一种基于结构特征的HEVC码率控制方法与流程

本发明涉及视频编码领域，更具体地说，涉及一种基于结构特征的hevc码率控制方法。

背景技术：

在信息技术和互联网技术快速发展的今天，视频信息成为人们获取信息的主要载体。人们对视频质量的要求也越来越高，高清和超高清视频的需求领越来越大。这也直接导致需要传输和存储的视频数据量变得越来越大，给视频传输和存储技术带来了巨大挑战。

为了解决这一问题，iso-iec/mpeg和itu-t/vceg两大国际标准化组织成立了视频编码联合开发小组(jct-vc)，并于2013年提出了新一代高效视频编码标准hevc(highefficiencyvideocoding)。

新一代高效视频编码标准hevc的压缩效率比上一代国际视频编码标准h.264提高了一倍。然而hevc中采用的依然是基于统计失真的码率控制算法，其中量化参数qp由参考帧平均绝对误差(mad)决定，忽略了输入视频内容中人眼所关注的结构特征。

因此，现有技术的hevc传统率码率控制方法的感知编码性能还有很大提升空间。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种充分考虑输入视频内容中人眼感兴趣的结构特征，提高hevc编码器码率控制算法的感知性能的基于结构特征的hevc码率控制方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于结构特征的hevc码率控制方法，步骤如下：

1)提取视频的帧图像，计算帧图像的编码树单元的2×2区域降采集特征图；

2)基于各编码树单元的降采集特征图，计算当前各编码树单元的结构强度；

3)基于当前各编码树单元的结构强度，计算当前帧图像的结构强度；

4)基于各编码树单元的结构强度与当前帧图像的结构强度，计算各编码树单元的码率分配比重；

5)根据各编码树单元的码率分配比重计算各编码树单元的量化参数。

作为优选，步骤1)中，编码树单元的降采样特征图由每个不重叠的2×2的区域进行降采样获得。

作为优选，步骤2)中，编码树单元的结构强度通过如下公式获取：

其中，sti表示编码树单元的结构强度；i表示降采样特征图；m,n表示降采样特征图的宽高。

作为优选，步骤3)中，当前帧图像的结构强度通过如下公式获取：

其中，k表示编码树单元的数目。

作为优选，步骤4)中，编码树单元的码率分配比重通过如下公式获取：

其中，c1、c2表示稳定系数。

6、根据权利要求5所述的基于结构特征的hevc码率控制方法，其特征在于，步骤5)中，编码树单元的量化参数通过如下公式获取：

qpi＝4.2005×lnλi+13.7112；

其中，qp为量化参数，λi表示编码标准中的拉格朗日乘数，α、β为常数，t为当前帧目标比特数，m×n为编码树单元像素点的数目。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的方法对编码树单元首先进行降采样操作，不仅有效保留了原始图像的结构信息，还降低了后续结构特征强度的计算复杂度，避免引入额外计算复杂度；利用编码树单元降采样特征图的结构强度来表征编码树单元的结构强度，很好地反应该编码树单元的感知特性，准确引导目标码率分配，获得更符合人眼特性的编码视频。

附图说明

图1是本发明方法的主流程图

图2是本发明方法的降采样示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明为了解决现有技术存在的感知编码性能存在提升空间的不足，提供一种基于结构特征的hevc码率控制方法，如图1所示，步骤如下：

步骤1)提取原始视频的帧图像，计算帧图像的编码树单元的2×2区域降采集特征图；编码树单元的降采样特征图由每个不重叠的2×2的区域进行降采样获得。

步骤2)基于各编码树单元的降采集特征图，计算当前各编码树单元的结构强度；编码树单元的结构强度通过如下公式获取：

其中，sti表示编码树单元的结构强度；i表示降采样特征图；m,n表示降采样特征图的宽高。

步骤3)基于当前各编码树单元的结构强度，计算当前帧图像的结构强度；当前帧图像的结构强度通过如下公式获取：

其中，k表示编码树单元的数目。

步骤4)基于各编码树单元的结构强度与当前帧图像的结构强度，计算各编码树单元的码率分配比重；编码树单元的码率分配比重通过如下公式获取：

其中，c1、c2表示稳定系数，c1＝0.001、c2＝0.002。

步骤5)根据各编码树单元的码率分配比重计算各编码树单元的量化参数；编码树单元的量化参数通过如下公式获取：

qpi＝4.2005×lnλi+13.7112；

其中，qp为量化参数，λi表示编码标准中的拉格朗日乘数，α、β为常数，α＝3.2003，β＝-1.367，t为当前帧目标比特数，m×n为编码树单元像素点的数目。

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。