一種基於邊信息精化的分布式視頻編碼及解碼方法
2023-04-25 14:32:46 1
專利名稱：一種基於邊信息精化的分布式視頻編碼及解碼方法
技術領域：
本發明屬於無線視頻傳感器網絡領域，尤其是一種基於邊信息精化的分布式視頻編碼及解碼方法。
背景技術：
分布式視頻編碼(Distributed Video Coding, DVC)是一種全新的視頻編碼模式，它基於Skpian-Wolf^n Wyner-Ziv多信源信息編碼理論，採用幀內編碼加幀間解碼，將計算複雜度從編碼端轉移到解碼端，具有編碼器複雜度低、編碼端耗電量低、容錯性好等特點。使其特別適合於一些計算能力、內存容量、耗電量都受限的無線視頻終端(如無線視頻監控系統、視頻傳感器網絡等)，並隨著這些新視頻應用的成長在近幾年快速發展起來。近年來越來越多的學者、組織已經開始對DVC進行深入研究，並建立了相應的DVC 應用系統。典型的DVC模型包括斯坦福模型和伯克利模型。其中視頻序列通常被分成關鍵幀和WZ幀。在此基礎上，現廣泛研究的兩種方法分別為基於像素域編碼和基於變換域編碼，其區別在於對WZ幀的預處理和後處理上，基於變換域編碼相對於基於像素域編碼需要對視頻圖像進行離散餘弦變換(Discrete Cosine Transform, DCT)或離散小波變換 (Discrete Wavelet Transform,DffT)及其反變換，相應地編碼器能利用視頻圖像的空間統計相關性，因此其率失真性能優於基於像素域編碼，但編碼複雜度有所增加。此外，由於DWT 還可以克服DCT塊變換帶來的塊效應，同時取得更好的圖像編碼性能。在DVC系統中，編碼器的編碼效率很大程度取決於邊信息的重建質量。邊信息重建質量越高，解碼端成功解碼所需要的奇偶校驗比特就越少，編碼器的壓縮效率也就越高。 通常對連續的關鍵幀進行運動補償時域內插來得到邊信息，但是，運動補償時域內插中的運動矢量並非常常與實際物體的運動相一致，因此邊信息的重建質量就不夠理想。針對此問題，Klomp, S.和Vatis，Y.提出了一種使用運動補償的亞像素精度的邊信息生成技術， Liu Rongke等提出一種基於分級運動估計的邊信息生成算法。然而，這些技術中並沒有考慮已解碼的WZ幀，實際上解碼的WZ幀包含有比參考幀更多的附加信息。綜上所述，現有的分布式視頻編碼方法存在邊信息質量差的問題且率失真性能低的問題。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提出一種能夠提高邊信息質量和率失真性能的基於邊信息精化的分布式視頻編碼及解碼方法。本發明解決其技術問題是採取以下技術方案實現的—種基於邊信息精化的分布式視頻編碼方法，包括小波變換、格雷碼編碼及LDPC 編碼步驟，還包括在小波變換前對WZ幀進行分類編碼步驟，其具體處理方法為(1)計算當前宏塊的絕對誤差和SAD值和所有周圍塊的絕對誤差和SADn值；(2)根據周圍塊的絕對誤差和SADn對信源進行分類如果SADn值小於設定的閾值，則認為當前塊與邊信息中相應位置的塊相關性強，定義此塊為skip模式，如果SADn值大於設定的閾值，則認為當前塊與邊信息中相應位置的塊相關性弱，則當前塊定義為幀間模式。而且，所述的當前宏塊的絕對誤差和SAD值採用如下公式計算
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權利要求
