性圖Sp實例如圖3所示;
[0067] 步驟二,通過運動矢量信息生成當(dāng)前幀的時域顯著性圖Sm,其具體步驟如下:
[0068] 步驟二^^一,首先將圖像分成16X16大小的塊,然后對當(dāng)前圖像中的各個宏塊在 前一幀中尋找對應(yīng)的最優(yōu)匹配塊,兩者之間的在空間上的位移就是運動矢量,這里為了節(jié) 省復(fù)雜度,使用自適應(yīng)路徑搜索法作為運動搜索算法;
[0069] 步驟二十二,通過得到的運動矢量計算全局運動矢量,計算全局運動矢量的方法 參考RathG.B?和MakurA.發(fā)表在IEEETrans,onCircuitsandSystemsforVideo Technology上的文章Iterativeleastsquaresandcompressionbasedestimations forafour-parameterlinearglobalmotionmodelandglobalmotioncompensation 中的方法;
[0070] 步驟二十三,在各運動矢量中減去全局運動矢量得到有全局運動矢量補償?shù)倪\動 矢量(GMC-MV,GlobalMotion-compensatedMotionVector);
[0071] 步驟二十四,GMC-MV的大小相應(yīng)地作為各個塊中各像素的顯著性值,這樣就得到 了時域的顯著性圖Sm,實例結(jié)果如圖4所示。
[0072] 步驟三,使用基于一致歸一化的方法將時域顯著性圖Sm和空域顯著性圖Sp融合得 到最終的顯著性圖SF,其計算式為如下式(6):
[0073]SF= 0 0 2SP+ 0 3SnSp......................................................... (6)
[0074] 0p02,03分別設(shè)置為0.5,0.3,0.5。得到的最終顯著性圖SF實例結(jié)果如圖5所 不。
[0075] 步驟四,使用顯著性圖對當(dāng)前幀圖像進行區(qū)域劃分,劃分為感興趣區(qū)域(Region ofInterest,R0I)和非感興趣區(qū)域(NR0I),其具體步驟如下:
[0076] 步驟四十一,在得到整幅圖像的顯著性圖$以后,對于圖像中的每一個最大編碼 單元(LargestCodingUnit,LOJ),它的顯著性可以使用下式(7)確定:
[0077]
[0078] 其中ws(i)是第i個IXU的顯著性大小。SF(i,m,n)是第i個IXU內(nèi)坐標(biāo)為(m, n)的像素點的顯著性值。M和N是當(dāng)前LCU對應(yīng)與顯著性圖中的塊的大小;
[0079] 步驟四十二,得到當(dāng)前幀中所有LCU的ws(i) 了,對它們進行從大到小的排序,并 選取四分之一處的ws作為閾值T;
[0080] 步驟四十三,顯著性ws(i)大于T的IXU將被劃分為感興趣區(qū)域R0I,顯著性ws(i) 小于T的LCU將被劃分為非感興趣區(qū)域NR0I。劃分的具體實例結(jié)果如圖6所示,白色為R0I 區(qū)域,黑色為NR0I區(qū)域。
[0081] 步驟五,分別對R0I和NR0I進行比特分配,其計算式如下式⑶和式(9):
[0082]T=Troi+Tnroi......................................................... (8)
[0083]Troi -KXTNR0I......................................................... (9)
[0084] 其中T,UPT_分別表示當(dāng)前幀、當(dāng)前幀的R0I區(qū)域、當(dāng)前幀的NR0I區(qū)域的目 標(biāo)比特數(shù),K是質(zhì)量調(diào)節(jié)因子,在這里取值為4。K的值選取得越大,R0I的質(zhì)量將會越好。
[0085] 步驟六,按照顯著性對當(dāng)前幀中各個IXU進行比特分配,其計算式如下式(10)和 式(11) ?
