專利名稱：一種中粒度質(zhì)量可伸縮視頻編碼優(yōu)化方法、裝置及信息終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多媒體信息領(lǐng)域，尤其涉及一種中粒度質(zhì)量可伸縮視頻編碼優(yōu)化方法、裝置及信息終端。
背景技術(shù)：
可伸縮視頻編碼(Salable Video Coding, SVC)著重于通過分層技術(shù)來改善流媒體傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性能和對網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)能力。視頻編碼的可伸縮性分為空間可伸縮、時(shí)間可伸縮和質(zhì)量可伸縮。其中，質(zhì)量可伸縮主要分為粗粒度質(zhì)量可伸縮 (Coarse Grain kalability，CGS)、中粒度質(zhì)量可伸縮(Medium Grain Scalability,MGS) 以及細(xì)粒度(Fine Grain Scalability,FGS)質(zhì)量可伸縮。相比CGS而言，MGS提供更高的靈活性。而且MGS編碼能夠在顯著降低計(jì)算復(fù)雜度的情況下提供與res相似的率失真結(jié)果， 因此成為目前主要使用的視頻編碼技術(shù)。編碼優(yōu)化作為視頻編碼的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一直是視頻編碼技術(shù)研究的熱點(diǎn)。視頻編碼優(yōu)化問題常與碼率控制緊密相關(guān)，目的在于在特定的帶寬碼率條件下尋找合適的量化參數(shù)和編碼方式使得編碼性能得到優(yōu)化，而碼率控制有效與否很大程度上取決于率失真模型 (R-D Model)的準(zhǔn)確性及碼率控制算法的適應(yīng)力。傳統(tǒng)針對特定碼率的編碼優(yōu)化無法解決實(shí)際區(qū)域網(wǎng)絡(luò)帶寬的浮動(dòng)變化和多用戶訪問所具有不同帶寬條件情況下的編碼優(yōu)化問題， 而MGS現(xiàn)有的模式是隨機(jī)分配片層方式，由于每個(gè)片層對視頻質(zhì)量的影響不同，片層所占用的帶寬不同，不能有效解決有限帶寬、視頻質(zhì)量和實(shí)時(shí)性直接訪問的平衡問題，尤其是當(dāng)流媒體資源數(shù)量達(dá)到海量級，而處理速度要求最大限度利用網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種中粒度質(zhì)量可伸縮視頻編碼優(yōu)化方法，旨在解決有限帶寬、視頻質(zhì)量和實(shí)時(shí)性直接訪問的平衡問題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種中粒度質(zhì)量可伸縮視頻編碼優(yōu)化方法，所述方法包括下述步驟 A 定義片層重要性權(quán)重矢量K= [kl，k2，.
ki]，i = 1,2,3.
16，根據(jù)下
列公式⑴、(2)和(3)計(jì)算各片層所占質(zhì)量增強(qiáng)層的質(zhì)量百分比kl，k2，......ki
權(quán)利要求
1. 一種中粒度質(zhì)量可伸縮視頻編碼優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟A 定義片層重要性權(quán)重矢量K= [kl,k2,......ki]，i = 1,2,3......16，根據(jù)下列公式(1)、(2)和(3)計(jì)算各片層所占質(zhì)量增強(qiáng)層的質(zhì)量百分比kl，k2，......ki ；其中，respixeh表示片層i重構(gòu)像素，orgpixel表示原始像素，Imagesize表示圖像大小，PSNR表示片層數(shù)據(jù)未丟失的重構(gòu)圖像質(zhì)量表征，PSNRi表示丟棄了片層i數(shù)據(jù)后重構(gòu)圖像質(zhì)量表征；B:根據(jù)計(jì)算得到的片層所占質(zhì)量增強(qiáng)層的質(zhì)量百分比與所述片層編碼實(shí)際所需要的比特?cái)?shù)，建立碼率與所述質(zhì)量百分比關(guān)系曲線，構(gòu)造中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型；C 根據(jù)構(gòu)造的中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型及預(yù)設(shè)的I、P、B幀率失真模型，估計(jì)視頻流碼率，所述I、P、B幀率失真模型包括I、P幀二次率失真模型和B幀線性的率失真模型；D 根據(jù)估計(jì)的視頻頻流碼率，通過貪婪算法獲取中粒度質(zhì)量可伸縮編碼目標(biāo)碼率區(qū)間內(nèi)碼率控制的優(yōu)化解。