[发明专利]基于Wyner-Ziv视频编码的Wyner-Ziv帧码率控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于视频编码技术领域，涉及分布式视频编码系统，具体是一种基于Wyner-Ziv视频编码的Wyner-Ziv帧码率控制系统和方法，可用于实际Wyner-Ziv视频编码系统和终端编码设备简单的视频通信系统。

背景技术

随着现代技术的发展，传统的视频编码标准H.264/AVC、MPEG-X已不能满足某些应用场合，比如无线视频传感器网络、移动视频电话和无线视频监控等。因为这些应用普遍需要编码简单、需要小的功耗，所以客观上需要一种新的编解码系统，这种新的编解码系统应具有编码端的构成和处理简化的特点，编码端的复杂度远远小于比解码端，或者说将编码端的复杂度转移到解码端。

分布式视频编码技术(Distributed Video Coding，DVC)与传统的编码技术相反，它是编码简单解码复杂的一种新的编解码方案。基于Slepain-Wolf无损编码理论和Wyner-Ziv有损信源编码两个理论基础，分布式视频编码技术已日趋成熟。在无线视频传感器网络、移动视频电话和无线视频监控等得到广泛应用，因此Wyner-Ziv编码系统也是目前国内外分布式视频编码的一个研究热点，它将视频序列分为关键帧和Wyner-Ziv帧，一个图像组(Group of Pictures，GOP)包括一个关键帧和它与下一关键帧之间的所有Wyner-Ziv帧，以GOP为单位进行编码更加方便。

在分布式视频编码中，码率控制是很关键的一项技术，它涉及到整个系统的率失真性能。Wyner-Ziv帧码率控制主要包括量化矩阵的选取和比特面码率控制。通过用EI检索Wyner-Ziv帧的量化矩阵选取方式，即如何从备选量化矩阵中选取最优量化矩阵，发现现有DVC系统大都根据与关键帧量化参数匹配的经验值确定量化矩阵，没有将目标码率的约束考虑进来。比特面码率控制分为有反馈码率控制和无反馈码率控制两种方式。有反馈方式根据解码端解码情况通过反馈信道反复传送校验位，直至解码成功，这种方式需要编解码同时进行即在线情况下才能进行，并且不会根据带宽要求适当的调节。无反馈码率控制在编码端估计码率以传输合适的校验位，主要依据边信息与源信息的相关性。

在上面的码率分配方案中，在选择量化矩阵时，简单的根据Wyner-Ziv帧与关键帧质量相当的原则，并没有考虑到Wyner-Ziv帧联合信道信源编码的特点，忽略了此编码特点对Wyner-Ziv帧码率的影响，不能根据Wyner-Ziv帧目标码率变化动态的选取量化矩阵，最终不能合理的利用信道资源，影响视频序列的解码质量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点，提出一种基于Wyner-Ziv视频编码的Wyner-Ziv帧码率控制系统和方法，通过建立结合信源信道编码的系数带率失真模型(Band Rate-Distortion of Source-Channel Coding，BRD-SCC)，对比目标码率与八个备选量化矩阵对应的估计码率，选定码率最接近时对应的量化矩阵量化Wyner-Ziv帧，进行比特面码率分配，提高了DVC系统的率失真性能。

本发明是一种基于Wyner-Ziv视频编码的Wyner-Ziv帧码率控制系统，其实现在于：该系统包括有：训练模块、码率估计模块、选取模块，训练模块接收待编码序列的第一个Wyner-Ziv帧，利用两个典型的量化矩阵进行训练，得到结合信源信道编码的系数带率失真模型系数，在码率估计模块中利用结合信源信道编码的系数带率失真BRD-SCC模型计算八个量化矩阵对应的估计码率，接入选取模块，在选取模块中将八个估计码率与目标码率相比较，选择满足目标码率的量化矩阵。

目前，分布式视频编码系统和终端编码设备简单的视频通信系统中对Wyner-Ziv帧的码率控制采用使得关键帧与Wyner-Ziv帧质量相当的配对方法，没有考虑到Wyner-Ziv帧的比特面码率的影响，最终不能合理的利用信道资源。本发明克服了上述缺点，提出了一种动态调整的Wyner-Ziv帧码率控制系统。

在整个Wyner-Ziv视频编码系统中，在编码端进行帧层码率分配后，将得到的Wyner-Ziv帧目标码率作为输入，接入本发明基于Wyner-Ziv视频编码的Wyner-Ziv帧码率控制系统，本发明合理的利用信道资源，实现动态Wyner-Ziv帧码率控制，本发明的输出信息作为均匀量化器的输入。

本发明的实现还在于：用于进行训练的两个典型量化矩阵为