[發(fā)明專利]一種基于感知噪聲信道模型的視頻編碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010934766.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112040231B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭宗舉;崔鑫;彭醇陵;陳芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N19/147
• 分類號(hào): H04N19/147;H04N19/154;H04N19/176;H04N19/23
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 胡逸然

1.一種基于感知噪聲信道模型的視頻編碼方法，其特征在于，包括：

S1、建立考慮視覺(jué)抖動(dòng)噪聲和JND噪聲的感知噪聲信道模型；其中，視頻圖像特征和外界環(huán)境變化的感知噪聲信道模型為：

式中，I_k為第k個(gè)原始視頻編碼圖像塊的像素值集合，為第k個(gè)視頻編碼圖像塊的視覺(jué)抖動(dòng)噪聲集合，為第k個(gè)視頻編碼圖像塊的JND噪聲集合，I′_k為第k個(gè)遭受噪聲攻擊后的視頻編碼圖像塊的像素值集合；

式中，為第k個(gè)視頻編碼圖像塊中第(i,j)個(gè)像素值的視覺(jué)抖動(dòng)噪聲，I_k,i,j為第k個(gè)原始視頻編碼圖像塊中第(i,j)個(gè)像素值，為I_k,i,j對(duì)應(yīng)的JND量化索引調(diào)制模型,b_k,i,j為I_k,i,j對(duì)應(yīng)的外界視覺(jué)抖動(dòng)信號(hào)；

式中，為第k個(gè)視頻編碼圖像塊中第(i,j)個(gè)像素值的JND噪聲，為第k個(gè)視頻編碼圖像塊中第(u,v)受噪聲干擾后的離散余弦變換系數(shù)，為受噪聲干擾后系數(shù)的DCT反變換；

S2、對(duì)視覺(jué)抖動(dòng)的量化步長(zhǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)估計(jì)，并計(jì)算視覺(jué)抖動(dòng)噪聲和JND噪聲；

S3、計(jì)算感知噪聲權(quán)重因子；

S4、根據(jù)感知噪聲權(quán)重因子優(yōu)化率失真代價(jià)函數(shù)；

S5、基于優(yōu)化后的率失真代價(jià)函數(shù)進(jìn)行編碼樹(shù)單元編碼。

2.如權(quán)利要求1所述的基于感知噪聲信道模型的視頻編碼方法，其特征在于，步驟S2包括：

S201、初始化變量Δ_k和Δ_k表示視覺(jué)抖動(dòng)量化步長(zhǎng)；

S202、根據(jù)接收到的遭受噪聲攻擊后的視頻編碼圖像塊的亮度值和變量節(jié)點(diǎn)右行或左行消息更新噪聲節(jié)點(diǎn)上行消息：

式中，μ_→(·)表示從原始節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的消息，δ(·)是單位脈沖函數(shù)，I_k′_,i,j為遭受噪聲攻擊后的視頻編碼圖像塊中第(i,j)個(gè)像素值，表示視覺(jué)抖動(dòng)模型，表示JND噪聲的概率密度函數(shù)；

S203、利用視覺(jué)抖動(dòng)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)噪聲節(jié)點(diǎn)上行消息和變量節(jié)點(diǎn)左行或者右行消息，得到隨機(jī)視覺(jué)抖動(dòng)信號(hào)的最大后驗(yàn)概率，視覺(jué)抖動(dòng)節(jié)點(diǎn)上行消息傳遞算法可以表示為：

式中Λ₀和Λ₁表示量化格點(diǎn)o和×；Q_bk(I_k)表示視覺(jué)抖動(dòng)，

若b_k＝0，則視覺(jué)抖動(dòng)節(jié)點(diǎn)上行消息傳遞可以表示為：

式中，表示視覺(jué)抖動(dòng)，

若b_k＝1，則視覺(jué)抖動(dòng)節(jié)點(diǎn)上行消息傳遞可以表示為：

若則譯碼后的視覺(jué)抖動(dòng)信號(hào)否則

S204、當(dāng)解碼精度β＜90％時(shí)，增加量化步長(zhǎng)以降低譯碼誤比特率，新的量化步長(zhǎng)可以表示為：

其中

式中，表示J_GDE-S噪聲方差，J_GDE-S表示由對(duì)比度敏感函數(shù)和亮度掩蔽效應(yīng)因子組成，并經(jīng)過(guò)高斯微分濾波和顯著性權(quán)重因子抑制后的JND閾值；表示J_LM噪聲方差，J_LM表示由對(duì)比度敏感函數(shù)和亮度掩蔽效應(yīng)因子組成的JND閾值；

S205、當(dāng)β＞90％時(shí)，以當(dāng)前為最終量化步長(zhǎng)，更新所有變量并重新計(jì)算視覺(jué)抖動(dòng)噪聲和JND噪聲；否則，更新所有變量并返回步驟S202。

3.如權(quán)利要求2所述的基于感知噪聲信道模型的視頻編碼方法，其特征在于，步驟S3中：

感知噪聲權(quán)重因子β_CF表示為：

式中，C_o表示原始視頻重建幀的信道容量，V表示原始視頻圖像的方差，N_o表示采用不同量化參數(shù)編碼后的重建視頻圖像的方差，C_Dither表示感知信道容量，表示視覺(jué)抖動(dòng)噪聲方差。