一種多視點視頻編碼碼率控制方法

2023-10-21 07:20:32

專利名稱：一種多視點視頻編碼碼率控制方法
技術領域：
本發明涉及視頻編碼技術領域，尤其涉及一種針對多視點視頻編碼中分層B幀預測結構的碼率控制方法。
背景技術：
多視點視頻(MVV)從多個視點對同一個視頻場景進行採集，使觀察者能夠體驗到更加真實和自然的視頻場景。MVV在3D電視(3DTV)、自由視點視頻(FVV)以及自由視點電視(FTV)中有著廣泛的應用。MVV數據量大，在實際應用中為了便於存儲和傳輸要對多視點視頻進行壓縮，為此產生了多視點視頻編碼(MVC)技術。聯合視頻專家組(JVT)開展了 MVC標準的研究，並發布了聯合多視點視頻編碼模 型(JMVC)參考軟體，為MVC的研究帶來了方便。基於MVV存在的時間和空間冗餘，研究者提出一種基於分層B幀的時間/空間的混合預測結構，這種結構被MVC標準所採用。MVC為MVV的存儲帶來了很大的方便，但MVC還存在許多亟待解決的問題，碼率控制就是其中一個關鍵問題，碼率控制的目的是在有限的帶寬下獲得高質量的視頻。現有技術中存在很多關於視頻編碼的碼率控制方案，依次包括MPEG-2的TM5算法、MPEG-4的TM8算法和H. 263的TMN8算法，以及近幾年發展的被H. 264/AVC的JM編碼軟體採納的JVT-G012算法。但是上述方案不能直接應用到被MVC採納的分層B幀預測結構中，並且JMVC編碼軟體沒有提出一個有效的碼率控制機制，每個時間層上的幀都用固定的量化參數(QP)值進行編碼，所以研究多視點視頻的碼率控制算法十分必要。

