[發明專利]基于拉格朗日方法的視頻編碼全局率失真優化方法

有效

• 申請號: 201710265099.1
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107040782B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 王向文;張娜娜
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H04N19/147
• 分類號: H04N19/147;H04N19/19
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

1.一種基于拉格朗日方法的視頻編碼全局率失真優化方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

1)選定編碼標準，并明確一種幀結構，選幀結構為：直接按照后一幀圖像參考前一幀圖像的幀結構或者將幀結構與最后編碼的幀結構保持一致，最后編碼幀結構在H.264/AVC中的IPPP…或IBBPBBP…幀結構以及HEVC中的標準Low Delay和Hierarchical B幀結構中選擇，根據幀結構把每一幀分為幀內預測I幀和幀間預測P/B幀；

對于I幀，把每一幀圖像分成固定大小塊，根據編碼標準所允許的預測方式進行預測，獲得每一個塊的預測殘差塊，求預測殘差塊的SATD值，再除以塊內像素個數，獲得每個像素的預測殘差SATD值，記為Satd_resi(x,y)，其中SATD表示哈達瑪變換后系數的絕對值的和；

2)對于P/B幀，把每一幀圖像分成固定大小塊，對每個塊進行運動估計，獲得每個塊的運動矢量；

3)按順序對一個塊采用其運動矢量做運動補償，求出該塊的預測殘差塊，進而求預測殘差塊的SATD值，SATD值除以塊內像素個數，獲得每個像素的預測殘差SATD值，記為Satd_resi(x,y)，(x,y)為該像素的坐標；

繼續采用運動矢量在被參考圖像中找到被參考塊位置，所求得的Satd_resi(x,y)值即為被參考塊內每個被參考像素的被參考SATD值，被參考像素坐標為(x+Δx,y+Δy)，因此被參考像素的被參考SATD值即為Satd_refed(x+Δx,y+Δy)＝Satd_resi(x,y)；

4)對所有P/B幀的所有塊進行步驟3)操作，可計算出所有被參考幀內所有像素的預測殘差Satd_resi(x,y)值；

對所有P/B幀的所有塊進行步驟3)操作還得到所有被參考像素的被參考次數，記為K(x,y)，以及每次被參考的SATD值，記為Satd_refed_k(x,y)，k代表第k次被參考；

Satd_refed_k(x,y)值和Satd_refed(x+Δx,y+Δy)之間通過運動矢量映射賦值，具體如下：令第k次來參考的像素坐標為(x_k,y_k)，運動矢量為MV_k＝(Δx_k,Δy_k)，賦值滿足坐標關系：(x_k+Δx_k,y_k+Δy_k)＝(x,y)，因此賦值公式：Satd_refed_k(x,y)＝Satd_refed(x_k+Δx_k,y_k+Δy_k)；

以上4步為預分析，接下來進行視頻編碼，采用如下方法進行模式選擇和運估計：

5)根據Satd_resi(x,y)，K(x,y)以及每次被參考的Satd_refed_k(x,y)，計算出將要編碼塊的率失真傳遞因子β，方法如下：

其中M為編碼塊內像素個數，m為塊內像素的坐標索引號，K則為對應第m個像素總共被參考的次數，m_k為塊內第m個像素被第k次參考的索引號，(x,y)為塊內第m個像素的坐標；

6)在編碼率失真優化的模式選擇和運動估計環節，率失真代價值計算公式如下：

其中O^*為視頻編碼的優化編碼參數集，δ_i(O_i)和r(O_i)分別表示由編碼參數集O_i所產生的失真和碼率，λ為拉格朗日因子，運動估計過程中的δ_i(O_i)為殘差圖像的絕對差和，而拉格朗日因子則是以上λ的開根號值。