[發明專利]高效視頻編碼標準幀內圖像質量估計方法

有效

• 申請號: 202011108891.4
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112437314B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 楊楷芳;公衍超;馬苗;楊豆豆;施姿羽;蒙琴琴
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: H04N19/593
• 分類號: H04N19/593;H04N19/14;H04N19/186;H04N19/136
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

一種高效視頻編碼標準幀內圖像質量估計方法，由確定邊長、確定基本計算單元大小、確定圖像的標準差、確定圖像類型、獲得紋理簡單圖像模型參數、估計紋理簡單圖像質量、獲得紋理復雜圖像模型參數、估計紋理復雜圖像質量步驟組成。采用本發明方法對高效視頻編碼標準國際制定組織推薦的標準視頻序列進行實驗，實驗結果表明，相比HM16.0實際編碼運行的時間，本發明方法可以在準確地估計圖像峰值信噪比的同時節省超過96.42％的運行時間，大大降低了算法運算復雜度。本發明具有質量估計準確、模型參數計算簡單、計算速度快等優點，可用于視頻編碼、視頻通信等領域中。

技術領域

本發明屬于視頻編碼技術領域，具體涉及到高效視頻編碼標準幀內圖像質量估計方法。

背景技術

在視頻多媒體通信系統中，由攝像機采集的原始視頻數據量非常龐大,如此龐大的原始視頻如果不經過編碼是無法在當前的多媒體系統中有效地傳輸和存儲。視頻編碼是保證視頻多媒體通信系統有效運行的關鍵技術，視頻編碼的目的是用更少的編碼碼率獲得更高質量的編碼重建視頻。

目前隨著高清設備的大量普及，面向高清視頻的高效視頻編碼標準被廣泛采用，使用高效視頻編碼標準編碼視頻時，需要綜合各種因素給視頻選擇一組優化的編碼參數組合，從而獲得更加優化的編碼性能。高效視頻編碼標準在選擇優化的編碼參數組合時，通常使用拉格朗日率失真優化的方法，在此方法中，需要用到圖像編碼的質量信息。視頻圖像的真實的編碼質量信息只有在圖像全部編碼完成之后才能獲得，但是編碼圖像要耗費大量時間，所以通過全編碼過程獲得圖像質量信息的方式由于復雜度過高的技術問題，在實際應用中很少采用。

目前采用部分編碼過程的方式獲得圖像質量的估計值，即對圖像進行部分編碼操作，然后基于相關編碼信息，例如預測塊的殘差信息、量化后的變換系數、熵編碼的上下文模型等，得到圖像質量估計值。相比于全編碼過程的方式，基于部分編碼過程的圖像質量估計方法雖然降低了一定的復雜度，但其仍然要執行部分編碼操作，所以其復雜度仍然較高。特別是對于一些對實時性要求較高的視頻多媒體通信應用，例如視頻會議、視頻監控，基于部分編碼過程的方式仍然不適用。另外，不同的圖像具有不同的內容特性，對于不同內容復雜程度的圖像，其對應的優化的質量估計模型形式通常不一樣。但目前部分質量估計模型對于所有的圖像類型都使用相同的模型形式，例如冪函數形式，這類方法的質量估計準確度還有待于提升。此外，視頻圖像的內容特性及編碼參數配置(例如量化參數)是影響圖像質量的兩個基本因素，一些圖像質量估計方法只考慮了圖像的內容特性，并沒有考慮同樣對圖像質量有重要影響的編碼參數。所以這類方法的復雜度雖然很低，但其質量估計的準確度很難保證。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術的缺點，提供一種質量估計準確、模型參數計算簡單、計算速度快的高效視頻編碼標準幀內圖像質量估計方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案是由下述步驟組成：

(1)確定邊長

輸入視頻圖像的空間分辨率，按照式(1)得到邊長l：

其中round()為四舍五入取整函數，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)確定基本計算單元大小

基本計算單元為矩形像素塊，由邊長l確定基本計算單元的寬w_b和高h_b：

w_b＝αl (2)