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C具體為Cl 獲取基本層的碼率及各I、P幀基本層的平均絕對誤差，初始化I、P、B幀率失真模型參數(shù)，所述平均絕對誤差為當(dāng)前質(zhì)量增強(qiáng)層的重構(gòu)圖像與前一幀重構(gòu)圖像的平均絕對差；C2 根據(jù)初始化的I、P、B幀率失真模型參數(shù)，確定比例參數(shù)并構(gòu)建平均絕對誤差預(yù)測模型，通過線性回歸方法初始化平均絕對誤差預(yù)測模型參數(shù)；C3:初始化所述構(gòu)造的中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型參數(shù)，確定所述中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型；C4 根據(jù)步驟Cl、C2、C3，得到視頻流碼率估計(jì)表達(dá)式，估計(jì)視頻流碼率。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟D具體為Dl 將中粒度質(zhì)量可伸縮編碼碼率編碼至最高碼率，設(shè)置碼流提取的優(yōu)化目標(biāo)；D2 根據(jù)預(yù)編碼過程估計(jì)得到粗粒度質(zhì)量可伸縮編碼方式的視頻流碼率，判斷所述視頻流碼率是否小于最小目標(biāo)帶寬碼率下限；D3 在所述視頻流碼率小于最小目標(biāo)帶寬碼率下限，采用粗粒度質(zhì)量可伸縮分片方式編碼；D4:在所述視頻流碼率大于或者最小目標(biāo)帶寬碼率下限，獲取重要中粒度質(zhì)量可伸縮片層數(shù)據(jù)編碼方式；D5 將剩余的中粒度質(zhì)量可伸縮片層合并，估計(jì)當(dāng)前中粒度質(zhì)量可伸縮片層數(shù)據(jù)編碼方式的碼率；D6 判斷所述估計(jì)的當(dāng)前中粒度質(zhì)量可伸縮片層數(shù)據(jù)編碼方式的碼率是否低于目標(biāo)帶寬碼率上限；D7 在所述估計(jì)的當(dāng)前中粒度質(zhì)量可伸縮片層數(shù)據(jù)編碼方式的碼率低于目標(biāo)帶寬碼率上限時(shí)，按片層數(shù)據(jù)重要性對中粒度質(zhì)量可伸縮重要片層進(jìn)行分解，直到所述碼率達(dá)到目標(biāo)帶寬碼率上限。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)帶寬碼率下限為450K，目標(biāo)帶寬碼率上限為700K。
5.一種中粒度質(zhì)量可伸縮視頻編碼優(yōu)化裝置，其特征在于，所述裝置包括重要性計(jì)算單元，用于定義片層重要性權(quán)重矢量K= [kl, k2，......ki]，i = 1,2,3......16，根據(jù)下列公式(1)、⑵和(3)計(jì)算各片層所占質(zhì)量增強(qiáng)層的質(zhì)量百分比kl，k2,......ki ；Γ 2552PSNR1 =IOlg MSEi =Mffi；」⑴^ ^espixeli - orgpixel)2PSNR = IOlgIm agesize 2552MSEMSE= Σ——” Im agesize(2), PSNR-PSNR “ _ S( , Skt=-- ~ ( 0<η<16 )(3)^(PSNR-PSNRJ)i=0其中，respixeli表示片層i重構(gòu)像素，orgpixel表示原始像素，Imagesize表示圖像大小，PSNR表示片層數(shù)據(jù)未丟失的重構(gòu)圖像質(zhì)量表征，PSNRi表示丟棄了片層i數(shù)據(jù)后重構(gòu)圖像質(zhì)量表征；模型構(gòu)造單元，用于通過計(jì)算得到的片層所占質(zhì)量增強(qiáng)層的質(zhì)量百分比與所述片層編碼實(shí)際所需要的比特?cái)?shù)，建立碼率與所述質(zhì)量百分比關(guān)系曲線，構(gòu)造中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型；視頻流碼率估計(jì)單元，用于根據(jù)構(gòu)造的中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型，及預(yù)設(shè)的 I、P、B幀率失真模型，估計(jì)視頻流碼率，所述I、P、B幀率失真模型包括I、P幀二次率失真模型和B幀線性的率失真模型；碼率控制優(yōu)化單元，用于根據(jù)估計(jì)的視頻頻流碼率，通過貪婪算法獲取中粒度質(zhì)量可伸縮編碼目標(biāo)碼率區(qū)間內(nèi)碼率控制的優(yōu)化解。