[發明專利]一種GOP級的QP?Offset設置方法

有效

• 申請號: 201510341367.4
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104954793B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 朱策;徐麗英;周益民;王勇;鐘敏;高艷博
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04N19/177
• 分類號: H04N19/177;H04N19/31
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 李明光

技術領域

本發明屬于視頻處理技術領域，特別涉及所有支持隨機訪問(Random Access，RA)結構下GOP級的量化參數設置方法。

背景技術

近年來，人們對高清，超高清視頻的需求越來越旺盛，故更高的壓縮效率的訴求也越來越多。目前主流的編碼器仍采用傳統的混合編碼框架，主要包括預測、變換、量化、濾波、熵編碼幾部分組成。

視頻序列由若干時間連續的圖像構成，編碼中可以將視頻序列分割成若干個圖像組(Group of Pictures GOP)來進行。隨機訪問(Random-access，RA)編碼結構為時域分層結構(Hierarchical B structure，HBP)，通常情況下以8幀為一個GOP，并周期性地插入一個隨機訪問幀(Clean Random Access，CRA)。按解碼順序，兩個I幀的間隔為一個BIG-GOP，通常一個BIG-GOP中會包含多個GOP。

量化可實現變換系數多對一映射，視頻編碼通過優化量化參數獲得壓縮性能，但同時也引入量化失真。量化參數(Quantization Parameter，QP)和率失真優化拉格朗日系數Lambda的設置是否得宜將直接關系到編碼性能的優劣。HEVC定義的QP值變化范圍是[0-51]，AVS-2定義的QP值變化范圍是[0-63]，Lambda值的計算是根據每個Slice的幀類型、深度、QP值、QP factor值而計算獲得，可以理解為在確定的編碼情景下，當QP值給定時，Lambda值也將被計算得出。

為消除幀間的時域冗余信息，采用幀級的QP偏移技術(即QP-Offset)以提升編碼性能。目前的編碼器以基礎QP值(QP^Base)加上幀級完成當前幀的QP值設定，如公式(1)所示：

其中，l表示第i幀在GOP中所處的層級。

基于編碼效率和圖像質量的綜合考慮，RA結構下，I-幀使用基礎QP值，同時在一個GOP中為不同層級的B/P幀給定不同的QP-Offset值，如圖1所示，為8幀4層的GOP制定了偏移量分別為1(layer 0)、2(layer 1)、3(layer 2)、4(layer 3)。

RA編碼需要周期性插入隨機訪問幀(Clean Random Access，CRA)即I-幀圖像，以此提供隨機訪問點，并為后續GOP提供高質量的參考幀，與此同時，新插入的I-幀在很大概率上將阻隔當前GOP與前一個GOP的參考關系，故GOP所處位置的不同其重要性也是不同的。但是，RA編碼結構下的幀級分層QP-Offset技術只考慮了GOP內部的幀間相關性，尚未考慮到GOP之間的參考相關性。

發明內容

為提升編碼效率，本發明提出了一種針對RA結構下的GOP級QP-Offset設置調節方法，支持基于RA結構的所有配置。

本發明具體采用如下技術方案：

一種GOP級的QP-Offset設置方法，其流程如圖2所示，具體包括以下步驟：

步驟1.初始化；

步驟1-1.定義一個BIG-GOP包含n個GOP并從零開始編號至n-1；

定義GOP級的QP-Offset表示為則公式(1)中的幀級QP值計算將修改為如公式(2)所示：

其中，QP_i指RA編碼結構下的第i幀圖像的量化參數QP，k表示幀i所屬GOP在其BIG-GOP中的位置編號，k∈[0，n-1]，l表示幀i在其所屬的GOP中所處的層級位置；

步驟1-2.在單個GOP的內部，幀間參考關系均是確定及固定的，本發明不涉及GOP內部的參考關系；

針對跨GOP的參考關系，本發明將參考關系由低至高依次定義為直接參考即一級參考，間接參考即二級參考，三級參考、四級參考、五級參考……的參考級別的定義以此類推，跨GOP直接參考和間接參考關系如圖3所示，其中實線表示直接參考，虛線表示間接參考：幀8直接參考幀POC 0，幀POC 9直接參考幀POC 8，就意味著幀POC 9經過幀POC 8間接參考了幀POC 0，當直接參考確定時，間接參考關系也將被確定；

步驟1-3.本方法定義權重因子α以衡量直接參考的影響強度，0<α<1,本方法中不失一般性取α值為1/2；隨著參考關系級數τ的增加，參考的影響強度將衰減，參考關系級數為τ時的影響強度w(τ)定義如公式(3)所示：

w(τ)＝α^τ,τ＝1,2,..,m(3)

其中，m為最高參考關系級數；