[发明专利]一种三维小波视频编码中的视频编码方法与设备

说明书

技术领域

本发明属于视频编码领域，具体涉及一种三维小波视频编码中的视频编码方法与设备。

背景技术

随着社会的不断进步以及人们对于高质量视频的迫切需求，视频压缩编码技术在近几十年中得到了飞速的发展。由于小波变换的多尺度分析特性，基于三维小波变换的视频压缩方法更符合人眼对图像的再认知，而且容易提供分辨率、空间和时间等可伸缩性，因此近些年三维小波视频编码得到了越来越多的关注。

无论是一维时域小波+二维空间小波还是二维空间小波+一维时域小波的方案，由于存储和编解码的限制，在对视频序列进行一维时域小波分解时都需要对视频序列进行分组。目前的分组方法主要有固定长度分组和动态分组两种方案。固定分组方案将固定数量的连续帧图像划分为一个帧组，虽然实现简单，但是当一个帧组内的相邻帧内容变化剧烈或遇到场景切换时，这种分组方案则不利于视频时域冗余信息的压缩。动态分组方案考虑了相邻帧内容的变化程度和场景切换，通常直接地通过直方图或边缘变化率等特征判断相邻两帧图像的相似程度或间接地通过相邻两帧图像作运动补偿的效率对视频序列进行划分，虽然克服了固定分组方案的缺陷，却大大提高了计算量，且该方案中涉及的阈值选取需要考虑直方图相关性和边缘变化率等、与视频内容本身关联度较大的特征，给全局阈值的选取增加了难度，另外，自适应阈值选取又增加了额外的计算复杂度。

在三维小波视频编码框架中，由于时域小波的引入，经过时域滤波的帧分量之间存在着特殊的结构关系，不同的帧组之间也可能存在影响视觉感知的结构关系，现有的三维小波视频编码框架在码率分配和控制上并没有考虑这两点，而只是在熵编码阶段按照率失真关系调整码率分配。

发明内容

为了克服现有的三维小波视频编码框架中的帧分组方法和码率分配方案的不足，本发明提供了一种视频编码方法和设备，该方法包括介于动态分组和固定分组之间的快速有效的帧分组步骤、以及考虑了经过时域小波分解的帧分量之间的结构关系和不同的帧组之间的结构关系的上层码率分配步骤。

所述视频编码方法和设备利用简单有效的结构相似度作为判决指标，限制了一个帧组内的帧间差异，利于时域冗余信息的压缩；根据时域小波的固有结构限定了帧组的长度，减小了帧分组的计算量。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于三维小波视频编码框架中的视频编码方法，其包括以下步骤：

(1)接收输入视频序列；

(2)确定最大帧组长度为N_max是大于2的整数，最小帧组长度为N_min是大于0且小于N_max的整数，设定单调递增的阈值序列且其中0＜T_x＜1，x∈[1，N_max-N_min+1]，令i＝1、j＝0、k＝1；

(3)如果大于输入视频序列的总帧数，则将输入视频序列的第i帧图像到最后一帧图像划分为一个过渡型帧组，并进行到步骤(8)，否则，进行到步骤(4)；

(4)如果不大于输入视频序列的总帧数，则计算输入视频序列的第i帧图像和第帧图像之间的结构相似度并进行到步骤(5)，否则，进行到步骤(6)；

(5)将和T_k作比较，若则将第i到第帧图像划分为一个帧组，然后进行到步骤(7)；若则进行到步骤(6)；

(6)若N_max-j＞N_min，令j＝j+1、k＝k+1，并返回到步骤(4)，否则，将第i帧图像到第帧图像划分为一个过渡型帧组，然后进行到步骤(7)；

(7)令令j＝0、k＝1，并返回到步骤(3)；

(8)根据上述帧组划分结果，对输入视频序列进行编码。

假设整个视频序列经过上述帧分组得到长度为的帧组以及过渡型帧组的个数分别为和L_g。对除过渡型帧组之外的帧组进行最大级数的时域小波分解，则每个帧组都得到一个低频帧分量和不同级数的高频帧分量；由于过渡型帧组中的帧图像之间差异较大，对过渡型帧组则不进行时域小波分解。所述码率分配的具体步骤如下：

(1)假定目标码率是R_t，将分配给过渡型帧组的码率为C_d×R_t，C_d∈(0，1)；