[发明专利]基于帧内模式决策的混合分布式视频编码方法

权利要求书

1.基于帧内模式决策的混合分布式视频编码方法，其特征是包括下列步骤：

I.低复杂度编码，具体包括下列步骤：

(1).读取设定值l、T₁、T₂、T₃：其中l是一个图像组即GOP所包含的所有图像帧的个数，T₁和T₂是时间相关性判断准则的门限值、T₃是空间相关性判断准则的门限值，然后读取GOP+1个图像值；

(2).对关键帧的H.264/AVC帧内编码，生成H.264帧内码流，然后发送到解码端；

(3).对关键帧的H.264/AVC帧内解码；

(4).生成当前Wyner-Ziv帧的参考帧W_re，具体方法是利用公式

W_re＝αK′_j+βK′_j+1    (1)

其中，K′_i和K′_i+1分别为当前Wyner-Ziv相邻的前一个和下一个已解码的关键帧；α＝1-r/l，β＝1-α，其中r为当前编码帧与前一个关键帧K′_i之间的距离，即帧数，l表示这个图片组GOP中所有帧的个数；

(5).生成残差帧：残差帧是指当前要编码的Wyner-Ziv帧W与其参考帧的差值，即残差帧D＝W-W_re；

(6).对残差帧进行离散小波变换：对D＝W-W_re进行离散小波变换即DWT，输出小波图像C_d；

(7).对小波图像产生小波块；

(8).对每个小波块进行帧内模式决策编码的判断：每个小波块，利用公式(2)(3)计算其时间相关性参数E_LL、空间相关性参数ρ²，在条件1：E_LL≥T₁或条件2：T₂≤E_LL＜T₁且ρ²≤T₃满足时，其编码模式参数设定为1，其余情况下编码模式参数设定为0；

其中，时间相关性参数计算根据当前小波块的低频能量E_LL：

ELL=Σi=1NLL(CiLL)2---(2)]]>

C_i^LL是小波块最低频小波带LL⁽³⁾的第i个小波系数，N_LL是LL⁽³⁾中所有系数的总数；

空间相关性参数计算是基于当前小波块高频率系数的方差，如式(3)：

ρ2=1NΣi=1N|Ci|2-(1NΣi=1NCi)2---(3)]]>

其中C_i表示第i个高频系数，N是所有高频系数的总数；

(9).模式码流的熵编码：对所有小波块按照“从左到右从上到下”的顺序扫描其编码模式，形成模式码流，对模式码流进行熵编码，发送到解码端；

(10).对小波块进行编码：对每个小波块，如果编码模式为1，使用传统的帧内SPIHT编码，形成帧内intra-SPIHT码流；如果模式为0则用帧间模式的SW-SPIHT进行编码，形成帧间SW-SPIHT码流；最后将intra-SPIHT码流和SW-SPIHT码流发送到解码端；

II.高复杂度解码，具体包括下列步骤：

(1).用H.264帧内解码方式解码关键帧；

(2).产生边信息帧Y：由解码的关键帧通过双向运动补偿内插法来产生内插Wyner-Ziv帧的边信息帧Y，具体利用以下公式：

Y(x，y)＝α×K′_j(x+β×dx_f，y+β×dy_f)

+β×K′_j+1(x-α×dx_f，y+α×dy_f)

+α×K′_j(x-β×dx_b，y-β×dy_b)    (4)

+β×K′_j+1(x+α×dx_b，y+α×dy_b)

其中(x，y)为内插帧像素的坐标；[dx_b，dy_b]和[dx_f，dy_f]为解码的关键帧之间的后向和前向的运动矢量，其可通过半像素运动估计法得到；α和β与公式(1)中相同；

(3).生成参考帧：与编码端相同，利用公式(1)来产生参考帧W_re；

(4).生成残差帧：残差帧是指边信息帧Y和参考帧W_re的差值帧，即D_y＝Y-W_re；

(5).对残差帧进行离散小波变换：对残差帧D_y＝Y-W_re进行DWT变换，其结果系数C_d^y也形成小波块；

(6).模式码流的熵解码：无失真地恢复模式码流

(7).帧间SW-SPIHT解码：根据解码的模式码流，如果当前小波块的模式值为0，则在C_d^y中取相同位置的小波块作为边信息，进行帧间SW-SPIHT解码；

(8).帧内intra-SPIHT解码和小波域运动估计：如果当前小波块的模式值为1，则进行帧内intra-SPIHT解码，具体执行下列步骤：首先是intra-SPIHT解码以获得恢复的小波块系数C_i′^H，接下来应用LBS进行小波域的运动估计，即由C_i′^H来获得更精确的边信息C_d^yLBS，具体的LBS运动估计为：

CdyLBS=mini∈referenced|C′dH-CiLBS|---(5)]]>

其中C_i^LBS是第i个参考小波块的系数，参考小波块由LBS产生的所有帧的所有参考小波块组成，其参考范围为dx＝[-8，+8]，dy＝[-8，+8]；

(9).小波系数的精细重构：经过帧间SW-SPIHT或帧内intra-SPIHT解码的过程，得到恢复的SPIHT信息，利用公式(6)通过恢复的SPIHT信息来精细C_d^y；

C′d=vmax,ifCdy≥vmaxCdy,ifCdy∈(vmin,vmax)vmin,ifCdy≤vmin.---(6)]]>

其中C′_d为最终的小波系数；v_max和v_min分别为根据恢复的SPIHT位平面信息推断的C_d的最大值和最小值，即当C_d的所有位平面都能被恢复时的最大值和最小值；m为C_d位平面的总数，而当前恢复的位平面数用n来表示，其中m＞n；

(10).逆离散小波变换IDWT：对C′_d进行IDWT从而恢复差值D′；

(11).恢复原始像素：参考帧W_re和差值D′的和作为恢复的最后像素值，即W′＝D′+W_re。