[發明專利]一種基于多域JND模型的視覺感知編碼方法

有效

• 申請號: 201710584419.X
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107241607B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 郭杰鋒;胡鞏;黃聯芬
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04N19/60
• 分類號: H04N19/60;H04N19/147;H04N19/61
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.一種基于多域JND模型的視覺感知編碼方法，其特征在于包括步驟如下：

1)讀入一個變換編碼塊，進行變換編碼，判斷當前塊是否屬于亮度分量，若屬于，則執行步驟2)；否則結束感知編碼算法流程；

2)計算每個變換系數對應的時空頻多域JND閾值，具體方法為：

(1)計算每個變換系數的空域基本JND閾值J_base，按下式計算：

其中，J_d(ω)和J_v(ω)表示對角線和垂直方向的空頻域基本最小可感知閾值模型，表示DCT系數方向角，分別按下式計算：

J_d(ω)＝0.0293ω²-0.1382ω+1.75

J_v(ω)＝0.0238ω²-0.1771ω+1.75

其中，ω表示位于(i,j)位置系數的空間頻率，按下式計算：

其中，R_vd表示觀察距離和圖像高度的比例，Pic_h表示圖像高度所包含的像素數量；

(2)計算每個變化系數的亮度自適應掩蔽調制因子M_LM，按下式計算：

其中μ_p表示變換塊的平均亮度強度，M_0.1(ω)和M_0.9(ω)分別表示μ_p為0.1和0.9時的M_LM，分別按下式計算：

M_0.1(ω)＝2.468×10^-4×ω²+4.466×10^-3×ω+1.14

M_0.9(ω)＝1.230×10^-4×ω²+1.433×10^-2×ω+1.34

其中N表示DCT塊的大小；K為像素深度，在8bit的圖像中為255；I(i,j)表示i列j行的像素強度；

(3)計算每個變換系數的對比掩蔽效應調制因子M_CM，按下式計算：

M_CM(ω,τ_SCI)＝f(ω)·τ_SCI+1

其中τ_SCI表示變換塊平均結構強度，f(ω)表示在不同τ_SCI下M_CM和ω的關系式，分別由下式計算：

其中C(ω)代表空間頻率為ω的DCT系數值，f(ω)中的各個常量系數如下所示：

0≤ω＜ω₀:ε＝8.03,γ＝4.55,η＝29.37

ω≥ω₀:ε＝31.17,γ＝9.44,η＝6.23；

(4)計算每個變換系數的時域掩蔽調制因子M_TM，按下式計算：

其中f_t表示時間頻率，按下式計算：

f_t＝f_sx·v_x+f_sy·v_y

其中，f_sx和f_sy分別表示水平和垂直方向的空間頻率，v_x和v_y分別表示物體在人眼視網膜平面上的水平和垂直運動速度，單位是度/秒，分別如下式計算：

f_sx＝i/2Nθ

f_sy＝j/2Nθ

v_τ＝v_Iτ-v_Eτ,(τ＝x,y)

其中v_Iτ和v_Eτ分別表示物體在圖像平面上的運動速度和眼球的運動速度；v_Eτ通過如下計算：

其中，g_spem表示人眼運動平滑的修正值，這里設為0.84；v_MIN表示眼球漂移運動的最小值，這里設為0.15度/秒；v_MAX表示眼球掃視的最大速度，這里設為80度/秒；而物體在圖像平面上的運動速度v_Iτ表示為：

v_Iτ＝fr·mv_τ·θ,(τ＝x,y)

其中fr表示幀率，mv_τ表示某個變換塊的水平和垂直運動矢量，在編碼過程中獲得；

(5)計算每個變換系數的最小可感知失真閾值JND_ST，按下式計算：

3)計算變換系數的最合適抑制值Ω(i,j)，具體方法為：

(1)初始化k＝0，計算D_B(k)，令D_BX＝D_B(k)：

Δc(i,j)＝|c(i,j)-Q^-1(Q(c^*(i,j)))|

(2)判斷：若D_BX≥1，k＝0，則直接轉到步驟(5)；否則轉到步驟(3)；

(3)若k小于1，則計算D_B(k+0.5)，然后令D_BY＝D_B(k+0.5)；否則計算D_B(k+1)然后令D_BY＝D_B(k+1)；

(4)判斷：

①當D_BX＜1且D_BY≥1，按下式計算k，然后轉到步驟(5)；

α＝D_BY-D_BX,(k＝0,0.5,1,2,3)

β＝D_BX-α·k,(k＝0,0.5,1,2,3)

k＝(1-β)/α

②當D_BX＝D_BY，取當前k作為最合適的k值，然后轉到步驟(5)；

③當k＝2時，取k＝3作為最合適的k值，然后轉到步驟(5)；若k小于1，則將k+0.5；否則將k+1；令D_BX＝D_BY，然后執行步驟(3)；

(5)按下式計算每個變換系數最合適的抑制值Ω(i,j)：

4)進行變換系數幅值的抑制，按下式計算：

其中c(i,j)表示原始變換系數，c^*(i,j)表示經過抑制之后的變換系數；

5)將抑制之后的變換系數經過量化及熵編碼之后的碼流大小作為新的碼流大小加入率失真優化公式中，如下式表示：

之后轉到步驟1)。