隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及多媒體信息技術(shù)的快速發(fā)展,人們對于視頻質(zhì)量的要求越來越高,給視頻編碼技術(shù)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。新一代高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(High Efficiency Video Coding,HEVC)便應(yīng)運而生。與上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC相比較,HEVC的壓縮效率提高了一倍。然而,HEVC的許多新技術(shù)仍然是利用視頻信號的統(tǒng)計相關(guān)性來去除空間及時間冗余,以達(dá)到高效壓縮的目的�？紤]到通常人眼是視頻的最終接收者,研究者們從人類視覺系統(tǒng)(Human Visual System,HVS)特性出發(fā),深入挖掘視頻的視覺冗余來進(jìn)一步提升視頻編碼效率。其中,恰可覺察失真模型(Just Noticeable Difference Model,JND Model)對圖像/視頻中的視覺冗余有較為準(zhǔn)確地量化估計。該模型通過模擬人類視覺系統(tǒng)的感知特性,得到人眼的最低視覺門限閾值,當(dāng)變化值低于閾值時,人眼將無法覺察出該變化。因而,一個有效的JND模型能較為準(zhǔn)確地估計出視覺冗余,且可應(yīng)用于視頻編碼,以提高視頻感知編碼效率。為此,本文圍繞提出更為可靠的JND模型以及其在HEVC感知視頻編碼的應(yīng)用來展開研究工作,具體如下:1、大多數(shù)像素域JND模型過高地估計有序紋理區(qū)域的視覺掩蔽效果,忽略了人類視覺系統(tǒng)的視覺注意特性,對視覺冗余的估計不夠準(zhǔn)確。因此,本文提出了一種基于視覺注意的像素域JND模型。首先,利用相對總變差模型(Relative Total Variation Model,RTV Model)和模式復(fù)雜度將圖像分解為結(jié)構(gòu)圖、有序紋理圖以及無序紋理圖,分別計算出它們的空間對比度,得到初始的對比度掩蔽模型(Contrast Masking Model,CM Model)。其次,考慮到圖像的顯著性模型與人眼視覺注意特性緊密相關(guān),利用顯著性調(diào)整因子來自適應(yīng)調(diào)整對比度掩蔽估計。最后結(jié)合亮度自適應(yīng)(Luminance Adaptation,LA)對JND進(jìn)行建模。實驗結(jié)果表明,本文所提的基于視覺注意的像素域JND模型對視覺冗余的估計較為準(zhǔn)確。2、考慮到不同紋理復(fù)雜度的圖像塊可能帶來不同的對比度掩蔽效應(yīng),而DCT塊的能量能很好表征圖像塊的紋理復(fù)雜度。因此,本文提出一種基于塊能量的DCT域JND模型。首先,在傳統(tǒng)塊類型劃分方案的基礎(chǔ)上,依據(jù)塊能量的大小對紋理塊進(jìn)一步劃分,得到不同塊類型對對比度掩蔽效應(yīng)的影響程度。然后,依據(jù)不同塊類型帶來的影響程度,得到基于塊能量的對比度掩蔽模型。最后結(jié)合亮度自適應(yīng)和空間對比敏感度函數(shù)(Contrast Sensitivity Function,CSF)對JND進(jìn)行建模。實驗結(jié)果表明,本文所提的基于塊能量的DCT域JND模型更加有效。3、通過深入分析發(fā)現(xiàn):HEVC不同的幀內(nèi)預(yù)測方式與像素域JND模型相結(jié)合可以更準(zhǔn)確估計視覺冗余信息從而更有效提高HEVC編碼效率。為此,本文提出了一種基于方向性JND模型的HEVC幀內(nèi)感知視頻編碼優(yōu)化算法。所提方法首先依據(jù)梯度值與角度預(yù)測方式的角度方向關(guān)系,得到基于方向性的JND模型。接著利用該方向性JND模型來判定HEVC編碼器當(dāng)前最大編碼單元(Largest Coding Unit,LCU)的視覺冗余度。最后結(jié)合簡化韋伯比擬合函數(shù)來自適應(yīng)調(diào)節(jié)拉格朗日乘子,實現(xiàn)根據(jù)視覺冗余度調(diào)節(jié)率失真優(yōu)化過程。實驗結(jié)果表明所提方法能夠在保持視頻感知質(zhì)量的前提下,有效地降低編碼碼率。綜上所述,本文所提的JND模型對視覺冗余的估計更為準(zhǔn)確,同時JND模型在HEVC中的應(yīng)用也提高了視頻感知編碼效率。本文的研究成果對于促進(jìn)感知圖像/視頻編碼技術(shù)的發(fā)展具有一定的研究意義和價值。
【學(xué)位單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN919.81
【部分圖文】：

人類視覺系統(tǒng)的生理學(xué)構(gòu)造

對比敏感度函數(shù)示意圖

掩蔽效應(yīng)示意圖

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本文編號：2823815