[發(fā)明專利]基于圖像相關(guān)模型的低復(fù)雜度HEVC碼率適配轉(zhuǎn)換編碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710248379.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107071422B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊健;桂冠;楊潔;華文韜;解曉波;朱穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N19/147
• 分類號(hào): H04N19/147;H04N19/96;H04N19/124
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

1.基于圖像相關(guān)模型的低復(fù)雜度HEVC碼率適配轉(zhuǎn)換編碼方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據(jù)輸入視頻的編碼信息來(lái)估計(jì)量化參數(shù)取極大值條件下的編碼比特?cái)?shù)，獲取自適應(yīng)的碼率-量化參數(shù)模型，從而根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬來(lái)選取初始量化參數(shù)；其中碼率-量化參數(shù)模型表示為：

QP＝a×log(bpp)+b

其中，QP為輸入視頻編碼的量化參數(shù)，bpp表示平均編碼比特?cái)?shù)，a和b均為碼率-量化參數(shù)模型的參數(shù)，Q₀表示輸入視頻的量化參數(shù)，bpp₀表示輸入視頻的編碼比特?cái)?shù)，Q₁表示量化參數(shù)的極大值，bpp₁表示極大量化參數(shù)下的編碼比特?cái)?shù)；

步驟2，根據(jù)步驟1中的碼率-量化參數(shù)模型，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的視頻碼率，設(shè)定初始量化參數(shù)；

步驟3，在輸入視頻的編碼樹(shù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，生成轉(zhuǎn)換編碼的初始編碼樹(shù)；具體為：

對(duì)輸入視頻的編碼樹(shù)結(jié)構(gòu)中的任一節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)劃分為四個(gè)子編碼單元與不劃分條件下的率失真代價(jià)差值其中，ΔQP表示轉(zhuǎn)換編碼中量化參數(shù)的增量，λ表示拉格朗日乘子，R_s表示該節(jié)點(diǎn)劃分為四個(gè)子編碼單元編碼的碼率，D_s表示該節(jié)點(diǎn)劃分為四個(gè)子編碼單元編碼的失真，R_u表示該節(jié)點(diǎn)不劃分時(shí)的碼率，D_u表示該節(jié)點(diǎn)不劃分時(shí)的失真，β表示失真-量化參數(shù)模型的參數(shù)；若diff≥0，則裁剪掉該節(jié)點(diǎn)，否則保留該節(jié)點(diǎn)，完成裁剪后的輸入視頻的編碼樹(shù)結(jié)構(gòu)即為初始編碼樹(shù)結(jié)構(gòu)；

步驟4，根據(jù)輸入視頻流的運(yùn)動(dòng)矢量信息，基于圖像相關(guān)系數(shù)模型構(gòu)建失真估計(jì)模型；圖像相關(guān)系數(shù)模型表示為：

其中，表示輸入視頻的第t幀中坐標(biāo)位置為的像素值；表示輸入視頻的第t幀中坐標(biāo)位置為的像素值；n表示零均值噪聲；表示輸入視頻的第t幀中坐標(biāo)位置為的像素與輸入視頻的第t幀中坐標(biāo)位置為的像素之間的相關(guān)系數(shù)，表示圖像中兩個(gè)像素之間的位移矢量，v_x表示水平方向的位移，v_y表示垂直方向的位移，ρ表示輸入視頻編碼單元的相關(guān)系數(shù)，且0≤ρ≤1；

步驟5，基于步驟3中的初始編碼樹(shù)以及步驟4中的失真估計(jì)模型，構(gòu)建轉(zhuǎn)換編碼率失真優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)編碼單元的快速優(yōu)化選擇。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像相關(guān)模型的低復(fù)雜度HEVC碼率適配轉(zhuǎn)換編碼方法，其特征在于，失真-量化參數(shù)模型的參數(shù)β＝2.25。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像相關(guān)模型的低復(fù)雜度HEVC碼率適配轉(zhuǎn)換編碼方法，其特征在于，失真估計(jì)模型表示為：

其中，D表示編碼失真，表示編碼單元X的輸入視頻運(yùn)動(dòng)矢量，表示運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程中候選運(yùn)動(dòng)矢量，表示位置對(duì)應(yīng)的像素值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像相關(guān)模型的低復(fù)雜度HEVC碼率適配轉(zhuǎn)換編碼方法，其特征在于，在初始編碼樹(shù)的基礎(chǔ)上，采用自底向上的編碼單元優(yōu)化選擇方式，分別對(duì)編碼單元及其子編碼單元的率失真代價(jià)進(jìn)行估計(jì)，構(gòu)建率失真優(yōu)化模型，其優(yōu)化函數(shù)表示為：

其中，J表示失真代價(jià)函數(shù)，表示運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程中候選運(yùn)動(dòng)矢量，表示編碼單元X輸入視頻的第k個(gè)子編碼單元的運(yùn)動(dòng)矢量，X_k表示編碼單元X的輸入視頻的第k個(gè)子編碼單元，ρ_k表示X_k的相關(guān)系數(shù)，表示像素位置的像素值，表示第k個(gè)子編碼單元的編碼比特?cái)?shù)，表示運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)的編碼比特?cái)?shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像相關(guān)模型的低復(fù)雜度HEVC碼率適配轉(zhuǎn)換編碼方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)編碼單元的快速優(yōu)化選擇的方法具體為：

1)通過(guò)各子編碼單元的殘差系數(shù)對(duì)相關(guān)系數(shù)項(xiàng)log²ρ進(jìn)行估計(jì)，并建立映射關(guān)系其中，f(C)表示編碼殘差系數(shù)C的函數(shù)；

2)失真代價(jià)函數(shù)進(jìn)一步表示為：

其中，表示簡(jiǎn)化的率失真代價(jià)差值，f(C_k)表示第k個(gè)子塊編碼殘差像素C的函數(shù)，表示位置對(duì)應(yīng)的像素值，表示拉格朗日乘數(shù)；

3)根據(jù)2)中的失真代價(jià)函數(shù)對(duì)失真代價(jià)進(jìn)行估計(jì)，基于自底向上編碼框架進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼的編碼模式的快速選擇。