[發(fā)明專利]一種基于人眼視覺區(qū)域重要性分析的HEVC碼率控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010413446.2
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111447446B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 林宏偉;李向群;高明亮;鄧克巖;王建華;吳韜
• 申請（專利權）人: 西北民族大學
• 主分類號: H04N19/146
• 分類號: H04N19/146;H04N19/184;H04N19/124;H04N19/154
• 代理公司: 北京興智翔達知識產(chǎn)權代理有限公司 11768
• 代理人: 郭衛(wèi)芹

本發(fā)明提出一種基于人眼視覺區(qū)域重要性分析的HEVC碼率控制方法，利用視頻幀間亮度差值作為每一幀人眼視覺時域重要度的度量方式，再利用均方梯度一致性計算來度量對當前幀的人眼視覺的空域重要度，然后利用所提出的感知重要度模型，提出了一種新的區(qū)域級比特分配方法，以保持視頻質量的平衡。然后設計了一種LCU級的比特分配方案來獲得每個LCU的目標比特。為了獲得更精確的比特率，使用了一種改進的R?λ參數(shù)更新模型。本發(fā)明可使最終編碼實際碼率更加符合給定的目標碼率，同時使實際比特趨于平穩(wěn)，明顯提升編碼視頻的人眼感知質量。

技術領域

本發(fā)明涉及圖像通信領域中的視頻編碼技術問題，尤其是涉及一種基于人眼視覺區(qū)域重要性分析的HEVC碼率控制方法。

背景技術

在實際的視頻編碼傳輸系統(tǒng)中，視頻傳輸不僅受到編碼數(shù)據(jù)量的限制，也受到視頻傳輸帶寬的限制。由于視頻序列每幀復雜度不同，因此每幀經(jīng)HEVC編碼后所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也不同，這就使得視頻在實際編碼時每一幀的編碼碼率大小有波動，當某一視頻幀的編碼碼率超過帶寬時就會產(chǎn)生視頻卡頓的情況，若其編碼碼率過小又會造成帶寬的浪費。為了讓視頻編碼碼率與傳輸信道的傳輸能力更佳地適配，從而充分利用帶寬資源，碼率控制技術應運而生。

目前學術界關于如何提升視頻壓縮標準中的碼率控制性能已提出很多方法，且大多數(shù)取得了不錯的成果。Zhongzhu Yang等人在H.264/AVC R-Q模型基礎上進行改進，提出了一種利用緩沖區(qū)狀態(tài)進行反饋調節(jié)的碼率控制算法。Ling Tian等人提出一種新的目標比特與量化參數(shù)QP(Quantization parameters)之間的對應關系模型。針對HEVC標準，B Li等人提出一種基于R-λ模型的碼率控制算法，大大提升了HEVC碼率控制的效果。司俊俊等人提出的碼率控制算法分析并建立了拉普拉斯分布參數(shù)、量化參數(shù)和拉格朗日乘數(shù)之間的關系。Tu Q等人提出一種新的幀復雜度衡量方法，利用這個方法來對HEVC幀層比特進行分配。

R-λ碼率控制模型仍然存在不足，雖然HEVC碼率控制有效果，能與帶寬速率相適應，但是卻存在視頻觀看者的觀感體驗不佳的問題，因此，人眼所能感知的視頻質量仍有待提升。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提出了一種基于視覺重要性分析模型的HEVC碼率控制方法，在保證充分利用傳輸帶寬的前提下，盡可能提升人眼感知到的視頻質量。

本發(fā)明的技術方案：一種基于人眼視覺區(qū)域重要性分析的HEVC碼率控制方法，在以往的HEVC比特分配框架中加入了區(qū)域層比特分配；區(qū)域層比特分配含有人眼視覺時域重要度、人眼視覺空域重要度權值評定，利用空/時域結合的人眼復雜度度量方法對每個編碼幀中的LCU進行目標比特分配；

(1)人眼視覺時域重要度的計算：使用視頻幀間亮度差值來計算每一幀人眼視覺時域重要度；計算式如下：

其中，RMD_m(X,Y)表示空域復雜度，T_m為閾值，MD_n(X,Y)表示亮度差值；

(2)人眼視覺空域重要度的計算：均方梯度一致性計算來度量對當前幀的人眼視覺的空域重要度；計算式如下：

其中，G表示梯度；

(3)將視頻幀中的每個編碼LCU按空域重要度計算值進行重要性權值評定，并最終分為三個不同重要性權值的LCU等級；

(4)將時域重要度計算值與空域重要性權值進行結合，最終對視頻幀內的每個LCU分配一個結合空/時域重要度的最終權重值；

W＝Coh×RMD_m(X,Y) (3)