一種計(jì)算機(jī)控制視頻閃爍抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于多媒體編碼領(lǐng)域，具體設(shè)及一種計(jì)算機(jī)控制視頻閃爍抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理能力不斷提高，人們對(duì)現(xiàn)有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)提出了新的 要求，希望能夠提供高清、超高清分辨率視頻壓縮，W滿足新的家庭影院、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)字廣 播、移動(dòng)流媒體、便攜攝像和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。為此，JCT-VCCJointColkborative TeamonVideoCoding)于2013年1月正式發(fā)布了新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)肥VC化i曲 EfficiencyVideoCoding)。
[0003] 肥VC的目標(biāo)是在H. 264/AVChi曲profile的基礎(chǔ)上，通過采用更加靈活的四叉 樹編碼塊劃分、基于方向的帖內(nèi)預(yù)測(cè)與預(yù)測(cè)類型、自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)選擇機(jī)制等新技術(shù)， 在保證相同視頻圖像質(zhì)量的前提下，視頻流的碼率減少50%，即壓縮效率提高一倍。然而， 肥VC仍然采用和H. 264/AVC類似的編碼結(jié)構(gòu)，帖內(nèi)編碼帖（I帖）就成為影響重建視頻質(zhì)量 的關(guān)鍵因素之一。在視頻編碼過程中，為了容錯(cuò)、場(chǎng)景切換和隨機(jī)存取等需要，通常在編碼 視頻序列中周期性的插入I帖。但由于I帖的編碼效率遠(yuǎn)低于帖間編碼帖（P帖、B帖），當(dāng) 目標(biāo)碼率不足時(shí)，在編碼過程中如果不對(duì)I帖加W控制，就會(huì)導(dǎo)致重建后的I帖質(zhì)量低于相 鄰的P帖或B帖，在重建視頻播放過程中就會(huì)出現(xiàn)視頻"閃爍"現(xiàn)象，如圖1所示。圖1為 標(biāo)準(zhǔn)視頻測(cè)試序列Container編碼后的重建圖像，其中，第96帖和第98帖為P帖，第97帖 為I帖，由于I帖的編碼效率低，重建質(zhì)量差，導(dǎo)致和相鄰帖之間出現(xiàn)視頻主觀質(zhì)量不平滑， 在人們觀看時(shí)會(huì)感覺視頻不斷"閃爍"，嚴(yán)重影響視頻觀看質(zhì)量。
[0004] 視頻編碼中的碼率控制模塊根據(jù)給定的目標(biāo)碼率來計(jì)算QP值，而QP值直接影響 到視頻的重建質(zhì)量，在視頻編碼中起著重要作用。在肥VC的參考代碼HMlO. 0中，共提供了 兩種碼率控制參考模型，一種是基于像素的URQOJnifiedRate-如antization)模型，一種 是R-Iambda模型。URQ模型能夠?qū)Ψ蔞C中尺寸多變的編碼塊起到較好的控制效果，但是 在碼率分配階段，URQ模型并沒有對(duì)I帖加W區(qū)分，沒有考慮改善I帖的重建質(zhì)量。因此， 采用URQ模型編碼時(shí)，周期性插入I帖導(dǎo)致的視頻"閃爍"現(xiàn)象較為嚴(yán)重，該模型已逐漸被 R-Iambda模型取代。R-Iambda模型考慮了各類型帖不同的編碼效率，在為I帖分配目標(biāo)碼 率時(shí)，會(huì)根據(jù)I帖的bpp(bitsperpixel)值進(jìn)行調(diào)整，為I帖分配較多目標(biāo)碼率。調(diào)整方 式如表1所示，其中，Tcufpi。表示為I帖分配的目標(biāo)碼率。 陽(yáng)0化]表1R-Iambda碼率控制模型中I帖目標(biāo)碼率調(diào)整方法