[0086]
[0087]
[0088] 其中繁_;和贅__分別表示R0I和NR0I區(qū)域剩余的比特數(shù),R(p)和R(q)分別表 示R0I中第p個IXU的目標(biāo)比特數(shù)和NR0I中第q個IXU的目標(biāo)比特數(shù)。Mlrft和Nlrft分別 代表在編碼當(dāng)前LCU時,R0I區(qū)域和NR0I區(qū)域中還剩余的待編碼的LCU數(shù)。
[0089] 步驟七,在得到當(dāng)前幀的ROI、NR0I以及各個IXU的目標(biāo)比特后,根據(jù)分配的碼率 計算A和QP值并進行裁剪修正,即利用R-lambda模型及其QP計算式計算對應(yīng)的A和QP 值,計算式如下式(12)和式(13):
[0090] X=aXRP....................................................................................... (12)
[0091] QP= 4. 2005XlnA+13. 7122............................................................ (13)
[0092] 為了保持幀與幀之間質(zhì)量的一致性,應(yīng)該限定所得到的X和QP的取值范圍,計算 式如下式(14)和式(15):
[0093] XxlastSameLevelRXXcurrPic^^XxlastSameLevelR (14)
[0094] QPxiastSameLevel-AQP<QPXcurrpi(;<QPxlastSameLevel+AQP............(15)
[0095] 其中X可以是ROI或者是NROI。currPic和lastSameLevel分別表示當(dāng)前幀或者 上一個和當(dāng)前幀同等級的幀所對應(yīng)的系數(shù)。R和AQP是用于調(diào)節(jié)的系數(shù),分別取值為2和 3〇
[0096]在LCU層,人和QP應(yīng)該保證其所在的范圍為如下式(16)、(17)、(18)和式(19):
[0097] XlastLCU*RlXcurrLCU^S^lastLCU* ^1........................... (16)
[0098] QPlastLCU- ^QPl^;QPXcurrLCU^SQPlastLCU+ ^QP1............... (1?)
[0099] XXcurrPic*R2 ^XcurrLCU^S^XcurrPic* ^2........................... (18)
[0100] QPxcurrPic-AQP2<QPXcurrLCU<QPXcurrPic+AQP2...............(19)
[0101] 其中X可以是ROI或者是NROI。currIXU和lastlXU分別表示當(dāng)前IXU和上一個 已編碼的IXU所對應(yīng)的系數(shù),R和AQP是用于調(diào)節(jié)的系數(shù),&和AQPi分別取值為2和3, 私和AQP2分別取值為2 2/3和2。編碼Tennis序列的第207幀的實例結(jié)果如圖7所示。
[0102] 步驟八,利用最終得到的X和QP值進行編碼,編碼后根據(jù)實際得到的比特數(shù)對 R-lambda模型里的參數(shù)進行更新,具體計算式如下(20)、(21)、(22):
[0103]
[0104] anew=aold+ 8a ?(InAreal-lnAconp) ?aold..................... (21)
[0105] 0new=0 〇id+6p?(In入real_ln入conp)?lnbppreal...............(22)
[0106] 其中ac]1jPP以表示當(dāng)前的參數(shù)值,bppraal表示實際編碼得到的平均每個像素 的使用的比特數(shù),a_和0 _是計算得到的更新后的參數(shù)值,它們被用來進行調(diào)節(jié)后續(xù)幀 的碼率控制。
【主權(quán)項】
1. 一種基于感興趣區(qū)域的HEVC碼率控制方法,其特征在于,其包括以下步驟: 步驟一,根據(jù)GBVS模型生成當(dāng)前幀的空域顯著性圖; 步驟二,通過運動矢量信息生成當(dāng)前幀的時域顯著性圖; 步驟三,使用基于一致歸一化的方法將時域和空域顯著性圖融合得到最終的顯著性 圖; 步驟四,使用顯著性圖對當(dāng)前幀圖像進行區(qū)域劃分,劃分為感興趣區(qū)域和非感興趣區(qū) 域; 步驟五,分別對感興趣區(qū)域和非感興趣區(qū)域進行比特分配; 步驟六,按照顯著性對當(dāng)前幀中各個LCU進行比特分配; 步驟七,根據(jù)分配的碼率計算g和QP值并進行裁剪修正; 步驟八,利用最終得到的$和QP值進行編碼,編碼后根據(jù)實際得到的數(shù)據(jù)對R-Iambda模型中的參數(shù)進行更新。