[发明专利]基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法

权利要求书

1.一种基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)对于待编码的图像，选择不同的量化参数，进行不同失真程度的预编码，根据预编码得到若干编码重建图像；

2)在若干编码重建图像中选择一基准重建图像，其余作为普通重建图像，通过基准重建图像中各个图像块依次一一替换为各个普通重建图像相应位置，再计算替换前和替换后的图像VMAF失真和图像块的SSE失真，最后拟合出每个图像块的SSE失真变化量与图像VMAF失真变化量的映射系数；

3)根据每个图像块的映射系数，建立VMAF准则下的优化编码模型；

4)求解VMAF准则下优化编码的拉格朗日乘子；

5)利用VMAF准则下优化编码的拉格朗日乘子进行视频的率失真优化编码。

2.根据权利要求1所述基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法，其特征在于，所述步骤2)中映射系数获取方法如下：

2.1)将基准重建图像R_b中的每个图像块，依次替换为T个普通重建图像中同位置的图像块；设图像中包含M个图像块，将基准重建图像R_b中的第i个图像块，替换为第j个普通重建图像R_o,j中同位置的图像块以后，得到的临时图像记为R_i,j，其中i＝1,…,M；j＝1,…,T；

2.2)测算基准重建图像R_b的VMAF失真V_b和R_b中第i个图像块的SSE失真SSE_i,b，以及临时图像R_i,j的VMAF失真V_i,j和R_i,j中第i个图像块的SSE失真SSE_i,j；

2.3)计算因替换第i个图像块而产生的SSE失真的变化量和VMAF失真的变化量，其中SSE失真的变化量为：

ΔSSE_i,j＝SSE_i,j-SSE_i,b (4)

VMAF失真的变化量为：

ΔV_i,j＝V_i,j-V_b (5)；

2.4)近似认为第i个图像块的SSE失真变化量与图像VMAF失真变化量是线性关系，拟合出二者之间的映射系数：

3.根据权利要求2所述基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法，其特征在于，所述VMAF准则下的优化编码模型为：

其中，SSE_i是第i个图像块的SSE失真；r_i是第i个图像块的码率，R_c是码率的约束。

4.根据权利要求3所述基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法，其特征在于，所述步骤4)求解方法如下：

4.1)利用拉格朗日乘子法，把VMAF准则下的优化编码模型转化为无约束优化

其中λ为拉格朗日乘子；

4.2)假设各个图像块的编码相互独立，在极值处求偏导数可以得到

4.3)假设编码的码率较高，把第i个图像块的码率表达为

其中，c是与视频内容相关的常数，σ_i²是第i个图像块的预测残差的方差，N是图像块中含有的像素的数量；将(13)代入(12)后得到最优编码时第i个图像块的SSE失真和码率分别为

和

4.4)利用码率约束关系，得到最优编码时码率的约束为

4.5)设在常规的SSE失真准则下，最优编码的拉格朗日乘子为λ_SSE，则SSE失真准则下的优化编码为

同样利用在极值处求偏导数的方法，得到码率的约束为：

4.6)利用VMAF准则下和SSE失真准则下码率约束相等的条件，推导出VMAF准则下优化编码的拉格朗日乘子为

5.根据权利要求4所述基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法，其特征在于，所述步骤5)中的率失真优化编码中的率失真代价为：