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

本發(fā)明公開了一種基于感知噪聲信道模型的視頻編碼方法，包括：S1、建立考慮視覺抖動噪聲和恰可察覺失真(Just Noticeable Distortion，JND)噪聲的感知噪聲信道模型；S2、對視覺抖動的量化步長進(jìn)行動態(tài)估計并計算視覺抖動噪聲，計算JND噪聲；S3、計算感知噪聲權(quán)重因子；S4、根據(jù)感知噪聲權(quán)重因子優(yōu)化率失真代價函數(shù)；S5、基于優(yōu)化后的率失真代價函數(shù)進(jìn)行編碼樹單元(Code Tree Unit,CTU)編碼。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明引入了人眼視覺感知特性，在確保編碼后視頻主觀質(zhì)量良好的基礎(chǔ)上，可有效節(jié)省視頻編碼碼率，提升視頻壓縮性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多視點視頻比特分配領(lǐng)域，具體涉及一種基于感知噪聲信道模型的視頻編碼方法。

背景技術(shù)

與高清(High Definition,HD)視頻相比，超高清(Ultra-high Definition,UHD)視頻具有更寬廣的視場和更精細(xì)的視頻圖像，為觀看者提供了沉浸式的視覺體驗。另外，隨著5G通信的逐步推廣使用，UHD視頻未來將成為多媒體主流的播放制式，具有更加廣泛的應(yīng)用前景，如教育、娛樂和體育等各個領(lǐng)域。不幸的是，UHD視頻在現(xiàn)實應(yīng)用過程中，需要占用大量的帶寬進(jìn)行傳輸以及消耗硬件更多的存儲空間，因此限制了UHD視頻的推廣和應(yīng)用。與HD視頻一樣，UHD視頻中除了存在空間和時間上的冗余外，還廣泛存在視覺冗余。因此，基于感知模型的感知視頻編碼(Perceptual Video Coding,PVC)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并被用于去除視頻圖像的視覺冗余，進(jìn)一步提高編碼壓縮性能。

PVC技術(shù)的核心是視頻編碼過程中引入了符合人類視覺系統(tǒng)(Human VisualSystem,HVS)的感知模型。目前基于不同應(yīng)用或者場景下的視頻圖像感知模型多種多樣，這其中恰可察覺失真(Just Noticeable Distortion,JND)模型是一個應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)。目前已出現(xiàn)了不少基于JND模型的PVC方案，并成功應(yīng)用于高清視頻/圖像壓縮中。通常，根據(jù)JND模型作用域的不同，可分為兩種類型：基于像素域的JND模型和基于子帶域的JND模型(如離散余弦變換(Discrete Cosine Transform,DCT)域和小波變換域等)。具體來說，基于像素域的JND模型主要考慮了亮度掩蔽效應(yīng)和對比度掩蔽效應(yīng)的影響。但是基于像素域的JND模型沒有充分考慮人眼感知特性，比如未考慮每個頻率分量的HVS敏感度。相比之下，基于子帶域的JND模型一般在頻率域建模，因此具有更好的感知性能,特別是基于DCT域中的JND模型更符合現(xiàn)有的視頻編碼框架。但是以上傳統(tǒng)的PVC方案中仍然存在以下不足：(1)當(dāng)前傳統(tǒng)PVC方案采用的JND模型都是基于8-bit位深視頻圖像，還沒有針對10-bit位深UHD視頻圖像的JND模型和相關(guān)PVC方案。(2)HVS是由視頻圖像特征和外界環(huán)境變化引起的干擾共同決定的。這種干擾通常會產(chǎn)生外部視覺抖動信號，對HVS有明顯的影響。然而，傳統(tǒng)PVC方案只考慮了前者而忽略了后者。綜上所述，傳統(tǒng)的PVC在保證視頻主觀質(zhì)量的前提下，沒有充分發(fā)掘感知冗余來進(jìn)一步提高視頻編碼壓縮效率。

本發(fā)明針對10-bit位深的UHD或者HD視頻提出了一種基于感知噪聲信道模型的視頻編碼方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明針對10-bit位深的UHD或者HD視頻提出了一種基于感知噪聲信道模型的視頻編碼方法，在保證用戶視覺體驗的同時，能夠有效地提升視頻壓縮效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種基于感知噪聲信道模型的視頻編碼方法，包括：

S1、建立考慮視覺抖動噪聲和JND噪聲的感知噪聲信道模型；

S2、對視覺抖動的量化步長進(jìn)行動態(tài)估計，并計算視覺抖動噪聲和JND噪聲；

S3、計算感知噪聲權(quán)重因子；

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