[发明专利]基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法

说明书

本发明涉及一种基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法，通过预编码的方式，获得不同失真程度的重建帧；根据不同失真程度的重建帧，拟合出图像中每个图像块的SSE失真变化量与图像VMAF失真变化量的映射系数；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；求解VMAF准则下优化编码的拉格朗日乘子；利用拉格朗日乘子进行视频的率失真优化编码。本发明能在VMAF准则下获得较高的编码效率。

技术领域

本发明涉及一种视频技术，特别涉及一种基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法。

背景技术

视频编码一般需要在码率R受到约束的情况下，使得编码失真D最小。这可以表示为

其中，R_c是码率的约束。目前，最常用的率失真优化算法是拉格朗日乘子法。该方法可以把上述问题转化为最小化拉格朗日代价函数

J＝D+λ·R (2)

其中，λ即为拉格朗日乘子。目前，最常用的视频失真评价准则是平方误差和(Sumof Squared Error，SSE)，以及与其等价的均方误差(Mean Squared Error，MSE)和峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio，PSNR)。在SSE失真准则下，目前已有较为成熟的设置拉格朗日乘子的方法。

现在，随着视频质量评价技术的发展，逐渐涌现出了一系列更好的视频失真准则。视频多方法评估融合(Video Multimethod Assessment Fusion，VMAF)准则即为其中性能较好的一种。VMAF准则由美国Netflix公司开发，能够更加准确地评估视频质量。目前，VMAF准则已得到业界的广泛应用。鉴于VMAF准则的良好性能，提高编码后视频的VMAF质量已成为迫切的需求。但考虑到VMAF是基于机器学习技术的失真准则，难以写出明确的计算公式。并且，VMAF还会随着训练数据的增多而不断更新。因此，在VMAF准则下，常规的优化编码方法已难以适用。为了提高编码后视频的VMAF质量，需要设计新的优化编码方法。

发明内容

本发明是针对在VMAF准则下，常规的优化编码方法难以适用的问题，提出了一种基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法，在VMAF准则下，提高编码后视频质量。

本发明的技术方案为：一种基于VMAF准则的提高视频质量的优化编码方法，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。

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；