[發明專利]一種基于視覺顯著性的感知碼率控制方法

有效

• 申請號: 201711335032.7
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108063944B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 周巍;張萌;魏恒璐;張冠文
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04N19/147
• 分類號: H04N19/147;H04N19/154;H04N19/167;H04N19/172
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種基于視覺顯著性的感知碼率控制方法，其特征在于包括下述步驟：

第一步：計算像素點及LCU的顯著值

采用顯著性模型計算視頻幀中像素點的顯著值并進一步得到LCU的顯著值，詳細步驟如下：

①計算像素點的顯著值：

第pi個像素點的顯著值使用如下公式計算：

其中，SP_pi為第pi個像素點的顯著值；F_pi表示第pi個像素點的特征矩陣，為中心特征矩陣；F_pj表示像素點pi周圍相鄰像素點pj的特征矩陣，為鄰域特征矩陣，ρ(F_pi,F_pj)是矩陣余弦相似度，為F_pi和F_pj的弗羅貝紐斯內積；Num是中心特征矩陣和鄰域特征矩陣的個數之和，σ是局部權重參數，SP_pi的值域為[0,1]；

②計算LCU的顯著值：

由公式(1)得到像素點的顯著值，LCU的顯著值用該LCU所有像素點的顯著值之和表示，設LCU中第pi個像素點的坐標為(m，n)，LCU的顯著值用公式(2)進行計算；

其中，S_i表示按編碼順序的第i個LCU的顯著值；SP_pi表示第i個LCU中像素坐標為(m，n)的像素點顯著值，W表示LCU的寬度，H表示LCU的高度；

第二步：計算基于視覺顯著性的加權失真

首先估算第i個LCU的失真D_i，再引入第i個LCU的顯著值S_i作為權重對D_i進行有側重的考量；

失真D_i用原始像素值和重建像素值之間的均方誤差(Mean Square Error，MSE)表示，該方法用R-λ模型進行估算，估算方法如公式(3)所示：

其中，α和β為和輸入視頻內容相關的參數，α和β的初始值設置及更新方法通過HEVC參考軟件獲得，將第i個LCU的顯著值S_i作為D_i的權重，得到基于視覺顯著性的加權失真，λ_i表示第i個LCU的λ，如公式(4)所示：

D_iweight＝S_i·D_i (4)

其中，D_iweight表示第i個LCU的加權失真；

第三步：計算λ_i

失真加權后的率失真優化表示為：

其中，n_i表示第i個LCU包含的像素數，N表示一幀圖片中LCU的個數，R為當前幀的目標碼率，bpp_i表示第i個LCU的每像素消耗比特，其中bpp_i的計算方法如下：

λ_i用公式(7)進行計算：

第四步：計算量化參數

量化參數是碼率控制的核心，根據第三步公式(7)所得的λ_i計算第i個LCU的量化參數QP_i，計算方法如下：

QP_i＝4.2005lnλ_i+13.7122 (8)

通過λ_i確定QP_i，進行編碼從而實現碼率控制。