[发明专利]一种基于恰可察觉失真的多视点视频码率控制方法

摘要

本发明公开了一种基于恰可察觉失真的多视点视频码率控制方法，其通过根据人类视觉系统特性获取恰可察觉失真值，在多视点视频中定量地来进行码率控制，即对于I帧或P帧图像，其量化参数根据前一个图像组中的所有B帧的量化参数的平均值来确定，对于B帧图像，通过计算预分配给其的目标比特数，并通过计算预分配给其的各个宏块的目标比特数，结合恰可察觉失真值将宏块的平均绝对误差进行修正，然后根据码率-量化参数的二次模型求取宏块的量化参数，通过这种码率控制方式使得本发明方法在精确的控制码率和基本保持峰值信噪比不变的同时，能够获得更高的主观质量，并且在以修正后的峰值信噪比为质量标准时，本发明方法减少了10.31%~32.13%左右的码率。

主权项

1.一种基于恰可察觉失真的多视点视频码率控制方法，其特征在于包括以下步骤：①定义输入的多视点视频信号中当前正在处理的视点视频信号为当前视点视频信号；②将当前视点视频信号划分成多个图像组，每个图像组包括I帧、P帧和B帧三种类型的图像；③给当前视点视频信号中的每个图像组预分配目标比特数，对于当前视点视频信号中的第i个图像组，将预分配给其的目标比特数记为f(i,0)，f(i,0)=BFr×Ngopi=1BFr×Ngop-(Bs8-Bc(i-1,Ngop))2≤i≤N,]]>其中，N表示当前视点视频信号所包含的图像组的个数，B表示外部设置的可用带宽，F_r为帧率，N_gop表示第i个图像组所包含的图像的帧数，B_s表示初始缓存区大小，B_c(i-1,N_gop)表示编码完当前视点视频信号中的第(i-1)个图像组后的实际缓存区占用度；④计算当前视点视频信号中的每个图像组中的各帧图像的初始量化参数，具体过程为：④-1、定义当前视点视频信号中当前正在处理的第i个图像组为当前图像组，其中，1≤i≤N；④-2、判断当前图像组是否为当前视点视频信号中的第1个图像组，如果是，则将外部设置的量化参数QP₀作为当前图像组中的各帧图像的初始量化参数，然后对当前图像组中的各帧图像进行编码，在编码结束后再执行步骤④-9；否则，定义当前图像组中当前正在处理的第j帧图像为当前帧图像，然后执行步骤④-3，其中，0≤j≤N_gop-1；④-3、判断当前帧图像是否为I帧图像或P帧图像，如果是，则根据当前图像组的前一个图像组中的所有B帧图像的实际编码量化参数的平均值，计算当前帧图像的初始量化参数，记为Q_st，然后对当前帧图像进行编码，在编码结束后再执行步骤④-8，其中，Sum_BQP表示当前图像组的前一个图像组中的所有B帧图像的实际编码量化参数之和，N_B表示当前图像组的前一个图像组所包含的B帧图像的帧数，T_r(i-1,N_gop-1)表示编码完第(i-1)个图像组后的剩余比特数，T_r(i,0)表示预编码第i个图像组中的第0帧图像时第i个图像组中的目标比特数；否则，执行步骤④-4；④-4、根据预编码当前帧图像时的剩余比特数，计算需预分配给当前帧图像的目标比特数，记为其中，T_r(i,j)表示预编码第i个图像组中的第j帧图像时第i个图像组中的剩余比特数，T_r(i,j)=T_r(i,j-1)-A(i,j-1)，T_r(i,j-1)表示预编码第i个图像组中的第(j-1)帧图像时第i个图像组中的剩余比特数，A(i,j-1)表示编码第i个图像组中的第(j-1)帧图像的实际比特数，N_b，r表示编码到当前帧图像时当前图像组中剩余的B帧图像的帧数；④-5、根据预编码当前帧图像时的目标缓存区占用度和编码完当前帧图像后的实际缓存区占用度，计算需预分配给当前帧图像的目标比特数，记为其中，γ为常数，Tbl(i,j)表示预编码第i个图像组中的第j帧图像时的目标缓存区占用度，Tbl(i,j-1)表示预编码第i个图像组中的第(j-1)帧图像时的目标缓存区占用度，Tbl(i,2)表示预编码第i个图像组中的第2帧图像时的目标缓存区占用度，Tbl(i,2)=B_c(i,2)，B_c(i,2)表示编码完第i个图像组中的第2帧图像后的实际缓存区占用度，Tbl(i,2)=B_c(i,2)中的“=”为赋值符号，N_B′表示当前图像组所包含的B帧图像的帧数，B_c(i,j)表示编码完第i个图像组中的第j帧图像后的实际缓存区占用度；④-6、根据和计算预分配给当前帧图像的目标比特数，记为f(i,j)，f(i,j)=β×f^(i,j)+(1-β)×f~(i,j),]]>其中，β为常数；④-7、给当前帧图像中的各个宏块预分配目标比特数，并根据码率-量化参数的二次模型计算当前帧图像中的各个宏块的初始量化参数，具体过程为：a、定义当前帧图像中当前正在处理的第k个宏块为当前宏块，其中，W表示图像的宽度，H表示图像的高度；b、计算当前宏块的平均绝对误差，记为MAD(j,k)，MAD(j,k)=1256Σx=015Σy=015|I(x,y,j,k)-I^(x,y,j,k)|,]]>其中，“||”为取绝对值符号，x和y分别表示当前宏块中的像素点在当前宏块中的水平坐标和垂直坐标，I(x,y,j,k)表示当前宏块中坐标位置为(x,y)的像素点的亮度值，表示当前帧图像的重构图像中与当前宏块中坐标位置为(x,y)的像素点对应坐标位置的像素点的亮度值；c、根据恰可察觉失真修改当前宏块的平均绝对误差MAD(j,k)，得到修改后的平均绝对误差，记为MAPD(j,k)，，其中，λ(x,y,j,k)表示当前宏块中坐标位置为(x,y)的像素点的调节因子，λ(x,y,j,k)=1(x+1)×(y+1)Σm=0xΣn=0yμ(m,n,j,k)]]>I(m,n,j,k)表示当前宏块中坐标位置为(m,n)的像素点的亮度值，表示当前帧图像的重构图像中与当前宏块中坐标位置为(m,n)的像素点对应坐标位置的像素点的亮度值，JND(m,n,j,k)表示当前宏块中坐标位置为(m,n)的像素点的恰可察觉失真值，JND(x,y,j,k)表示当前宏块中坐标位置为(x,y)的像素点的恰可察觉失真值，d、根据MAPD(j,k)计算预分配给当前宏块的目标比特数，记为f_mb(j,k)，其中，T_mb(j,k)表示预编码第j帧图像中的第k个宏块时第j帧图像中的剩余比特数，N_mb表示当前帧图像所包含的宏块的个数，MAPD(j,l)表示第j帧图像中的第l个宏块的平均绝对误差根据恰可察觉失真修改后得到的平均绝对误差；e、根据码率-量化参数的二次模型计算当前宏块的初始量化参数，记为Q_mb(j,k)，fmb(j,k)=(X1[Qmb(j,k)]2+X2Qmb(j,k))×1MAPD(j,k),]]>其中，X₁和X₂为模型参数，在编码完当前宏块后采用线性回归方法更新X₁和X₂的值；f、令k'=k+1,k=k'，将当前帧图像中的下一个待处理的宏块作为当前宏块，然后返回步骤b继续执行，直至当前帧图像中的所有宏块处理完毕，再在当前帧图像编码结束后执行步骤④-8，其中，k'=k+1,k=k'中“=”为赋值符号，k'的初始值为0；④-8、令j'=j+1,j=j'，将当前图像组中的下一帧待处理的图像作为当前帧图像，然后返回步骤④-3继续执行，直至当前图像组中的所有图像处理完毕，再执行步骤④-9，其中，j'=j+1,j=j'中“=”为赋值符号，j'的初始值为0；④-9、令i'=i+1,i＝i'，将当前视点视频信号中的下一个待处理的图像组作为当前图像组，然后返回步骤④-2继续执行，直至当前视点视频信号中的所有图像组处理完毕，再执行步骤⑤，其中，i'=i+1,i＝i'中“=”为赋值符号，i'的初始值为0；⑤将输入的多视点视频信号中的下一个待处理的视点视频信号作为当前视点视频信号，然后返回步骤②继续执行，直至输入的多视点视频信号中的所有视点视频信号处理完毕。