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述流碼率估計(jì)單元還包括 參數(shù)初始化模塊，用于獲取基本層的碼率及各I、P幀基本層的平均絕對誤差，初始化I、P、B幀率失真模型參數(shù)，所述平均絕對誤差為當(dāng)前質(zhì)量增強(qiáng)層的重構(gòu)圖像與前一幀重構(gòu)圖像的平均絕對差；預(yù)測模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)初始化的I、P、B幀率失真模型參數(shù)，確定比例參數(shù)并構(gòu)建平均絕對誤差預(yù)測模型，通過線性回歸方法初始化平均絕對誤差預(yù)測模型參數(shù)；率失真模型確定模塊，用于初始化所述構(gòu)造的中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型參數(shù)，確定所述中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型；視頻流碼率估計(jì)模塊，用于確定視頻流碼率估計(jì)表達(dá)式，根據(jù)所述視頻流碼率估計(jì)表達(dá)式估計(jì)視頻流碼率。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述碼率控制優(yōu)化單元還包括優(yōu)化目標(biāo)設(shè)置模塊，用于將中粒度質(zhì)量可伸縮編碼碼率編碼至最高碼率，設(shè)置碼流提取的優(yōu)化目標(biāo)；第一判斷模塊，用于根據(jù)預(yù)編碼過程估計(jì)得到粗粒度質(zhì)量可伸縮編碼方式的視頻流碼率，判斷所述視頻流碼率是否小于最小目標(biāo)帶寬碼率下限；編碼模塊，用于在所述視頻流碼率小于最小目標(biāo)帶寬碼率下限，采用粗粒度質(zhì)量可伸縮分片方式編碼；編碼方式獲取模塊，用于在所述視頻流碼率大于或者最小目標(biāo)帶寬碼率下限，獲取重要中粒度質(zhì)量可伸縮片層數(shù)據(jù)編碼方式；碼率估計(jì)模塊，用于將剩余的中粒度質(zhì)量可伸縮片層合并，估計(jì)當(dāng)前中粒度質(zhì)量可伸縮片層數(shù)據(jù)編碼方式的碼率；第二判斷模塊，用于判斷所述估計(jì)的當(dāng)前中粒度質(zhì)量可伸縮片層數(shù)據(jù)編碼方式的碼率是否低于目標(biāo)帶寬碼率上限；分解模塊，用于在所述估計(jì)的當(dāng)前中粒度質(zhì)量可伸縮片層數(shù)據(jù)編碼方式的碼率低于目標(biāo)帶寬碼率上限時(shí)，按片層數(shù)據(jù)重要性對中粒度質(zhì)量可伸縮重要片層進(jìn)行分解，直到所述碼率達(dá)到目標(biāo)帶寬碼率上限。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述目標(biāo)帶寬碼率下限為450K，目標(biāo)帶寬碼率上限為700K。
9.一種包含權(quán)利要求5所述的中粒度質(zhì)量可伸縮視頻編碼優(yōu)化裝置的信息終端。
全文摘要
本發(fā)明適用于多媒體信息領(lǐng)域，提供了一種中粒度質(zhì)量可伸縮視頻編碼優(yōu)化方法、裝置及信息終端，所述方法包括下述步驟定義片層重要性權(quán)重矢量，計(jì)算各片層所占質(zhì)量增強(qiáng)層的質(zhì)量百分比；根據(jù)所述片層所占質(zhì)量增強(qiáng)層的質(zhì)量百分比與其編碼實(shí)際所需要的比特?cái)?shù)，建立碼率與所述質(zhì)量百分比關(guān)系曲線，構(gòu)造中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型；根據(jù)構(gòu)造的中粒度質(zhì)量可伸縮片層率失真模型及預(yù)設(shè)的I、P、B幀率失真模型，估計(jì)視頻流碼率；根據(jù)估計(jì)的視頻頻流碼率，通過貪婪算法獲取中粒度質(zhì)量可伸縮編碼目標(biāo)碼率區(qū)間內(nèi)碼率控制的優(yōu)化解。本發(fā)明通過貪婪算法優(yōu)化中粒度質(zhì)量可伸縮視頻編碼方案，可有效解決有限帶寬和視頻質(zhì)量的平衡問題，提高圖像解碼的質(zhì)量。
文檔編號H04N7/64GK102595115SQ20111000694
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者柳偉 申請人:深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院