一種基于失真測(cè)量的hevc碼率控制模型參數(shù)更新算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及視頻編碼碼率控制技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于失真測(cè)量的肥VC 碼率控制模型參數(shù)更新算法，該算法符合H. 265/MPEG-H肥V"Hi曲Efficien巧Video Coding)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在視頻編碼與傳輸應(yīng)用中，新一代高性能視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H. 265/MPEG-HHEVC(化曲 EfficiencyVideoCoding)由ISO-IEC/MPEG和ITU-T/VCEG兩大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織成立的視 頻編碼聯(lián)合開發(fā)小組（JCT-VC)開發(fā)，與H. 264/AVC相比，在相同的視覺質(zhì)量下，肥VC能使 比特率降低一半。
[0003] 作為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，肥VC仍然屬于預(yù)測(cè)加變換的混合編碼框架，它也包含 了帖內(nèi)預(yù)測(cè)、帖間預(yù)測(cè)、正交變換、量化、濾波、滴編碼等編碼模塊，但在各個(gè)編碼環(huán)節(jié)都進(jìn) 行了細(xì)致的優(yōu)化與改進(jìn)，肥VC標(biāo)準(zhǔn)編碼方法如附圖1所示。
[0004] 在視頻編碼碼率控制算法中，率失真R-D(Rate-Distodion)性能是需要考慮的 問題。一個(gè)良好的碼率控制算法可W在精確達(dá)到目標(biāo)碼率的同時(shí)達(dá)到盡量小的編碼失真。 碼率控制問題可W被轉(zhuǎn)化成如公式（1)所示的率失真優(yōu)化問題。
[0005] 公式（1)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于失真測(cè)量的HEVC碼率控制模型參數(shù)更新算法，其特征在于：本算法使用視 頻編碼失真迭代計(jì)算碼率控制模型的參數(shù)，具體如下； 當(dāng)HEVC編碼算法使用雙曲線模型描述R-D碼率失真模型時(shí)，描述如公式（2)所示； 公式⑵：D (R) = CR-k; 其中D表示經(jīng)過壓縮編碼后的視頻失真；R表示壓縮后的碼率，C和K是和視頻序列特 性相關(guān)的模型參數(shù)； 設(shè)參數(shù)α以公式（200) : a = CK描述； 設(shè)參數(shù)β以公式（201) : β =- K 一 1描述； 則在HEVC編碼算法的碼率控制中，碼率R和編碼使用的拉格朗日乘子λ間關(guān)系如公 式⑷表示如下； 公式（4)
; 本算法使用視頻編碼失真以最小均方誤差LMS方法迭代計(jì)算碼率控制模型的α參數(shù) 和β參數(shù)，設(shè)C參數(shù)和K參數(shù)在進(jìn)行一次迭代所使用的迭代步長(zhǎng)分別為\和δ κ，目標(biāo)碼 率為R; 迭代所用公式為； 公式（18) :Cnew= C 〇ldX [1- δ CX (InDreal-InDold)]; 公式（19) :Knew= K 〇ld+ δ KX [ (InDreal-InDold) X InRreJ ; 公式（20) : a new= CnewXKnew; 公式（21) : βη"= -Knew-I ; 其中〇_為迭代更新后的α參數(shù)，β Mw為迭代更新后的β參數(shù)，Cmw為迭代更新后 的C參數(shù)，Knrat為迭代更新后的K參數(shù)，D。1(1為基于目標(biāo)碼率R以及原參數(shù)所估計(jì)的視頻失 真，D Mal為編碼后的實(shí)際視頻失真，R Mal表示壓縮編碼后的實(shí)際碼率，δ δ κ分別為利用 最小均方誤差LMS方法進(jìn)行一次迭代所使用的迭代步長(zhǎng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于失真測(cè)量的HEVC碼率控制模型參數(shù)更新算法，其特 征在于：所用公式（18)、公式（19)、公式（20)、公式（21)的推導(dǎo)迭代步驟依次包括如下步 驟； Α、以(；1(1和K。1(1為參數(shù)進(jìn)行視頻壓縮編碼，在目標(biāo)碼率R下的重構(gòu)視頻失真預(yù)期值為； 公式⑶..Dohl =CmET^ ·， Β、編碼后重構(gòu)視頻的實(shí)際碼率為Rreal，實(shí)際失真為Dreal，其關(guān)系為； 公式（10) :Dreal= CRrearK; C、 對(duì)公式（10)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算，設(shè)In(C) = C'，得結(jié)果為； 公式（11) :In (Dreal) = In(C)-KIn(Rreal) = C'-KIn(Rreal); D、 實(shí)際的編碼失真和估計(jì)得到的編碼失真之間的平方誤差以公式描述如下； 公式（12) :e2= (InDreal-InDtjld)2; 公式（13:
公式（14:
E、利用最小均方誤差的LMS方法進(jìn)行一次迭代，以\為一次迭代所使用的迭代步長(zhǎng)； Cin =Crhl -S^l(InDmil-InDoll) 根據(jù)公式（13)得公式（15) : ^ ^ f ]τ : τ :、; =(-久 x ("U"A,/,/) 根據(jù)公式（15)得公式（16) :InCnew= InCtjld-ScX (InDreal-InDtjld); 進(jìn)一步可得公式（17) fne^CddXexpli-ScX (InDreal-InDtjld)]; 對(duì)公式（17)泰勒展開并且忽略高階項(xiàng)，得到公式（18); 公式（18) :Cnew= C 〇ldX [1- δ CX (InDreal-InDold)]; 以S -次迭代所使用的迭代步長(zhǎng)，根據(jù)最小均方誤差方法和公式（14)得到公式 ^ncu- ^ ^oid ~f>'x [_2(//7/>,,"/ - InDold ) X InRinll ] (19). =Kolj + δκ X WnDivili - ZnDolil) x InRreai ] G、如公式（200)、公式（201)可推導(dǎo)得參數(shù)αη"和β nOT的計(jì)算公式（20)和公式（21); 公式（20) : a new= CnewXKnew; 公式（21) :0new=-Knew-I。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于失真測(cè)量的HEVC碼率控制模型參數(shù)更新算法，本算法使用最小均方誤差LMS方法迭代計(jì)算碼率控制模型的α參數(shù)和β參數(shù)，設(shè)D表示經(jīng)過壓縮編碼后的視頻失真；R表示壓縮后的碼率，C和K是和視頻序列特性相關(guān)的模型參數(shù)；C參數(shù)和K參數(shù)在進(jìn)行一次迭代所使用的迭代步長(zhǎng)分別為δC和δK，目標(biāo)碼率為R。R-D碼率失真模型以公式描述為：D(R)＝CR-K，碼率控制中，碼率R和編碼使用的拉格朗日乘子λ間關(guān)系表示為：迭代所用公式為：Cnew＝Cold×[1-δC×(InDreal-InDold)]Knew＝Kold+δK×[(InDreal-InDold)×InRreal]αnew＝Cnew×Knewβnew＝-Knew-1本發(fā)明根據(jù)編碼前后的視頻特征進(jìn)行迭代，通過對(duì)失真量的精確測(cè)量，來精確更新HEVC碼率控制模型參數(shù)，從而獲得更精確的碼率控制效果。
【IPC分類】H04N19-147, H04N19-149, H04N19-61
【公開號(hào)】CN104767999
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510191967
【發(fā)明人】鄭明魁, 蘇凱雄, 楊秀芝, 葉宇煌, 黃博
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日