[发明专利]一种SVC视频FGS优先级调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种SVC视频FGS优先级调度方法，特别是关于一种基于误差漂移失真模型的SVC视频FGS优先级调度方法。

背景技术

近年来，随着互联网技术的发展和普遍应用，网络越来越影响人们的生活方式。由于视频信息具有直观性强，内容丰富等特点，因此视频传输在网络传输领域占据了越来越重要的地位。然而，在互联网上进行视频传输，对视频压缩、网络传输等提出了新的挑战。由于网络拥塞导致的网络带宽不稳定，以及终端设备应用需求和解码播放能力的差异，所有这些都要求视频编码和传输具有可伸缩的特性。可伸缩视频编码(SVC)便是在这种需求下由高压缩效率标准H.264/AVC发展而来的视频编码方案，它不仅能够提供空域、质量和时域的可伸缩性，提供精确到位的码率截断，而且使得SVC效率大大提高，接近传统定码率视频编码的压缩率。

在H.264/AVC的SVC扩展中，空间可伸缩性使用分层的方法，首先将图像分解为多个空间分辨率的信号，每个分辨率都是一个空间编码层，帧内预测和帧间预测可以跨层进行，具体包括层间帧内预测、层间帧间预测、层间残差预测。

质量可伸缩主要通过对变换系数的重复量化和位平面编码来实现质量SNR的可伸缩性。具体通过粗糙粒度可伸缩性(CGS)，中等粒度可伸缩性(MGS)，精细粒度可伸缩性(FGS)等技术实现质量的可伸缩性。其基本思想为：将视频的每一帧都分为一个可以单独解码的基本层(BL)码流和在基本层解码器之上的增强层(EL)码流。基本层采用混合编码的方法，通常码率比较低，只能保证最基本的质量要求，确保解码端有足够的能力接收并解码基本层的码流。增强层则通过嵌入式的对各增强层变换系数进行子位平面编码，以实现码流可以在任意点截断。

为实现时域可伸缩性，每个空间层内都使用层次化B帧编码结构，高时间级的图像通过低时间级的图像作为参考帧进行时间预测。如同先前的大多数编码方案，SVC也采用运动预测和补偿的方法来消除时间冗余，达到压缩效果。误差漂移是SVC技术遇到的一个重要问题，如果运动预测采用增强层图像作为参考帧，则在解码端，由于码流截断造成重建参考帧和原始参考帧失配，会造成解码误差，这样随着解码端高时间级的帧以低时间级的帧作参考不断地运动补偿和解码，会造成误差的逐步扩散，形成误差漂移。在MPEG-4FGS中，运动预测只能以基本层为参考帧，虽然这样可以有效防止误差漂移，却导致了率失真性能的低下。因此，在SVC中，运动预测的参考帧采用前一帧的最高质量重建帧，这样提高了率失真性能，缩短了与不可伸缩编码效率的差距。但是一旦解码端没有接受到所有增强层的信息，便会造成编码器和解码器之间的失配，引起误差漂移。为防止误差漂移，SVC中提出了关键帧(key picture)的概念，关键帧与这个关键帧之前的关键帧之间的所有图像形成一个图像组(GOP)，关键帧允许以基本层图像作为参考帧，关键帧之间的其它帧形成层次化B帧，以提供时间可伸缩性，从而将误差漂移限制在一个GOP范围内，这本质上是一个编码效率和误差漂移控制之间的权衡。

为了最大限度发挥SVC FGS的优势，应该有一个比特流提取方法将目标比特最优地分配给每个FGS图像。对于一个FGS码流，可以通过对不同的FGS层选择截断以达到目标码率，但是不同的提取方案会造成率失真性能很大的差别。通常地，最优码流提取要考虑到两个因素，一个是每一帧FGS增强层的率失真函数，另一个就是在每一个GOP中的误差漂移问题。也就是说，判断一个质量包的优先级，既要考虑其对所在帧的率失真性能的提高，同时也要考虑由于误差漂移引起的对其它帧率失真性能的影响。先前对码流截断方法的研究很不完善，很多算法仍然采用对码流任意截断的方法，这样没有考虑各质量包率失真性能的差异以及对整个序列率失真性能的影响，显然效率是不高的。而在参考代码中提出的码流截断方案，类似的提出了独立率失真信息和非独立率失真信息的概念，并用加权的方式计算每个质量包对整个序列率失真性能的影响，以此来判断其优先级，该方法共需要对码流进行2NT次的提取和解码，N是FGS层数，T为时间可伸缩级数。可见，其计算复杂性相当大，因此，一个简单快速而不失准确性的码率截断方法还是相当必要的。

发明内容

针对上述问题，本发明提出的是一种基于误差漂移失真模型的SVC视频FGS优先级调度方法，以较小的复杂度尽可能的提高重建视频的主观以及客观质量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

1)提出一种伪GOP的概念，每个伪GOP包含两个相邻的关键帧和之间的所有B帧；