發明內容
本發明提供了一種多視點視頻編碼碼率控制方法，解決了原有JVT-G012中碼率控制算法不適用於分層B幀預測結構的問題，更加準確的實現了 MVC幀層碼率控制，詳見下文描述一種多視點視頻編碼碼率控制方法，所述方法包括以下步驟( I)基於MVC編碼器結構，依據視頻幀的位置和類型，選擇採用固定量化參數或通過計算幀複雜度計算分配給當前幀的目標比特；(2)通過基於層間比例關係的頭比特預測模型預測當前幀頭比特；(3)通過MAD預測模型預測當前幀MAD ；(4)根據二次率失真模型、當前幀頭比特和當前幀MAD計算當前要編碼幀的QP值；(5)通過當前要編碼幀的QP值對視頻序列進行編碼。所述基於層間比例關係的頭比特預測模型具體為hKs = Σ hKP
pe{Dfs}
^=-f2-
Σ\
I其中〃*^為第ke時間層已經編碼幀所產生的總頭比特數為第ke時間層顯示順序標號為P的幀所產生的比特數；{Dis}為所有顯示順序標號所組成的集合；H。為當前要編碼幀預測的頭比特數；k。為當前編碼幀所處的時間層標號丸為已經編碼的時間層為第 K時間層中已經編碼的幀的數目Pu,,為時間層間頭比特的比例關係丸大表示當前編碼幀所處的時間層k。與已經編碼的時間層ke之間的差值，初始值％ (kc-ke-n = O)為I。所述雙向MAD預測模型具體為MADc=C1MADpl+C2MADp2+C3MADpl和MADp2分別為已編碼的前向預測參考幀Fpl和後向預測參考幀Fp2的MAD值，
I y'luim. I -^Bam MADp=-- ￡ ￡ MiDpb(HJj)ii, jj為宏塊的橫縱坐標；X。。和Y。。為當前幀中水平方向和垂直方向上像素的個數；Xrai和y 為當前幀中水平方向和垂直方向上宏塊的個數，MADpb(ii, jj)表示位置為
(ii, jj)宏塊的 MAD 值，計算公式如下:MADpb(ii,jp = j^X<i.j)-I』。(i』j)\
i=0 =0i，j表示宏塊的橫縱坐標；Ip(i，j)表示位置坐標為i，j的已編碼宏塊像素值；Γ p(i，j)為預測像素值KrC2和C3為參數通過線性回歸模型進行更新；Fpl和Fp2的MAD值表示成矩陣Mp ;當前要編碼幀F。的MAD值表示成矩陣M。；線性回歸更新過程如下MpC=Mc
Ci —
C= C,
.3 -
O所述基於MVC編碼器結構，依據視頻幀的位置和類型，選擇採用固定量化參數或通過計算幀複雜度計算分配給當前幀的目標比特具體為I)判斷當前視頻幀是否是視頻序列的第一個G0P，如果是，固定量化參數QP ;如果否，執行步驟2);2)判斷當前視頻幀是否為I、P幀或第一個時間層上的B幀，如果是，固定量化參數QP;如果否，執行步驟3);3)判斷是否屬於第二個GOP第二個時間層的第一個B幀，如果是，根據第一個GOP中各幀編碼結果計算分層B幀預測結構中各幀複雜度及分配給當前幀的目標比特；如果否，根據已經獲得的各幀複雜度計算分配給當前幀的目標比特；幀複雜度計算公式如下
權利要求
1.一種多視點視頻編碼碼率控制方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟 (1)基於MVC編碼器結構，依據視頻幀的位置和類型，選擇採用固定量化參數或通過計算幀複雜度計算分配給當前幀的目標比特； (2)通過基於層間比例關係的頭比特預測模型預測當前幀頭比特； (3)通過雙向MAD預測模型預測當前幀MAD； (4)根據二次率失真模型、當前幀頭比特和當前幀MAD計算當前要編碼幀的QP值； (5)通過當前要編碼幀的QP值對視頻序列進行編碼。
2.根據權利要求I所述的一種多視點視頻編碼碼率控制方法，其特徵在於，所述基於層間比例關係的頭比特預測模型具體為
3.根據權利要求I所述的一種多視點視頻編碼碼率控制方法，其特徵在於，所述雙向MAD預測模型具體為MADc=C1MADp1+C2MADp2+C3 MADpl和MADp2分別為已編碼的前向預測參考幀Fpl和後向預測參考幀Fp2的MD值，
4.根據權利要求I所述的一種多視點視頻編碼碼率控制方法，其特徵在於，所述基於MVC編碼器結構，依據視頻幀的位置和類型，選擇採用固定量化參數或通過計算幀複雜度計算分配給當前幀的目標比特具體為 1)判斷當前視頻幀是否是視頻序列的第一個GOP，如果是，固定量化參數QP;如果否，執行步驟2)； 2)判斷當前視頻幀是否為I、P幀或第一個時間層上的B幀，如果是，固定量化參數QP；如果否，執行步驟3); 3)判斷是否屬於第二個GOP第二個時間層的第一個B幀，如果是，根據第一個GOP中各幀編碼結果計算分層B幀預測結構中各幀複雜度及分配給當前幀的目標比特；如果否，根據已經獲得的各幀複雜度計算分配給當前幀的目標比特； 幀複雜度計算公式如下
全文摘要
本發明公開了一種多視點視頻編碼碼率控制方法，涉及視頻編碼技術領域，所述方法包括以下步驟基於MVC編碼器結構，依據視頻幀的位置和類型，選擇採用固定量化參數或通過計算幀複雜度計算分配給當前幀的目標比特；通過基於層間比例關係的頭比特預測模型預測當前幀頭比特；通過雙向MAD預測模型預測當前幀MAD；根據二次率失真模型、當前幀頭比特和當前幀MAD計算當前要編碼幀的QP值；通過當前要編碼幀的QP值對視頻序列進行編碼。通過基於層間比例關係的頭比特預測模型和/或雙向MAD預測模型實現了更準確的碼率控制，減少了比特率誤差；並且通過實驗驗證了本方法的可行性。
文檔編號H04N7/32GK102892004SQ20121039260
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者雷建軍, 馮坤, 侯春萍, 吳媺民, 李帥, 李貞貞 申請人:天津大學