[发明专利]一种针对全景视频的编码优化方法

说明书

本发明提供了一种针对全景视频的编码优化方法，属于视频编码领域。本发明方法首先基于球面的失真建立全景视频的码率控制模块的优化目标，其中通过统计方法获取拟合球面失真与码率关系的双曲线模型，然后求解优化方程得到最优码率分配结果，最后根据该结果计算量化步长，对当前帧进行编码，同时需要更新双曲线模型中的参数。本发明一种针对全景视频特性的码率控制方案，使得全景视频的编码有更优化的码率分配机制，从而进一步提升了编码效率，改善了压缩后视频的质量。

技术领域

本发明属于视频编码领域，具体设计一种针对全景视频特性的码率控制方法，从而进一步提升编码效率。

背景技术

随着近年来信息技术的飞速发展，多视角的全景视频由于其沉浸式的虚拟体验，在虚拟现实(Virtual Reality,VR)领域中显著地流行起来。然而，全景视频要求高分辨率(4K及以上)来支持宽泛的视角，但目前网络仅能提供有限的带宽。另外，即使二维视频编码标准如H.265/HEVC,H.264/AVC,AVS/AVS+/AVS2等，发展迅速，但它们仍然难以解决全景视频编码的诸多问题，尤其是编码效率。

另外，由于编码技术受限，全景视频的编码需要将球面上的视频映射成平面进行编码。然而球面向平面的映射必然会导致画面的扭曲和拉伸。在如今最常用的经纬图映射方式中，球面上越偏向两极的区域映射到平面越需要进行额外的插值。然而，全景视频在平面中插值的部分于球面中并不存在，却需要在编码中消耗编码资源，而传统算法的码率分配并不合理。

参考文件[1]提出一种基于H.264/AVC的全景视频编码优化方案，它自适应地使用不同大小和不同码率的片(Tile)分别编码，从而在固定码率下增强全景视频的整体质量。参考文件[2]在全景视频编码之前，对视频进行区域自适应地平滑，故而极点附近的区域可以节省更多的码率。二者都是为了在全景视频映射后，采样点密度低的极点附近区域节省码率，但是都过于粗糙且无法控制码率，并且在有足够码率时，压缩的全景视频难以恢复到原始质量。

参考文件[1]：Matt Yu,Haricharan Lakshman,and Bernd Girod,“Contentadaptive representations of omnidirectional videos for cinematic virtualreality,”in Proceedings of the 3rd International Workshop on Immersive MediaExperiences.ACM,2015,pp.1–6.

参考文件[2]：Madhukar Budagavi,John Furton,Guoxin Jin,Ankur Saxena,Jeffrey Wilkinson,and Andrew Dickerson,“360degrees video coding using regionadaptive smoothing,”in IEEE International Conference on Image Processing(ICIP).IEEE,2015,pp.750–754.

发明内容

本发明针对全景视频的特性，提供了一种针对全景视频的编码优化方法，通过实现基于球面峰值信噪比(S-PSNR)的码率控制，来改善压缩后视频的质量，从而提升全景视频编码效率。

本发明提供的针对全景视频的编码优化方法，具体步骤包括：

步骤一、基于球面的失真建立全景视频码率控制模块的优化目标。

给定目标码率R，全景视频的优化目标的方程表示为：其中，r_m是分配给第m个编码树单元CTU的比特数，M是当前帧的总CTU个数，d_m代表第m个CTU的失真；

进一步引入拉尔朗日乘子λ，将上面方程转换成无约束项的优化问题，表示方程如下：