[0007] 但是，運(yùn)種調(diào)整不夠靈活，不能隨著視頻內(nèi)容的變化而變化。經(jīng)過調(diào)整，雖然I帖 的重建視頻質(zhì)量得到了改善，但是由于I帖消耗的目標(biāo)碼率過多，容易造成其后的P帖/B 帖目標(biāo)碼率不足，影響其重建質(zhì)量。尤其是一個(gè)視頻序列的最后若干帖，重建質(zhì)量下降嚴(yán) 重，如圖2所示。圖2(a)和圖2(b)分別顯示了在歷10.O中，采用R-Iambda碼率控制模型編 碼標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試序列Container(352X288)和Boat(704X576)后的重建視頻客觀質(zhì)量（PSNR)， 兩個(gè)序列最后若干帖的重建質(zhì)量都出現(xiàn)了較大下降。但是，如果給I帖分配的目標(biāo)碼率不 足，由于I帖的編碼效率較低，在編碼完若干個(gè)CTU之后，目標(biāo)碼率就會(huì)消耗殆盡，如圖3所 示。后續(xù)CTU由于無法得到足夠的目標(biāo)碼率進(jìn)行編碼，其QP值會(huì)逐漸增大，造成CTU的重 建質(zhì)量嚴(yán)重下滑，影響對(duì)I帖的整體重建質(zhì)量。本發(fā)明從碼率控制的角度，通過優(yōu)化分配目 標(biāo)碼率，達(dá)到利用較少碼率平滑I帖和相鄰帖之間的主觀質(zhì)量，抑制視頻"閃爍"的目的，同 時(shí)，提高重建視頻的整體客觀質(zhì)量，避免出現(xiàn)視頻序列最后若干帖重建質(zhì)量下降的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[000引本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種計(jì)算機(jī)控制視頻閃爍抑制方法，明顯抑制重 建視頻"閃爍"現(xiàn)象，改善重建視頻觀看效果。
[0009] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的：
[0010] 一種計(jì)算機(jī)控制視頻閃爍抑制方法，其特征在于，該方法的步驟如下： W11] (1)、針對(duì)帖內(nèi)編碼帖，即I帖，預(yù)測(cè)當(dāng)前待編碼的編碼樹單元CTU的運(yùn)動(dòng)信息和復(fù) 雜度信息，W及當(dāng)前I帖的整帖復(fù)雜度信息，具體過程如下：
[0012] (11 )、獲得當(dāng)前待編碼CTU在前一帖對(duì)應(yīng)位置處的CTU在X方向的運(yùn)動(dòng)信息 MVxPrevwus和Y方向的運(yùn)動(dòng)信息MVyprevwus;
[001引 （12)、采用線性預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)當(dāng)前CTU的運(yùn)動(dòng)信息： W14]MVx=a?MVXPrevwus (1) W15]MVy=a.MV腳"。…； 似
[0016] 其中，MVx為當(dāng)前CTU的運(yùn)動(dòng)向量在水平方向狂軸分量）的分量，MVy為當(dāng)前CTU 的運(yùn)動(dòng)向量在垂直方向（y軸方向）的分量；
[0017] (蝴、獲得I帖之前一帖的整帖復(fù)雜度信息W及當(dāng)前待編碼CTU在 前一帖對(duì)應(yīng)位置處CTU的復(fù)雜度信息MADcDikcgtcdcTu;
[001引 （14)、采用線性預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)當(dāng)前CTU的復(fù)雜度信息MADcufCT。和當(dāng)前I帖的整帖 復(fù)雜度信息MADiMraFrame: WWMAD,,,cTU=b?MADeol IocatedCTU (4)
[0020] MADmtraFr細(xì)6= b ? MADpreviousFrame (5)
[OOW 似、根據(jù)當(dāng)前CTU的運(yùn)動(dòng)信息，提取I帖的全局運(yùn)動(dòng)信息，并判斷當(dāng)前CTU是否是 運(yùn)動(dòng)CTU。
