[發明專利]低延遲編碼自適應QPOffset調節方法

有效

• 申請號: 201510217441.1
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104837015B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 周益民;朱策;鐘敏;羅敏珂
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04N19/126
• 分類號: H04N19/126;H04N19/146
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明屬于視頻編碼技術領域。具體地說，是涉及在低延遲(low-delay,LD)編碼結構下的一種自適應QP Offset調節方法。在有最大QP Offset限制條件下，本發明的目標是通過自適應調節方法，進而給出幀編碼量化參數(QP)值，以提升編碼性能。

背景技術

目前主流的視頻編碼器中，大部分都采用分層的QP Offset設置來進行編碼。這種分層的QP Offset在編碼過程中是按經驗值來設定且在編碼過程中是不作改變的。在視頻編碼過程中，信源內容中運動劇烈的圖像幀對后續圖像幀的影響要遠遠小于運動緩慢時的情況，因此運動劇烈的圖像幀應該分配較大的QP Offset，運動緩慢的圖像幀應該分配較小的QP Offset。預設定并保持固定值不變的分層QP Offset技術沒有考慮到視頻信源內容的變化，將引起編碼性能的降低。因此，視頻源的運動劇烈程度不同，用于編碼的量化參數QP也應不同。

針對上述情況，為了提升編碼性能，解決分層QP Offset技術中存在的非自適應問題，本發明給出了一種針對低延遲編碼的自適應QP Offset調節方法。本發明方法將視頻源內容的變化程度考慮到分層的QP Offset調節中。

發明內容

本發明將視頻源運動劇烈程度考慮到QP Offset的分配策略中來，首先構造信源失真時域傳播鏈，然后通過源端失真統計來計算當前編碼幀運動的劇烈程度和對后續編碼幀的影響，最后給出自適應的當前編碼幀的QP Offset值。本發明采用的技術方案如下：

1.幀級源失真的估算

在編碼過程中，編碼單元以原始幀為參考幀，運動估值后得到的殘差的均方差，記做源運動補償失真D^OMCP。根據整編碼單元U_t,i的像素值F_t,i，計算出編碼單元U_t,i的源失真

其中，t表示當前編碼時刻，i表示一幀圖像分割成塊的塊番號。

公式(1)的計算可直接利用幀間運動估值算法。不失一般性，可以采用全搜索法，也可采用快速搜索算法如六邊形法、鉆石法等。

由于自適應QP Offset調節方法是針對幀級的，而編碼單元U_t,i的源失真是針對編碼單元的，因此需要將編碼單元的源失真轉化為幀級源端失真。根據編碼單元U_t,i的源失真計算得到編碼時刻t的幀級源端失真

其中，M是第t幀中所有編碼單元個數。

2.QP Offset自適應調節

將視頻源運動劇烈程度考慮到自適應的QP Offset調節方法中，根據幀級源端失真可以估計出當前幀運動的劇烈程度。利用公式(3)

計算出當前第t幀的運動劇烈程度，用m_t表示。

根據運動強度m_t，計算其微分項如公式(4)所示，

計算其積分項如公式(5)所示，

其中l為GOP的長度，通常在low-delay編碼中取值為4；w為滑動窗口的長度，優選為其GOP的長度l加1。

對當前幀的運動劇烈程度m_t進行處理，利用公式

計算出QP Offset的增量，從而對每幀的QP Offset進行自適應調節。其中，ΔQP_t^offset表示QP Offset增量。f為比例因子，關鍵幀(t整除GOP長度)的f值取值范圍在區間[120,240]中，通常默認取值為180；非關鍵幀f的值取值范圍在區間[70,140]中，通常默認取值為105。

根據QP Offset增量ΔQP_t^offset，利用公式(7)

計算出當前幀的QP Offset。

不同編碼器預給出的QP Offset最大值不同，用max{QP^offset}表示編碼器預設的極大QP Offset值。在HEVC中該值為3，在AVS-2中該值為5。為了保持一致性，需要將調節后的QP Offset限制max{QP^offset}以內并綁定在合理區間，如公式(8)所示。

在編碼時刻t，使用公式(9)計算出當前幀的QP，用于當前幀的編碼。