[發明專利]一種抗誤碼性能卓越的視頻圖像高質量轉碼方法

在審

• 申請號: 202010345944.8
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111510722A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 王程;高宏松
• 申請（專利權）人: 王程
• 主分類號: H04N19/40
• 分類號: H04N19/40;H04N19/147
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種抗誤碼性能卓越的視頻圖像高質量轉碼方法，其特征在于，基于MPEG-4高級視頻編碼的視頻轉碼基本框架，從二個角度提高視頻圖像轉碼方法的抗誤碼性能，一是通過容錯糾錯轉碼提高壓縮碼流的抗誤碼性能，二是出現誤碼丟包后視頻圖像解碼端完成錯誤遮蔽修正；

當MPEG-4高級視頻編碼視頻原碼流傳入到視頻圖像轉碼端時，在視頻圖像轉碼端，根據視頻信道反饋的丟包率，通過本發明提出的優化限失真信源編碼的分片自適應轉碼算法，自適應的調整各幀圖像的分片數量策略，達到碼率和抗誤碼性能間的平衡；在視頻圖像解碼端，通過本發明提出時空相關的快速步進錯誤遮蔽修正算法，在快速步進圖像錯誤恢復方法的基礎上對視頻的殘差進行修正，然后結合視頻圖像的時域特性，相互配合修正丟失塊；

優化限失真信源編碼的分片自適應轉碼算法基于限失真信源編碼，通過建立分片數限失真信源編碼模型，對每幀圖像選擇一個最佳的分片數量，確保不過多增大碼率的同時通過分片增強轉碼視頻流的抗誤碼性能，包括限失真信源編碼和限失真信源編碼分片數優化。

2.根據權利要求1所述的一種抗誤碼性能卓越的視頻圖像高質量轉碼方法，其特征在于，限失真信源編碼由信息率-失真函數得到，本發明引入限失真信源編碼函數，設信源為F_m＝{f₁，f₂，f₃...f_n},在編碼之后,信宿為G_m＝{g₁，g₂，g₃...g_n},m、n為系數，定義信源、信宿概率空間分別為A(f_j)、B(g_k)，平均失真函數E(B)定義如下:

其中，e(f_j，g_k)表示失真度，度量準則選用絕對差分和(SAD)；

在已知A(f_j)即信源概率分布時,失真的平均值只受條件概率B(g_k|f_j)的影響,因而一定能找到一個條件概率B(g_k|f_j)使得E(B)≤E,記做：

B_E＝B(E(B)≤E) 式2

即B_E是條件概率集合，確保平均失真E(B)在允許范圍E內；

進而定義接收端收到的平均信息量C(X,Y)：

同理,當條件A(f_j)一定時，就只有B(g_k|f_j)決定C(X,Y)的大小,所以，H(E)也就是限失真信源編碼函數則變成在B_E范圍內信息量最小化問題,如式4所示；

式4表示在人的主觀感受可容忍的失真度E的條件下,信源編碼得到的平均互信息量的下限，即數據壓縮的極限碼率，如果碼率H低于限失真信源編碼函數H(E)，無論采取哪種編碼策略，它的平均失真一定會大于E；

視頻編碼的限失真信源編碼優化問題是在壓縮比特率不超過H的條件下，即在比特率H小于或等于信道的傳輸率H_c時，找到最適的編碼模式，從而得到最小的視頻圖像失真E，如下式；

min{E}，當H≤H_c時 式5

滿足式5需要在失真E和壓縮比特率H之間選取一個平衡點；

視頻序列編碼時，可選擇不同的編碼參數，獲得相應編碼模式的解碼后圖像失真E及編碼時的比特率H，不同模式下每個H對應一個E，于是找到每個(H,E)點，依次使用候選參數集中的參數編碼，得到了一個(H,E)的數值對，將這些數值對用一條曲線擬合得到限失真信源編碼曲線，即H-E曲線，如果把碼率條件H_c固定，則最小失真E的位置位于限失真信源編碼曲線上，視頻編碼限失真信源編碼優化其目是計算出最佳編碼參數集合，編碼參數集合中的H-E點將盡可能靠近甚至在限失真信源編碼曲線上；

本發明采用拉格朗日乘數法解決約束條件下的極值求解問題，獲得若干個最佳編碼參數集，在最佳編碼參數集下進行編碼，視頻的編碼性能可達到最佳。