[發(fā)明專利]基于感知哈希算法的分布式視頻壓縮感知自適應(yīng)分組方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710750320.2
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107682701B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張登銀;陳燦;趙烜;丁科休
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04N19/172
• 分類號: H04N19/172;H04N19/42;H04N19/43;H04N19/85
• 代理公司: 32207 南京知識律師事務(wù)所
• 代理人: 李吉寬

本發(fā)明公開了基于感知哈希算法的分布式視頻壓縮感知自適應(yīng)分組方法，針對在分布式視頻壓縮感知系統(tǒng)中當視頻序列變化劇烈或發(fā)生場景切換時，采用固定的圖像分組將導(dǎo)致參考幀選擇的不準確進而嚴重影響非關(guān)鍵幀的重構(gòu)質(zhì)量，如果非關(guān)鍵幀與相鄰關(guān)鍵幀的重構(gòu)質(zhì)量相差過大，解碼端將產(chǎn)生視頻閃爍效應(yīng)的問題，本發(fā)明首先利用感知哈希算法評估圖像的時域相關(guān)性大小，并根據(jù)時域相關(guān)性大小將圖像分級，然后進行自適應(yīng)圖像分組；在自適應(yīng)圖像分組基礎(chǔ)上，采用一種新的幀采樣率分配模型進一步提高總體重構(gòu)質(zhì)量。本發(fā)明在保持總采樣率不變的前提下，有效降低了解碼視頻中視頻閃爍程度，為分布式視頻壓縮感知系統(tǒng)進一步提高提高服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗提供了可能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視頻圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于感知哈希算法的分布式視頻壓縮感知自適應(yīng)圖像分組方法。

背景技術(shù)

無線傳感網(wǎng)(WSN)是由大量具有通信和計算能力的視頻傳感器節(jié)點通過自組織方式組成，能夠?qū)崟r采集、處理現(xiàn)場信息，經(jīng)過節(jié)點間多跳轉(zhuǎn)發(fā)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點。由于傳感節(jié)點本身存在能量受限和傳輸能力有限的問題，加之無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道存在時變特性，無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用一直是研究熱點之一。隨著采用視頻傳感器構(gòu)建的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WVSN)來實現(xiàn)實時視頻感知應(yīng)用的增加，人們對視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量和速度提出了更高的要求和期待，如何利用無線視頻傳感網(wǎng)進行實時視頻感知并保證視頻質(zhì)量滿足用戶體驗(QOE)是一個亟待解決的問題。

傳統(tǒng)的視頻壓縮編碼系統(tǒng)在編碼端進行復(fù)雜的運動估計(ME)與運動補償(MC)技術(shù)進行壓縮編碼，與之相比，由于無線視頻傳感網(wǎng)絡(luò)(WVSN)由大量視頻傳感器節(jié)點構(gòu)成，并且傳感節(jié)點本身存在能量受限和傳輸能力有限的問題，移動終端不能處理復(fù)雜運算的問題。為了滿足新視頻應(yīng)用場景下的新需求,分布式視頻編碼(DVC)應(yīng)運而生。分布式視頻編碼(DVC)采用“編碼端各幀獨立編碼，解碼端聯(lián)合重構(gòu)”的思想，將復(fù)雜的運動估計(ME)與運動補償(MC)技術(shù)轉(zhuǎn)移到了解碼端，大大減輕了編碼端的負擔，十分適用于無線視頻傳感網(wǎng)(WVSN)。由于傳統(tǒng)視頻編碼技術(shù)，例如H.26/MPEG-X編碼過于復(fù)雜，為了進一步減少編碼負擔，整合分布式編碼(DVC)與壓縮感知(CS)的分布式視頻壓縮感知編碼(DCVS)應(yīng)運而生。

在分布式視頻壓縮感知編碼中，視頻幀序列被分一個個視頻幀組(GOP)。幀組中的第一幀為關(guān)鍵幀，其余的為非關(guān)鍵幀。關(guān)鍵幀的采樣率往往高于非關(guān)鍵幀，以獲得高質(zhì)量的重構(gòu)的關(guān)鍵幀用來生成邊信息(非關(guān)鍵幀的預(yù)測)輔助非關(guān)鍵幀的重構(gòu)。邊信息的準確與否直接影響非關(guān)鍵幀的重構(gòu)質(zhì)量，因此編碼系統(tǒng)總是采用固定的小幀組來選擇合適的參考幀來獲得準確的邊信息，比如GOP＝2、4、8、16。但是對于運動劇烈、場景切換的視頻幀序列，即使是最小的分組大小GOP＝2,相鄰關(guān)鍵幀差異性太大所導(dǎo)致的邊信息不準確會嚴重影響非關(guān)鍵幀的重構(gòu)質(zhì)量。關(guān)鍵幀與非關(guān)鍵幀的重構(gòu)質(zhì)量若相差太多，重構(gòu)的視頻幀序列會表現(xiàn)出閃爍的問題，會嚴重影響用戶體驗與服務(wù)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提出了一種基于感知哈希算法的分布式視頻壓縮感知自適應(yīng)圖像分組方法，該方法解決了傳統(tǒng)分布式視頻壓縮感知系統(tǒng)中視頻閃爍的問題。本發(fā)明首先利用感知哈希算法評估圖像的時域相關(guān)性大小，并根據(jù)時域相關(guān)性大小將圖像分級，然后進行自適應(yīng)圖像分組；在自適應(yīng)圖像分組基礎(chǔ)上，采用一種新的幀采樣率分配模型進一步提高總體重構(gòu)質(zhì)量。本發(fā)明在總采樣率不變的前提下，有效降低了解碼視頻中視頻閃爍程度，提高服務(wù)質(zhì)量與用戶體驗，并且提高了整體重視頻構(gòu)質(zhì)量，為分布式視頻壓縮感知系統(tǒng)進一步提高提高服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗提供了可能。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為基于感知哈希算法的分布式視頻壓縮感知自適應(yīng)分組方法，

設(shè)輸入視頻序列為X＝{x₁，x₂，…，x_i，…，x_N}；