體視頻質量平均最優的，它的出發點是全局最優，并沒有注意到時間方向幀質量波動問題。觀察發現，質量波動大致分為宏觀和微觀兩種情況：宏觀是指在一段視頻中內容發生了變化，或者是場景發生切換，碼率沒有及時的調整而造成的質量波動；微觀是指由于小波逆變換的結構而導致的質量周期振蕩。這兩種現象在實際編碼過程都是可以明顯觀察到的。

目前文獻中出現的控制質量波動的方法主要集中在解決上述的第二種情況。而基于MCTF的編碼器碼率分配基本方式都是將所有的碼率平均分配給所有的GOP，使得某些GOP會因為包含的圖像所表示的內容變化劇烈或紋理豐富而出現較大的失真，另外一些GOP會因為包含的圖像所表示的內容變化緩慢或紋理稀少而產生較小的失真。這種在所有GOP之間平均分配方法雖然簡單，但沒有考慮實際GOP內包括的具體內容，使得解碼視頻質量波動較大，視頻質量在一段視頻中包含兩部分不同的場景情況下則尤為明顯。并且基于MCTF小波視頻編碼系統缺少有效地GOP級碼率分配方法，不能準確地估計GOP率失真。現有的一種由時間-空間子帶率失真合成時間子帶率失真，進而合成GOP率失真的方法，也體現了該率失真反映的對應的GOP內容編碼復雜度的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決基于MCTF的編碼器碼率分配基本方式所產生的解碼視頻質量波動較大；基于MCTF小波視頻編碼系統缺少有效地GOP級碼率分配方法，不能準確地估計GOP率失真及一種由時間-空間子帶率失真合成時間子帶率失真，進而合成GOP率失真方法，反映的GOP率失真對應的GOP內容的編碼復雜度的問題，而提出了一種減小時域質量波動的三維小波視頻編碼碼率控制方法。

一種減小時域質量波動的三維小波視頻編碼碼率控制方法，包括兩遍掃描編碼碼率分配算法：

一、第一遍掃描編碼

步驟1、采用原始的編碼參數對視頻信號進行編碼，編碼后的視頻信號在GOP之間利用均勻碼率分配算法分配碼率；

步驟2、每個GOP根據步驟一中均勻碼率分配的結果，進行GOP內小波分解得到時間-空間小波子帶的率失真D_S(R)，由得到的時間-空間小波子帶的率失真D_S(R)再合成GOP的率失真D^GOP(R)，其中GOP的率失真D^GOP(R)為對應GOP場景復雜度模型；

其中，所述GOP內小波分解得到時間-空間小波子帶具體過程為：每個GOP經過多層次的小波分解后，生成時間小波子帶，每個時間小波子帶再經過二維小波分解，形成時間-空間小波子帶；所述時間-空間小波子帶進行編碼，根據時間-空間小波子帶的編碼結果，計算時間-空間小波子帶的率失真DS(R)；

其中，所述時間-空間小波子帶再合成GOP的率失真D^GOP(R)具體過程為：由時間-空間小波子帶的率失真D_S(R)合成時間子帶率失真D_T(R)；由時間子帶率失真D_T(R)再合成GOP的率失真D^GOP(R)；

二、第二遍掃描編碼

步驟1、GOP級比特分配；其中GOP級比特分配具體過程為：依據整個視頻序列所有GOP的率失真D^GOP(R)，在所有GOP之間分配碼率，使得所有GOP的解碼質量相當的情況下，計算出分配給每個GOP的碼率；

步驟2、子帶級碼率分配；其具體過程為：將每個GOP分配得到的碼率按照小波分解形式和時間-空間小波子帶率失真進一步分配給所有子帶；

步驟3、每個子帶根據獲得碼率進行量化編碼；