[0022] (3)、針對(duì)非運(yùn)動(dòng)CTU，根據(jù)當(dāng)前CTU的復(fù)雜度信息MADcufCTU和I帖的復(fù)雜度信息 MADmtuF^e,將兩者進(jìn)行比較，如果MADcuwTU>MADiMuFume，則認(rèn)為當(dāng)前CTU為紋理復(fù)雜CTU， 否則為紋理平坦CTU。
[0023](4)、根據(jù)不同的CTU類型，為CTU優(yōu)化分配目標(biāo)碼率，并采用R-Iambda碼率控制 模型計(jì)算CTU的QP值。
[0024] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（2)具體包括如下步驟： 陽(yáng)0對(duì) （21)、分別統(tǒng)計(jì)各CTU的MVx和MVy,計(jì)算出現(xiàn)概率最大的MVx和MVy,將其作為水平 方向和垂直方向的全局運(yùn)動(dòng)向量MVey和MVey;
[0026] (22)、將各CTU的MVx和MVy與MVGx和MVGy進(jìn)行比較，如果一個(gè)CTU的運(yùn)動(dòng)向量滿 足公式（3)所示條件，則認(rèn)為運(yùn)個(gè)CTU是運(yùn)動(dòng)CTU:
[0027] (MVx<MVGx-OV(MVx>MVGx+OV(MVy<MVGy-OV(MVy>MVGy+O (3)。
[0028] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（4)具體包括如下步驟：
[0029](41)、計(jì)算當(dāng)前I帖的剩余目標(biāo)碼率；
[0030] 他）、當(dāng)剩余目標(biāo)碼率大于0時(shí)，根據(jù)CTU的運(yùn)動(dòng)向量值和I帖的運(yùn)動(dòng)向量值為運(yùn) 動(dòng)CTU分配目標(biāo)碼率，根據(jù)CTU的復(fù)雜度信息和I帖的復(fù)雜度信息，為非運(yùn)動(dòng)CTU分配目標(biāo) 碼率；
[0031](43)、當(dāng)剩余碼率小于等于0時(shí)，計(jì)算當(dāng)前已編碼CTU的實(shí)際編碼碼率均值，根據(jù) 該均值為當(dāng)前CTU分配目標(biāo)碼率。
[0032] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（42)中，為運(yùn)動(dòng)CTU分配目標(biāo)碼率的 具體方法為：
[0034] 其中，MVe,為當(dāng)前I帖的全局運(yùn)動(dòng)向量在水平方向（X軸方向）的分量，MV,為當(dāng)前 CTU的運(yùn)動(dòng)向量在水平方向（X軸方向）的分量，Ti為第i個(gè)I帖所分配的目標(biāo)碼率，Ttudedc? 為當(dāng)前I帖中已編碼CTU的實(shí)際編碼碼率之和，Nwt為第i個(gè)I帖中未編碼CTU的個(gè)數(shù)，MVy 為當(dāng)前CTU的運(yùn)動(dòng)向量在垂直方向（y軸方向）的分量，MV(；y為當(dāng)前I帖的全局運(yùn)動(dòng)向量在 垂直方向（y軸方向）的分量。
[0035] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（42)中，為紋理復(fù)雜CTU和紋理平坦 CTU分配目標(biāo)碼率的具體方法為：
[0037] 其中，魁〇1。,^。^。。。為當(dāng)前1帖的整帖圖像復(fù)雜度，魁0。。,。了。為當(dāng)前押1]的復(fù)雜度，1'1 為第i個(gè)I帖所分配的目標(biāo)碼率，1'。。4。4^。為當(dāng)前1帖中已編碼押11的實(shí)際編碼碼率之和， Nwt為第i個(gè)I帖中未編碼CTU的個(gè)數(shù)。
[0038] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（43)中，為運(yùn)動(dòng)CTU和紋理復(fù)雜CTU 分配目標(biāo)碼率的具體方法為：
