[發(fā)明專利]高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)圖像碼率估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011107143.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN112218083B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 公衍超;于孝鑫;楊楷芳;劉穎;林慶帆;王富平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N19/146
• 分類號(hào): H04N19/146;H04N19/70
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 申忠才

1.一種高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)圖像碼率估計(jì)方法，其特征在于由下述步驟組成：

(1)確定邊長(zhǎng)

輸入視頻圖像的空間分辨率，按照式(1)得到邊長(zhǎng)l：

其中round()為四舍五入取整函數(shù)，w_p為圖像寬，h_p為圖像高，γ∈[0.5,3.5]，σ∈[0.05,0.4]，w_c∈{88,89,...,704}，h_c∈{72,73,...,576}；

(2)確定基本計(jì)算單元大小

基本計(jì)算單元為矩形像素塊，由邊長(zhǎng)l確定基本計(jì)算單元的寬w_b和高h(yuǎn)_b：

w_b＝αl (2)

h_b＝βl (3)

其中α∈{0.5,1,1.5,2,2.5,3}，β∈{0.5,1,1.5,2,2.5,3}；

(3)確定圖像的標(biāo)準(zhǔn)差

基本計(jì)算單元的標(biāo)準(zhǔn)差按式(4)確定：

其中sd(i)表示視頻第i幅幀內(nèi)圖像的標(biāo)準(zhǔn)差，i∈{1,2,..,N_p}，N_p是視頻的總圖像數(shù)、取值為有限的正整數(shù)，int()為下取整函數(shù)，x(i,k,j)表示視頻第i幅幀內(nèi)圖像第k個(gè)基本計(jì)算單元第j個(gè)像素的亮度值，k、j為有限的正整數(shù)；

(4)確定圖像類型

第i幅幀內(nèi)圖像滿足sd(i)≥T_sd，此圖像被分類為紋理復(fù)雜圖像，第i幅幀內(nèi)圖像滿足sd(i)＜T_sd，此圖像被分類為紋理簡(jiǎn)單圖像，其中T_sd為復(fù)雜度分類閾值參數(shù)，T_sd∈[6,16]；

(5)獲得紋理簡(jiǎn)單圖像模型參數(shù)

對(duì)于紋理簡(jiǎn)單圖像，根據(jù)式(5)和式(6)分別獲得用于碼率估計(jì)的兩個(gè)模型參數(shù)θ₁和θ₂：

θ₁＝ξ₁+ξ₂sd(i)²+ξ₃sd(i)⁴ (5)

其中ξ₁，ξ₂，ξ₃，ξ₄，ξ₅，ξ₆為模型參數(shù)，ξ₁∈[1000,3000]，ξ₂∈[-200,-10]，ξ₃∈[0,5]，ξ₄∈[-20,0]，ξ₅∈[100,500]，ξ₆∈[-1000,0]；

(6)估計(jì)紋理簡(jiǎn)單圖像碼率

根據(jù)式(7)得到紋理簡(jiǎn)單圖像的第一種碼率估計(jì)值R_f,bpp，碼率估計(jì)值R_f,bpp的單位是像素每比特：

其中QP表示用于編碼的量化參數(shù)；

根據(jù)式(8)得到紋理簡(jiǎn)單圖像的第二種碼率估計(jì)值R_f,bit，第二種碼率估計(jì)值R_f,bit的單位是比特：

根據(jù)式(9)得到紋理簡(jiǎn)單圖像的第三種碼率估計(jì)值R_f,kbps，第三種碼率估計(jì)值R_f,kbps的單位是千比特每秒：

其中f表示視頻的幀率；

(7)獲得紋理復(fù)雜圖像模型參數(shù)

對(duì)于紋理復(fù)雜圖像，當(dāng)量化參數(shù)滿足QP＜T_QP時(shí)，按照式(10)和式(11)分別獲得用于碼率估計(jì)的兩個(gè)模型參數(shù)θ₃和θ₄，其中T_QP為量化參數(shù)分段閾值參數(shù)，T_QP∈{1,2,…51}：

θ₃＝ψ₁+ψ₂(In(sd(i)))² (10)

θ₄＝ψ₃+ψ₄sd(i)+ψ₅sd(i)³ (11)

其中In()是以自然常數(shù)e為底的對(duì)數(shù)函數(shù)，ψ₁、ψ₂、ψ₃、ψ₄、ψ₅為模型參數(shù)，ψ₁∈[-2,-0.01]，ψ₂∈[-1,0)，ψ₃∈[0,3]，ψ₄∈[0.01,2]，ψ₅∈[-1,0)；

量化參數(shù)滿足QP≥T_QP時(shí)，按照式(12)和式(13)分別獲得用于碼率估計(jì)的兩個(gè)模型參數(shù)θ₅和θ₆：

其中exp()是以自然常數(shù)e為底的指數(shù)函數(shù)，ψ₆、ψ₇、ψ₈、ψ₉、ψ₁₀、ψ₁₁為模型參數(shù)，ψ₆∈[-1,0]，ψ₇∈(0,1]，ψ₈∈(0,1]，ψ₉∈[-10,-0.1]，ψ₁₀∈[-50,-5]，ψ₁₁∈[-20000,-1000]；

(8)估計(jì)紋理復(fù)雜圖像碼率

量化參數(shù)滿足QP＜T_QP時(shí)，按照式(14)、式(15)、式(16)分別獲得紋理復(fù)雜圖像對(duì)應(yīng)的三種碼率估計(jì)值R_g,bpp、R_g,bit、R_g,kbps：

R_g,bpp＝θ₃QP+θ₄ (14)

R_g,bit＝w_ph_p(θ₃QP+θ₄) (15)

量化參數(shù)滿足QP≥T_QP時(shí)，按照式(17)、式(18)、式(19)分別獲得紋理復(fù)雜圖像對(duì)應(yīng)的三種碼率估計(jì)值R_g,bpp、R_g,bit、R_g,kbps：