[發明專利]基于圖像相關模型的低復雜度HEVC碼率適配轉換編碼方法

有效

• 申請號: 201710248379.1
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN107071422B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 熊健;桂冠;楊潔;華文韜;解曉波;朱穎
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04N19/147
• 分類號: H04N19/147;H04N19/96;H04N19/124
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發明公開了一種基于圖像相關模型的低復雜度HEVC碼率適配轉換編碼方法，該方法步驟：（1）依據極大量化為零的原則，對碼率?量化參數模型進行估計；（2）根據估計的碼率?量化參數模型和目標碼率選取初始量化參數；（3）據碼率失真估計模型，生成初始編碼樹；（4）基于圖像相關模型，求取圖像相關系數和圖像能量項；（5）計算運動矢量的位移項；（6）通過各子編碼單元的殘差系數對相關系數項進行估計；（7）失真代價進行求解，基于自底向上編碼框架進行轉換編碼的編碼模式的快速選擇。本發明結合圖像相關模型和輸入視頻的編碼信息，以降低視頻轉換編碼復雜度為核心，對提高轉換編碼的效率具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及一種針對異構網絡環境下碼率適配問題的快速轉換編碼的新技術，特別涉及一種基于圖像相關模型的低復雜度HEVC碼率適配轉換編碼方法。

背景技術

隨著多媒體技術和網絡通信技術的快速發展，視頻應用作為最常見的多媒體技術應用，已經覆蓋了人類生活的各個方面。這些視頻應用包括視頻點播、視頻會議、高清電視和可視電話等。據2015年中國網絡視聽發展研究報告顯示，2015年網絡視頻的用戶規模達到4.61億，網絡視頻的網民使用率為69.1％；該報告還顯示，視頻終端設備呈現出多樣性，包括個人電腦、手機、電視和平板電腦等，視頻接收的環境也有很大的差異，主要包括家庭網絡、工作單位和公共場所等。

針對設備的多樣性和網絡的異構性，如何通過轉換編碼以適配具體的應用條件(包括傳輸帶寬、終端顯示能力和解碼速度等)是視頻應用中的核心問題之一。視頻轉換編碼是對已編碼視頻流進行再編碼，產生能夠適配于具體應用條件的新視頻流。然而，作為一項極具挑戰的工作，轉換編碼的一個關鍵問題是如何調整視頻流的大小，使其適用于新的網絡傳輸帶寬限制，即碼率適配轉換編碼。碼率適配轉換編碼承擔著調整視頻編碼參數，為視頻網絡傳輸提供合適視頻流的任務，在視頻傳輸應用中起到了關鍵作用。

碼率適配轉換編碼的核心問題是，如何根據帶寬限制調整編碼參數實現對已編碼視頻流的高效再編碼。現有轉換編碼技術可以分為兩類：變換域轉換編碼和像素域轉換編碼。變換域轉換編碼對輸入視頻流進行部分解碼，其中相關編碼參數(包括運動矢量、編碼模式等)不需要做任何改變。僅對變換域的離散余弦變換系數進行解碼。然后對解碼系數進行再量化和再編碼，最后把輸入視頻的編碼參數和再編碼的變換系數組成新的視頻流。這類轉換編碼技術的編碼復雜度很低，但是由于存在偏移誤差，對視頻編碼質量的影響較大。像素域轉換編碼則通過直接級聯解碼器和編碼器來實現，即對輸入視頻流進行完全解碼，然后對已解碼視頻進行再編碼，從而產生新的視頻流。之所以被稱為像素域轉換編碼，是因為其中包括像素域的預測編碼過程，如幀內預測，運動補償等。這類轉換編碼技術的優點是對視頻編碼質量影響更小，但是其編碼復雜度較高。因此在轉換編碼過程中，針對編碼質量和轉換編碼復雜度兩方面，如何獲取良好的折衷是一項重要的研究課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：

1)如何根據輸入視頻編碼信息建立HEVC轉換編碼的低復雜度率失真優化模型？

傳統方法需要獲取重構圖像，以計算與源圖像之間差值，編碼復雜度很高。為滿足碼率適配轉換編碼的低復雜度要求，如何把輸入視頻的編碼信息融入到轉換編碼新率失真優化模型是本發明的一個關鍵問題。

2)如何基于轉換編碼率失真優化新模型解決快速編碼單元優化選擇？

然而新率失真優化模型的引入使得轉換編碼的編碼框架和優化方式均發生改變。基于轉換編碼率失真優化新模型，如何針對新的編碼框架和優化方式，實現快速編碼單元選擇和快速運動估計是本發明的一個關鍵問題。

因此，本發明提出一種基于圖像相關模型的低復雜度HEVC碼率適配轉換編碼方法，該方法提出了低復雜度轉換編碼率失真優化模型，以及快速編碼單元優化選擇方法和快速運動估計方法，為面向超高清視頻應用的HEVC碼率適配技術提供新的解決途徑。