基于視覺感知特性的HEVC CTU層碼率控制算法研究
發(fā)布時間：2021-06-03 17:30
高效視頻編碼（High Efficiency Video Coding,HEVC）是編碼標準H.264/AVC的繼承與發(fā)展,由于HEVC幾乎在各個模塊都添加或引進了新的編碼技術,所以它可以在保持視頻編碼質量良好的情況下進一步地提高視頻編碼效率。這些具有新的編碼技術的模塊的效率累加使得HEVC編碼性能有大幅度的提高。在相近的壓縮質量的情況下,HEVC可以節(jié)省約50%的碼率,然而HEVC標準壓縮視頻的時候主要考慮的是時間冗余和空間冗余而忽略了大量的視覺冗余。本文通過融合時域和空域顯著性信息獲得最終的顯著度圖,并將其應用在基于視覺的感知編碼。本文研究的工作內容包括以下幾個方面:（1）提出了一種結合空域顯著性特征和時域顯著性特征為最終顯著度圖的方案,根據(jù)顯著度圖中每個像素點的灰度值計算得到每個最大編碼樹單元的顯著性權重值,然后根據(jù)顯著性權重值調節(jié)CTU層的量化參數(shù),使在顯著區(qū)域的CTU的量化參數(shù)（Quantization Parameter,QP）減小,失真更小而背景等非顯著區(qū)域CTU的QP相對應的增加使得整幀在比特一定的情況下主觀質量有所提高。本文采用顯著性加權峰值信噪比（Saliency ...
【文章來源】：南京郵電大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
HEVC幀內角度預測模式
(a) 輸入圖像 (b) 空域顯著度圖 (c) 時域顯著度圖 (d) 最終的顯著度圖圖 3.3 空域顯著度圖、時域顯著度圖與最終空時結合的顯著度圖基于視頻顯著性的 QP 調整方法在本小節(jié)，本章 3.1 小結所得的顯著度模型將被用于 CTU 層 QP 的調整。在視頻編碼標準中，量化雖然不可避免的帶來不可逆的失真，但是它可以在盡量不降低視頻視覺效果的條件下降低編碼所消耗的比特[54-55]，量化參數(shù) QP 在量化以及反量化的過程中都決定著量化器的編碼壓縮率和圖像重建的質量。在編碼器中，QP 能夠影響幀間編碼模式的選擇，當 QP 增大時，采用 Skip 模式進行編碼的編碼單元就會增多，運動矢量場會越來越稀疏，并且殘差系數(shù)為 0 的數(shù)目也越來越多，消耗的比特也會減少。目前也有很多基于顯著區(qū)域的 QP 調整的研究，Hadizadeh 等人[56]利用 IKN 顯著模型把視頻序列中的顯著區(qū)域提取出來，然后將視頻序列中當前編碼幀分為兩部分：視覺感興趣區(qū)域和非視覺感興趣區(qū)域，最后調節(jié)這些區(qū)域的QP。雖然編碼性能有一定的提高，但是這種方案沒有考慮到視頻序列的時域信息。在 Yiming
(a) 輸入圖像 (b) 空時域融合顯著度圖圖 3.4 BasketballPass 序列第 43 幀上圖是 BasketballPass 序列第 43 幀的原圖和結合了時域和空域信息的顯著度圖，該序列的分辨率為 416×240，設置 CTU 的尺寸為 64×64，可以計算出一幀中 CTU 的數(shù)目為 28 個。紅色線框表示對圖像進行了以 CTU 為單位的劃分，即上圖中每個方形代表一個 CTU。根據(jù)原圖可以看出兩個人是圖片中的顯著區(qū)域，其余非顯著區(qū)域為背景區(qū)域，因此背景區(qū)域的CTU的 QP 應設置較大來節(jié)省碼率，而包含人形的一些 CTU 的 QP 應設置相對較小以使得顯著區(qū)域圖像細節(jié)信息更好的保存。本章在全 I 幀編碼模式下使用空域顯著度圖來指導 CTU 層的 QP 調整，而在低延時 P 幀編碼模式下使用有運動信息的空時結合顯著度圖。兩種編碼模式都是在不開啟碼率控制的情況下進行編碼的，由于 CTU 是 Z 形掃描逐個進行編碼，如果開啟碼率控制，則會存在 CTU相互之間的影響，例如：顯著性相同且都比較高的相鄰 CTU，前面的 CTU 根據(jù)顯著性權重值減小量化參數(shù)編碼完之后會使得當前幀剩余比特減少，導致后面的 CTU 本身的 QP 值增大，
【參考文獻】：
期刊論文
[1]融合視覺感知特性的HDR視頻編碼率失真優(yōu)化算法[J]. 楊桐,郁梅,姜浩,蔣剛毅. 光電工程. 2018(01)
[2]面向HEVC的時空域感知量化[J]. 彭宗舉,鄒文輝,陳芬,費馬燕. 西華師范大學學報(自然科學版). 2016(01)
[3]基于SSIM的HEVC幀內編碼率失真優(yōu)化[J]. 朱天之,郁梅,蔣剛毅,陳芬,邵楓,彭宗舉. 光電子·激光. 2014(12)
