[发明专利]一种感兴趣区域的率失真优化帧内刷新与码率分配方法

摘要

本发明公开了一种感兴趣区域的率失真优化帧内刷新与码率分配方法，首先，根据端到端的全局失真理论分析易错环境下视频传输的端到端全局失真，包括信源失真和信道失真；其次推导信道失真计算公式，并根据率失真理论得到基于感兴趣区域的视频编码拉格朗尔代价函数公式；然后根据宏块的时空相关性得到当前宏块复杂度的加权预测模型；接着根据预测得到的当前宏块的复杂度和宏块所在区域来计算该宏块的目标码率；最后重复上述步骤，直至当前帧编码完毕。本发明根据人眼关注的感兴趣区域进行帧内宏块刷新和码率分配，在解码端获得更好的主观视频图像质量。

主权项

1.一种感兴趣区域的率失真优化帧内刷新与码率分配方法，其特征在于：先根据端到端的全局失真理论分析易错环境下视频传输的端到端全局失真，包括信源失真和信道失真；再推导信道失真计算公式，并根据率失真理论得到基于感兴趣区域的视频编码拉格朗尔代价函数公式，然后根据宏块的时空相关性得到当前宏块的复杂度的加权预测模型，再根据预测得到的当前宏块的复杂度和宏块所在区域来计算该宏块的目标码率，重复上述步骤，直至当前帧编码完毕，具体步骤如下：(1)根据全局率失真理论计算当前宏块的信源失真D_s(n，m)，Ds(n,m)=E{[F(n,m)-F‾(n,m)]2}]]>其中F(n，m)、分别为第n帧第m个宏块的原始值和在编码端的重建值；(2)根据假定的包丢失率p分别计算帧内宏块的信道失真D_c-I(n，m)和帧间宏块的信道失真D_c-P(n，m)：Dc-I(n,m)=Dep(n,m)+Dec(n,m)=pE{[F‾(n,m)-F‾(n-1,m)]2}+pDc(n-1,m)]]>Dc-P(n,m)=Dep(n,m)+Dec(n,m)]]>=(1-p)Dc(n-1,j)+pE{[F‾(n,m)-F‾(n-1,m)]2}+pDc(n-1,m)]]>其中D_ep(n，m)为错误传播失真，D_ec(n，m)为错误掩盖失真，为第n帧第m个宏块在编码端的重建值，D_c(n-1，j)为第n-1帧第j个宏块的信道失真，p为假定的信道丢包率：(3)根据宏块的信源失真和信道失真来计算其总失真D(n，m)，D(n，m)＝D_s(n，m)+D_c(n，m)；(4)根据宏块所在区域的区域权重因子F_RW计算宏块的拉格朗尔代价函数：J(n，m，o)＝F_RW(D_s(n，m，o)+D_ep(n，m，o))+λR(n，m，o)其中J(n，m，o)表示第n帧第m个宏块的编码模式o，D_s(n，m，o)、D_ep(n，m，o)和R(n，m，o)分别表示第n帧第m个宏块在编码模式o下的信源失真、错误传播失真和码率，F_RW是区域权重因子，λ为拉格朗尔乘子；(5)根据前一帧和当前帧中已编码宏块的数据计算当前宏块的复杂度MAD值和当前帧所有宏块的复杂度之和Σm=1MMAD(n,m),]]>其中M表示一帧中宏块个数，MAD(n，m)表示第n帧第m个宏块的复杂度，其中当前宏块的MAD根据以下模型计算：如果当前宏块是当前帧的第一个宏块，那么MAD(n，m)＝MAD(n-1，m)；如果当前宏块是当前帧的最后一个宏块，那么MAD(n，m)＝(2×MAD(n-1，n)+MAD(n，m-1))/3其余的MAD(n，m)＝(MAD(n-1，m)+4×MAD(n，m-1)+MAD(n-1，m-1))/6其中MAD(n，m)表示第n帧第m个宏块的MAD值；(6)根据当前帧的复杂度MAD和当前宏块的复杂度Σm=1MMAD(n,m)]]>以及宏块所在区域的区域权重因子F_RW计算当前宏块的目标码率T(n，m)：T(n,m)=FRW·MAD(n,m)Σm=1MMAD(n,m)·T(n)]]>其中T(n)是分配给第n帧所有宏块的目标比特数，Σm=1MMAD(n,m)]]>是第n帧中所有宏块的MAD值之和，F_RW是宏块所在区域的区域权重因子；(7)根据全局率失真模型计算当前帧当前宏块的量化步长Q(i)；(8)重复步骤(1)～(7)，若是最后一个宏块，则更新码率控制模型的参数，结束操作。