[发明专利]一种基于恰可察觉失真的HEVC感知码率控制方法

说明书

本发明公开了一种基于恰可察觉失真的HEVC感知码率控制方法，包括：像素的帧级码率控制、CTU级码率分配和JND模型更新参数，首先为像素相应的编码单元确定JND因子，用作CTU级码率分配的权重，然后根据JND因子确定最优拉格朗日因子最后更新模型参数。本发明首先使用平均像素级JND权重的近似值作为编码单元的JND因子，用作码率分配的权重。其次，基于JND因子进行率失真(R‑D)建模。最后，将所提出的R‑D模型集成到现有的HEVC码率控制框架中以提高编码效率，显着地提高主观编码质量和码率准确性。

技术领域

本发明涉及视频编码中的码率控制技术领域，尤其涉及一种基于恰可察觉失真的HEVC感知码率控制方法。

背景技术

码率控制(RC)在给定带宽的条件下，通过调节输出码率来避免缓冲区的上溢或下溢，它是视频编码与传输中至关重要的一环。为了实现高效的编码技术，近年来一些学者提出了基于人类视觉系统特性的感知编码方法。该类方法通过强调感知保真度，能够显着降低码率并保持给定的视频主观感知质量。

当前的感知码率控制方法大多数以结构相似性指数(SSIM)作为码率控制比特分配的基础。然而，近年来的相关研究指出SSIM与人类视觉系统(HVS)的特性并不完全匹配。而恰可察觉失真(JND)模型则能够更好地描述HVS特征。通过模拟人类视觉系统的感知特征，JND模型能够获得人眼的最低视觉阈值且较小的失真度变化是人眼能够接受的。因此，有效的JND可以应用于视频编码并能更准确地估计视觉冗余。HEVC主要利用视频信号的统计相关性来消除空间和时间冗余，以实现高效压缩的目的。基于JND的感知视频编码方法在提高视频编码效率方面具有独特的优势。基于人的视觉特征和JND的算法可有效减少视觉冗余，提高感知视频编码效率。因此，基于JND的视频编码技术集成了人类视觉特征，考虑视觉冗余，从而提高了编码效率。近年来虽然已经提出了几种基于JND的编码方法，但迄今尚未提出基于JND的码率控制方法。

在视频编码中客观质量评价指标，如均方误差(MSE)、平方误差总和(SSE)和峰值信噪比(PSNR)通常用于反映编码失真。然而，这些方法并不完全符合HVS的感性特征。因此，为了提高视频压缩性能，应采用基于主观视觉感知的失真评估。JND模型表示HVS对视觉数据失真和图像中像素值变化的容差。JND阈值越小，就越容易检测到失真。为了充分利用这种视觉特征，JND可以集成到现有的视频编码框架中，以保证主观质量的前提下进一步降低码率。在码率低的情况下，必须合理分配位进行编码，以便失真保持在可接受的范围内。

另外，各种视频编码标准推荐了许多优秀的码率控制算法，同样HEVC的码率控制算法取得了长足的进步。HEVC最早的码率控制模型是基于像素级码率控制(URQ)模型，它通过分层码率分配方法获取每像素位(bpp)，通过二次函数模型识别目标码率与QP之间的关系，然后计算拉格朗日参数值以对当前块进行编码。URQ模型后来进一步优化，使计算的QP更加准确。然而，由于HEVC编码越来越复杂，将QP视为码率控制的关键因素的方法无法随着编码选项和模式数量的增加而扩展。由于编码器采用RDO技术来平衡码率和失真之间的关系，通过控制R-D曲线的斜率，可以有效地克服编码复杂性增加导致的码率控制难度。针对这一点，本发明旨在提出一种基于恰可察觉失真的HEVC感知码率控制方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于恰可察觉失真的HEVC感知码率控制方法。

一种基于恰可察觉失真的HEVC感知码率控制方法，包括：像素的帧级码率控制、CTU级码率分配和JND模型更新参数，首先为像素相应的编码单元确定JND因子，用作CTU级码率分配的权重，然后根据JND因子确定最优拉格朗日因子最后更新模型参数。