[4]新一代視頻編碼標準——HEVC[J]. 朱秀昌,李欣,陳杰. 南京郵電大學學報(自然科學版). 2013(03)
[5]基于H.264感興趣區(qū)域平穩(wěn)視頻主觀質量的碼率控制[J]. 路羊,李航,張陽,崔慧娟. 清華大學學報(自然科學版). 2009(01)
碩士論文
[1]基于視覺顯著性的HEVC編碼優(yōu)化技術研究[D]. 夏倩.南京郵電大學 2018
[2]HEVC框架下基于視覺顯著性的編碼優(yōu)化算法研究[D]. 李昌彬.西南交通大學 2016
本文編號：3210939
【文章來源】：南京郵電大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
HEVC幀內角度預測模式
(a) 輸入圖像 (b) 空域顯著度圖 (c) 時域顯著度圖 (d) 最終的顯著度圖圖 3.3 空域顯著度圖、時域顯著度圖與最終空時結合的顯著度圖基于視頻顯著性的 QP 調整方法在本小節(jié)，本章 3.1 小結所得的顯著度模型將被用于 CTU 層 QP 的調整。在視頻編碼標準中，量化雖然不可避免的帶來不可逆的失真，但是它可以在盡量不降低視頻視覺效果的條件下降低編碼所消耗的比特[54-55]，量化參數(shù) QP 在量化以及反量化的過程中都決定著量化器的編碼壓縮率和圖像重建的質量。在編碼器中，QP 能夠影響幀間編碼模式的選擇，當 QP 增大時，采用 Skip 模式進行編碼的編碼單元就會增多，運動矢量場會越來越稀疏，并且殘差系數(shù)為 0 的數(shù)目也越來越多，消耗的比特也會減少。目前也有很多基于顯著區(qū)域的 QP 調整的研究，Hadizadeh 等人[56]利用 IKN 顯著模型把視頻序列中的顯著區(qū)域提取出來，然后將視頻序列中當前編碼幀分為兩部分：視覺感興趣區(qū)域和非視覺感興趣區(qū)域，最后調節(jié)這些區(qū)域的QP。雖然編碼性能有一定的提高，但是這種方案沒有考慮到視頻序列的時域信息。在 Yiming
(a) 輸入圖像 (b) 空時域融合顯著度圖圖 3.4 BasketballPass 序列第 43 幀上圖是 BasketballPass 序列第 43 幀的原圖和結合了時域和空域信息的顯著度圖，該序列的分辨率為 416×240，設置 CTU 的尺寸為 64×64，可以計算出一幀中 CTU 的數(shù)目為 28 個。紅色線框表示對圖像進行了以 CTU 為單位的劃分，即上圖中每個方形代表一個 CTU。根據(jù)原圖可以看出兩個人是圖片中的顯著區(qū)域，其余非顯著區(qū)域為背景區(qū)域，因此背景區(qū)域的CTU的 QP 應設置較大來節(jié)省碼率，而包含人形的一些 CTU 的 QP 應設置相對較小以使得顯著區(qū)域圖像細節(jié)信息更好的保存。本章在全 I 幀編碼模式下使用空域顯著度圖來指導 CTU 層的 QP 調整，而在低延時 P 幀編碼模式下使用有運動信息的空時結合顯著度圖。兩種編碼模式都是在不開啟碼率控制的情況下進行編碼的，由于 CTU 是 Z 形掃描逐個進行編碼，如果開啟碼率控制，則會存在 CTU相互之間的影響，例如：顯著性相同且都比較高的相鄰 CTU，前面的 CTU 根據(jù)顯著性權重值減小量化參數(shù)編碼完之后會使得當前幀剩余比特減少，導致后面的 CTU 本身的 QP 值增大，
【參考文獻】：
期刊論文
[1]融合視覺感知特性的HDR視頻編碼率失真優(yōu)化算法[J]. 楊桐,郁梅,姜浩,蔣剛毅. 光電工程. 2018(01)
[2]面向HEVC的時空域感知量化[J]. 彭宗舉,鄒文輝,陳芬,費馬燕. 西華師范大學學報(自然科學版). 2016(01)
[3]基于SSIM的HEVC幀內編碼率失真優(yōu)化[J]. 朱天之,郁梅,蔣剛毅,陳芬,邵楓,彭宗舉. 光電子·激光. 2014(12)
[4]新一代視頻編碼標準——HEVC[J]. 朱秀昌,李欣,陳杰. 南京郵電大學學報(自然科學版). 2013(03)
[5]基于H.264感興趣區(qū)域平穩(wěn)視頻主觀質量的碼率控制[J]. 路羊,李航,張陽,崔慧娟. 清華大學學報(自然科學版). 2009(01)
碩士論文
[1]基于視覺顯著性的HEVC編碼優(yōu)化技術研究[D]. 夏倩.南京郵電大學 2018
[2]HEVC框架下基于視覺顯著性的編碼優(yōu)化算法研究[D]. 李昌彬.西南交通大學 2016
本文編號：3210939
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