[发明专利]基于背景失真传播的监控视频率失真优化编码方法

权利要求书

1.基于背景失真传播的监控视频率失真优化编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将编码块分为背景块和前景块；

2)构建背景块失真传播模型；

3)基于背景块失真传播模型进行全局率失真优化，获得全局率失真优化的参数；

4)利用掩膜标记背景块，对掩膜进行无损编码；

5)基于非对称量化参数对背景块编码；

6)在解码端对背景块掩膜和非对称量化参数偏移值进行解码，实现对背景块的重构；

步骤3)中进行全局率失真优化，获得全局率失真优化的参数具体步骤为：

31)时域上连续K帧的背景块，第i帧背景块的失真和比特消耗分别为D_i和R_i，其中i＝1，2，...，K,进行全局率失真优化目标为最小化连续K帧的背景块整体的率失真代价，背景块的全局率失真优化式为

其中λ_c为率失真优化的拉格朗日乘数，D₁和R₁分别表示第一帧背景块的失真和比特消耗；

32)基于背景块失真传播模型，将背景块的全局率失真优化式改写为

分别对R₁和R_i求偏导，得到拉格朗日乘数成如下关系：

其中λ₁表示第一帧背景块的拉格朗日乘数，λ_i表示第i帧背景块的拉格朗日乘数，后续帧的拉格朗日乘数是第一帧拉格朗日乘数的K倍，即λ_i＝K·λ₁；

步骤5)中基于非对称量化参数对背景块编码具体为：

基于R-λ模型，比特消耗R与拉格朗日乘数λ之间呈幂函数关系：

R＝α·λ^β

其中α和β为R-λ模型参数，保持当前背景块的总比特消耗不变，得到

α·λ₁^β+(K-1)α·(K·λ₁)^β＝Kα·λ_c^β

其中λ_c为率失真优化的拉格朗日乘数，K为时域上连续K帧背景块，得到

其中，表示基于非对称量化参数对背景块编码情况下的第一帧背景块的拉格朗日乘数；

量化参数为

QP＝4.2005·ln(λ)+13.7122

将和λ_i分别代入上述公式，得到每一帧的量化参数，并采用相应的量化参数对掩膜标记的所有背景块进行编码。

2.根据权利要求1所述的基于背景失真传播的监控视频率失真优化编码方法，其特征在于，步骤1)中将编码块分成背景块和前景块，具体为对背景块进行分类检测，得到时域上K帧连续的背景块。

3.根据权利要求1所述的基于背景失真传播的监控视频率失真优化编码方法，其特征在于，步骤2)中构建背景块失真传播模型具体为：

基于静止背景构建背景块失真传播模型：对于时域上连续K帧的背景块，背景块为正方形，第i帧背景块的失真和比特消耗分别为D_i和R_i，其中i＝1，2，...，K,p_i，j表示第i帧图像、坐标位置为j的源像素值，表示第i帧图像、坐标位置为j的像素解码后的像素值，编码过程中各帧背景块的相同坐标位置的源像素值相同，即p_i，j＝p_i-1，j＝...＝p_1，j，p_i-1，j和p_1，j分别表示第i-1帧图像的坐标位置为j的源像素值和第1帧图像的坐标位置为j的源像素值，像素的坐标位置j＝1，2，...，N²，N为背景块的边长；采用SKIP模式进行编码，即和分别表示第i-1帧图像的坐标位置为j的像素解码后的像素值和第1帧图像的坐标位置为j的像素解码后的像素值，第i帧背景块的失真D_i有以下关系：

其中，D₁表示第一帧背景块的失真。

4.根据权利要求1所述的基于背景失真传播的监控视频率失真优化编码方法，其特征在于，步骤4)中利用掩膜对背景块进行标记，对掩膜进行无损编码，具体为在编码端以K帧为一个周期，每个周期利用一个掩膜对背景块进行标记，采用算术编码对掩膜进行编码。