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感興趣區(qū)域的HEVC碼率控制方法,其特征在于,所述步 驟二包括以下步驟: 步驟二-^一,將圖像分成LSX:!6大小的塊,然后對當(dāng)前圖像中的各個宏塊在前一幀中 尋找對應(yīng)的最優(yōu)匹配塊,得到運動矢量; 步驟二十二,通過得到的運動矢量計算全局運動矢量; 步驟二十三,在各運動矢量中減去全局運動矢量得到有全局運動矢量補償?shù)倪\動矢 量; 步驟二十四,根據(jù)全局運動矢量補償?shù)倪\動矢量的大小相應(yīng)地得到各個塊中各像素的 顯著性值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感興趣區(qū)域的HEVC碼率控制方法,其特征在于,所述步 驟三的計算式為如下式:其中I代表每一個像素點時域的顯著性,%:表示空域的顯著性,_,1:?,Il是權(quán)重系 數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感興趣區(qū)域的HEVC碼率控制方法,其特征在于,所述步 驟四包括以下步驟: 步驟四十一,在得到整幅圖像的顯著性圖礙以后,對于圖像中的每一個IXU,它的顯著 性使用下式確定:其中__是第i個IXU的顯著性大小,SF(1,irs、n)是第i個IXU內(nèi)坐標(biāo)為(m,n)的像素 點的顯著性值,M和N是當(dāng)前LCU對應(yīng)與顯著性圖中的塊的大??; 步驟四十二,得到當(dāng)前幀中所有LCU的響|1 了,對它們進行從大到小的排序,并選取四 分之一處的_3::作為閾值T; 步驟四十三,顯著性ws@大于T的LCU將被劃分為感興趣區(qū)域,顯著性Iili小于T的LCU將被劃分為非感興趣區(qū)域。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感興趣區(qū)域的HEVC碼率控制方法,其特征在于,所述步 驟五采用如下計算式:其中f,龜_和分別表示當(dāng)前幀、當(dāng)前幀的感興趣區(qū)域、當(dāng)前幀的非感興趣區(qū)域 的目標(biāo)比特數(shù),K是質(zhì)量調(diào)節(jié)因子。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感興趣區(qū)域的HEVC碼率控制方法,其特征在于,所述步 驟六采用如下計算式:其中和ILg分別表示感興趣區(qū)域和非感興趣區(qū)域剩余的比特數(shù),ill和分 別表示感興趣區(qū)域中第P個LCU的目標(biāo)比特數(shù)和非感興趣區(qū)域中第q個LCU的目標(biāo)比特數(shù), 和巧#分別代表在編碼當(dāng)前LCU時,感興趣區(qū)域和非感興趣區(qū)域區(qū)域中還剩余的待編 碼的IXU數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感興趣區(qū)域的HEVC碼率控制方法,其特征在于,所述步 驟七為了保持幀與幀之間質(zhì)量的一致性,應(yīng)該限定所得到的A和QP的取值范圍,計算式如 下式:其中X是感興趣區(qū)域或者是非感興趣區(qū)域,currPic和IastSameLevel分別表示當(dāng)前 幀或者上一個和當(dāng)前幀同等級的幀所對應(yīng)的系數(shù),R和議是用于調(diào)節(jié)的系數(shù); 在LCU層,A和QP應(yīng)該保證其所在的范圍為如下式:其中X是感興趣區(qū)域或者是非感興趣區(qū)域,currLCU和IastLCU分別表示當(dāng)前LCU和 上一個已編碼的LCU所對應(yīng)的系數(shù),R和是用于調(diào)節(jié)的系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于感興趣區(qū)域的HEVC碼率控制方法,其包括以下步驟:根據(jù)GBVS模型生成當(dāng)前幀的空域顯著性圖;通過運動矢量信息生成當(dāng)前幀的時域顯著性圖;使用基于一致歸一化的方法將時域和空域顯著性圖融合得到最終的顯著性圖;使用顯著性圖對當(dāng)前幀圖像進行區(qū)域劃分,劃分為感興趣區(qū)域和非感興趣區(qū)域;分別對感興趣區(qū)域和非感興趣區(qū)域進行比特分配;按照顯著性對當(dāng)前幀中各個LCU進行比特分配;根據(jù)分配的碼率計算???????????????????????????????????????????????和QP值并進行裁剪修正;利用最終得到的和QP值進行編碼。本發(fā)明能提高編碼視頻的主觀質(zhì)量,同時精確地控制輸出比特。
【IPC分類】H04N19/167, H04N19/146
【公開號】CN105049850
【申請?zhí)枴緾N201510130752
【發(fā)明人】沈禮權(quán), 胡乾乾, 趙振軍, 李飛飛, 張兆揚
【申請人】上海大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年3月24日