1.一種基於邊信息精化的分布式視頻編碼方法，包括小波變換、格雷碼編碼及LDPC編碼步驟，其特徵在於還包括在小波變換前對WZ幀進行分類編碼步驟，其具體處理方法為(1)計算當前宏塊的絕對誤差和SAD值和所有周圍塊的絕對誤差和SADn值；(2)根據周圍塊的絕對誤差和SAD1^f信源進行分類如果SADn值小於設定的閾值，則認為當前塊與邊信息中相應位置的塊相關性強，定義此塊為skip模式，如果SADn值大於設定的閾值，則認為當前塊與邊信息中相應位置的塊相關性弱，則當前塊定義為幀間模式。
2.根據權利要求1所述的一種基於邊信息精化的分布式視頻編碼方法，其特徵在於 所述的當前宏塊的絕對誤差和SAD值採用如下公式計算
3.根據權利要求2所述的一種基於邊信息精化的分布式視頻編碼方法，其特徵在於 所述的幀間模式塊被更進一步分類，如果B和Bm之間高頻係數的SADn低於設定的閾值，則認為解碼端的估計值足夠精確而捨棄高頻係數，否則將它們編碼後送到解碼端。
4.一種基於邊信息精化的分布式視頻解碼，包括LDPC解碼、格雷碼解碼、小波反變換和重構步驟，其特徵在於在重構後還包括邊信息精化處理步驟，其具體處理方法為(1)採用運動補償加權內插方法得到初始邊信息；(2)使用部分解碼WZ幀的運動補償精化更新邊信息；(3)將精化後的邊信息送入解碼器進行解碼得到運動補償精化的重建幀。
5.根據權利要求4所述的一種基於邊信息精化的分布式視頻解碼，其特徵在於所述的運動補償加權內插方法包括如下步驟(1)在關鍵幀x』2i+2中搜索與前一幀x』2i中的宏塊S2i相匹配的宏塊，得到相應的運動矢量MVf ；(2)以X』2i中的宏塊S2i為參考，用MVf/2得到內插塊B11,以X』 2i+2中的宏塊為參考，用-MVf/2得到內插塊B12;(3)在關鍵幀X』2i中搜索與後一幀X』2i+2中的宏塊相匹配的宏塊S2i，得到相應的運動矢量MVb ；以X』 2i+2中的宏塊為參考，用MVb/2得到內插塊化」以X』 2i中的宏塊S2i 為參考，用_MVb/2得到內插塊B22，從而得到運動補償後的初始邊信息
6.根據權利要求4所述的一種基於邊信息精化的分布式視頻解碼，其特徵在於所述的使用部分解碼WZ幀的運動補償精化更新邊信息方法包括如下步驟(1)在前一幀X』 2i中尋找部分解碼的WZ幀WA的匹配塊，得出前向運動補償幀4，在後一幀X』 2i+2中尋找WZd的匹配塊，得出後向運動補償幀4 ；(2)按照下式計算WZd與ZF,Zb的殘差 Rf (x, y) = Zf (χ，y)-WZd (χ, y)Rb (x, y) = Zb (χ, y)-WZd (χ, y)(3)根據殘差大小，按照下式計算加權係數P:jj _ 6-rf (^yf γ _ e-RB(x,y)2UP =-u+ v(4)按照下式計算得到運動補償精化後的邊信息 Y = pZF+(l-p)&。
全文摘要
本發明公開了一種基於邊信息精化的分布式視頻編碼及解碼方法，編碼方法包括小波變換、格雷碼編碼及LDPC編碼步驟，其技術特點是還包括在小波變換前對WZ幀進行分類編碼步驟，解碼方法包括LDPC解碼、格雷碼解碼、小波反變換和重構步驟，其技術特點是在重構後還包括邊信息精化處理步驟，即採用運動補償加權內插方法得到初始邊信息，使用部分解碼WZ幀的運動補償精化更新邊信息；將精化後的邊信息送入解碼器進行解碼得到運補償精化的重建幀。本發明設計合理，在編碼端對WZ幀進行分類編碼，在解碼端採用運動補償加權內插和部分解碼的WZ幀來提高邊信息的質量，進而提高重建幀的性能，在保持較低編碼複雜度的情況下，提高了分布式視頻編碼的率失真性能。
文檔編號H04N7/26GK102256133SQ20111024761
公開日2011年11月23日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者葉鋒, 張鑫明, 楊波, 邸金紅, 門愛東 申請人:北京郵電大學