[发明专利]一种基于SAQD域的立体视频码率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体来说是一种基于SAQD(Sum of Absolute QuantizedDifference，绝对量化残差和)域的立体视频码率控制方法。

背景技术

立体视频技术是当今视频领域的研究热点，也是未来视频技术的重要发展方向。它是一种能够提供立体感的新型视频技术。立体视频技术主要包括立体视频捕获、立体视频压缩编码、立体视频传输以及立体显示技术等。与二维视频相比，立体视频增加了景物的深度信息，增强了视觉的现实感、层次感和逼真感，使得观察者能够获得更为丰富、全面的信息。

立体视频编码和传输的目的是在给定的网络条件下，提供给接收端最好的解码图像质量，即使得解码图像的失真度最小。因此立体视频编码端必须进行有效的码率控制以适应动态变化的网络带宽。对立体视频两个通道间及通道内各图像帧进行最优的码率分配是立体视频码率控制必不可少的部分。SVC(Scalable Video Coding，可分级视频编码)是H.264/AVC标准的一个扩展，由JVT(Joint Video Team，联合视频组)在2004年制定并于2007年7月公布为ITU(International Telecommunication Union，国际电信联盟)标准。H.264/SVC通过使用分级方法来实现空间、时间和质量的可分级。SVC的空间可分级是基于分层的方法来实现的，每个空间分层的输入都通过一个下采样滤波器来生成相应空间分辨率的视频序列，低空间层(基本层)的运动信息和纹理信息可以用于高空间层(增强层)相关信息的预测。

目前国内外关于通道内各图像帧的码率分配问题已有大量的研究，而有关立体视频两通道间的码率分配问题研究工作还较少。有学者针对SVC提出相应的码率分配方法。Y.Liu等人提出一种空间及质量可分级编码的码率控制方法。该方法进行宏块级别的码率分配方案，对基本层和增强层分配固定比特数，因而其最优化的层间比特分配方案没有得到解决。N.Ozbek等人提出了基于SVC的立体视频编码的左右通道非均分的码率分配方法。该方法设置了几个质量可分级编码选项，通过计算各选项下的率失真优化函数(Rate-DistortionOptimization，RDO)值来确定各分层间最优的比特编码方案。该方法能得到较优的比特分配结果，但算法运算复杂度较高。Z.He等人提出一种基于ρ域的面向多视频对象的最优码率分配方法。ρ代表变换量化后的系数中零系数所占的百分比。该方法首先采用拉格朗日最优化方程确定各编码对象的最优目标比特数，然后通过引入一个代表ρ和码率R关系的码率控制(Rate Control，RC)模型来计算对应目标比特数下的ρ值。由于在MPEG-4、H.263等编解码标准中，ρ和量化参数(Quantization Parameter，QP)存在一一对应的关系，故可根据ρ值得到各编码对象的QP。基于ρ域的RC模型简单而精确，但是该模型不能直接应用于基于H.264的视频编码中。这是因为H.264编码产生的ρ和QP并不存在简单的一一对应的关系，因而不能通过ρ计算得到相应的QP。

视频编码端产生的编码比特数取决于图像离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)系数经量化后得到的数据，而重建图像的失真大小取决于量化过程中被舍掉的数据。即视频编码端产生的码率和解码端得到的重建图像的失真，均与图像DCT系数量化后结果的绝对值SAQD的大小有关。

发明内容

为了解决上述立体视频码率控制方法的不足，本发明采用基于SVC的空间可分级编码结构的立体视频编码框架，通过引入SAQD域解决了立体视频通道间的最优码率分配问题，提出一种基于绝对量化残差和SAQD域的立体视频码率控制方法。该方法旨在解决立体视频两通道间的最优比特分配问题，在满足立体视频传输时的网络带宽需求的同时，提供给接收端最好的解码图像质量，以在解码图像失真度和网路带宽之间达到平衡。

一种基于SAQD域的立体视频码率控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一：判断当前所要编码的BU(Basic Unit，基本单元)是否是立体视频序列左通道内当前GOP(Group Of Pictures，图像组)第一个BU，若是转步骤二；若不是则转到步骤三；

步骤二：确定立体视频左、右通道内当前图像组GOP的目标码率；

结合基于SAQD域的率模型和失真模型，通过引入拉格朗日乘子λ，将通道间最优码率分配问题公式化，求解得到左、右通道当前GOP的目标码率R₁、R₂：