W40] 其中，TiU)為第i個(gè)I帖中第j個(gè)CTU的目標(biāo)碼率，i和j均為正整數(shù)，TcDd^cT。為 當(dāng)前I帖中已編碼CTU的實(shí)際編碼碼率之和。
[0041] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（43)中，
[0042] 為紋理平坦CTU分配目標(biāo)碼率的具體方法為：
W44]Ti(j):第i個(gè)I帖中第j個(gè)CTU的目標(biāo)碼率，i和j均為正整數(shù)，TccdedCTU為當(dāng)前I帖中已編碼CTU的實(shí)際編碼碼率之和，歷當(dāng)前I帖的整帖圖像復(fù)雜度，MADtufCT。為 當(dāng)前CTU的復(fù)雜度。
[0045] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明首先將CTU的運(yùn)動(dòng)信息和 復(fù)雜度信息與當(dāng)前I帖的全局運(yùn)動(dòng)信息和復(fù)雜度信息進(jìn)行對(duì)比，判斷當(dāng)前CTU的類型（運(yùn) 動(dòng)CTU、紋理復(fù)雜CTU或紋理平坦CTU)，然后根據(jù)CTU的類型和I帖剩余目標(biāo)碼率為該CTU 優(yōu)化分配目標(biāo)碼率，利用R-Iambda模型計(jì)算該CTU的QP值，在碼率控制的角度實(shí)現(xiàn)視頻 "閃爍"抑制。本發(fā)明能夠在保證視頻編碼質(zhì)量的前提下，明顯抑制重建視頻"閃爍"現(xiàn)象， 改善重建視頻觀看效果。
【附圖說明】
[0046] 圖1為肥VC重建視頻"閃爍"示意圖。
[0047] 圖2為Container序列和Boat序列采用R-Iambda模型編解碼后的重建視頻客觀 質(zhì)量示意圖。
[0048] 圖3為I帖目標(biāo)碼率不足時(shí)每個(gè)CTU所分配的目標(biāo)碼率。
[0049] 圖4為基于R-Iambda碼率控制模型的肥VC重建視頻閃爍抑制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0050] 下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0051] 為了抑制肥VC重建視頻"閃爍"現(xiàn)象，改善重建視頻主觀視覺質(zhì)量，本發(fā)明提出一 種基于R-Iambda碼率控制模型的肥VC重建視頻閃爍抑制方法。該方法首先根據(jù)I帖中不 同區(qū)域產(chǎn)生"閃爍"現(xiàn)象的差異程度，對(duì)I帖的CTU進(jìn)行分類（運(yùn)動(dòng)CTU，紋理復(fù)雜CTU，紋 理平坦CTU)，然后對(duì)不同類型CTU采用不同的碼率優(yōu)化分配方法，利用R-Iambda碼率控制 模型計(jì)算CTU的QP值，平滑I帖和相鄰帖之間的主觀視覺質(zhì)量差異，在抑審Ij"閃爍"現(xiàn)象的 同時(shí)，提高重建視頻的整體主客觀質(zhì)量。
[0052] 新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)肥VC雖然引入了更加靈活的四叉樹編碼塊劃分、基于方向 的帖內(nèi)預(yù)測(cè)與預(yù)測(cè)類型等利于帖內(nèi)編碼的新技術(shù)，但仍然采用和H. 264/AVC類似的編碼結(jié) 構(gòu)，I帖的編碼效率仍大大低于P帖和B帖，對(duì)于需要周期性插入I帖的視頻應(yīng)用來說，I帖 的重建質(zhì)量是影響視頻整體主客觀質(zhì)量的一個(gè)重要因素。
[0053] 本發(fā)明從碼率控制的角度出發(fā)，通過分析目前肥VC參考代碼中采用的R-Iambda 模型在目標(biāo)碼率分配方面的不足，提出新的基于CTU類型的目標(biāo)碼率優(yōu)化分配方法，達(dá)到 抑制"閃爍"的目的。本發(fā)明詳細(xì)流程如圖4所示。
[0054] 在介紹【具體實(shí)施方式】前，首