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专利号: 2021103841460
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.面向智慧法院场景的多层次感知视频编码算法优化方法,其特征在于包括如下步骤:S1,构建多层次感知编码框架,通过结合内容自适应比特分配、时域感知量化控制和空域感知量化控制,实现感知码率控制,通过心理视觉率失真优化,实现有效帧内和帧间预测的模式决策,通过系数级心理视觉率失真优化量化,实现系数级感知量化;

所述内容自适应比特分配,通过结合基于滑动窗口的lookahead预分析和帧级感知复杂度测量实现,帧级感知复杂度测量是通过测量感知比特分配的感知模糊复杂度,采用感知复杂度量化模型,获得帧级量化参数Qpfrm;

所述时域感知量化控制,通过时域量化参数Qp级联,分析内容自适应比特分配,基于lookahead预分析的视频内容分析,获得用于时域精细量化控制的自适应调整Qp的ΔQpTemp;

所述空域感知量化控制,利用空间掩蔽效应,通过内容自适应比特分配,量化调整参数ΔQpVAQ,自适应调整Qp进行空域细粒度量化控制;

得到最终量化参数ΔQpfinal:

ΔQpfinal=Qpfrm+ΔQpTemp+ΔQpVAQ  (1)所述心理视觉率失真优化,通过改进的感知失真度量DRDO代替传统的MSE;心理视觉率失真优化,将J'1=DRDO+λ1×R1取代传统的RDO编码J1=D1+λ1×R1,λ1表示心理视觉率失真优化的拉格朗日因子,R1表示心理视觉率失真优化的编码比特数;

在Psyrdo算法中,SSD被感知失真DRDO所代替,计算如下:

DRDO=SSD+λpsy_rdo×psyrdo×psycost   (7)其中,λpsy_rdo是与量化参数相关的控制参数,psyrdo是心理视觉率失真优化的控制强度参数,psycost是原始块与重建块之间的能量差,定义如下:其中,SATD、SAD用于度量块复杂度失真,下标rec和ori分别表示重构块和原始块;

所述心理视觉率失真优化量化,通过感知失真度量Dquant代替传统的MSE;心理视觉率失真优化量化,将J’2=Dquant+λ2×R2取代传统的RDO编码J2=D2+λ2×R2,λ2表示心理视觉率失真优化量化的拉格朗日因子,R2表示心理视觉率失真优化量化的编码比特数;

基于RDOQ的感知失真Dquant计算如下:

Dquant=diff×diff‑psyrdoq×|trec|   (9)其中,diff×diff是标准的SSD,psyrdoq×|trec|是心理视觉率失真优化量化的控制强度和DCT反变换后得到重构系数的乘积;

S2,模块间相关性分析,度量模块间相关性的定量参数,评估两个算法模块之间的影响程度,通过选择关键控制参数,将复杂的多模块优化转化为连续的单模块优化,确定多个可定制模块的算法决策顺序;所述模块间相关性分析,基于内容自适应比特分配、时域感知量化控制、空域感知量化控制、心理视觉率失真优化和心理视觉率失真优化量化的算法模块,通过算法模块的关键参数,定量测试算法模块之间的相互影响;

对于取值连续的参数,通过设置离散步长,将取值范围离散化为多个参数取值,两个算法模块修改导致的RD性能改变量分别为νi和νj,νi或νj是模块i或j开启时相对于所有感知编码工具都关闭时的平均BD‑VMAF差值,ν是模块i和j共同开启时相对于所有感知编码工具都关闭时的平均BD‑VMAF差值,定义两个算法模块之间的模块间相关性为:φij=ν‑(νi+νj)   (11)

在获得每个算法模块的不同φij之后,定义单个模块的模块间相关性级别为:根据θi的大小来确定各算法模块决策的优先级别,按照优先级别从大到小来依次优化每个模块的相关参数;

S3,构建在线自适应参数模型,利用模块间的内在关联性构建内容自适应的参数计算模型。

2.如权利要求1所述的面向智慧法院场景的多层次感知视频编码算法优化方法,其特征在于所述内容自适应比特分配,是帧级比特分配和量化控制,使用qcomp域压缩模型测量

1‑qcomp

感知内容复杂度,原始的复杂度Cplx使用Cplx 模型进行压缩,qcomp是压缩常数,通过调整码率缩放因子Rfactor,动态地估计帧级缩放的量化步长qscale:量化参数Qp通过公式(3)映射到qscale:

其中,c是常数,根据公式(2)和(3),得到帧级量化参数Qpfrm:

3.如权利要求1所述的面向智慧法院场景的多层次感知视频编码算法优化方法,其特征在于所述时域感知量化控制,是时域量化参数级联,根据参考重要性权重,自适应地在编码单元之间分配目标码率,参考重要性权重用于调整编码块的QP,ΔQpTemp计算公式为:其中,θTemp是量化控制算法的控制强度参数,ζintra是基于SATD的帧内预测代价,γpropagate是帧间传递代价,测量当前块对以它为参考的块的传递代价。

4.如权利要求1所述的面向智慧法院场景的多层次感知视频编码算法优化方法,其特征在于所述空域感知量化控制,是方差自适应量化,总体的ΔQpVAQ的计算如下:ΔQpVAQ=θVAQ×(var‑varadjust)   (6)其中,θVAQ是方差自适应量化的控制强度参数,var和varadjust分别是当前块的方差和方差调整值。

5.如权利要求1所述的面向智慧法院场景的多层次感知视频编码算法优化方法,其特征在于所述时域感知量化控制的参数cutreestrength和所述内容自适应比特分配的参数qcomp之间的关系为:cutreestrength=5×(1‑qcomp) (10)

其中,cutreestrength是量化控制算法的控制强度参数,qcomp是压缩常数。

6.如权利要求1所述的面向智慧法院场景的多层次感知视频编码算法优化方法,其特征在于内容自适应比特分配,是帧级比特分配和量化控制,使用qcomp域压缩模型测量感知内

1‑qcomp

容复杂度,原始的复杂度Cplx使用Cplx 模型进行压缩,qcomp是压缩常数,通过调整码率缩放因子Rfactor,动态地估计帧级缩放的量化步长qscale:时域感知量化控制,是时域量化参数级联,根据参考重要性权重,自适应地在编码单元之间分配目标码率,参考重要性权重用于调整编码块的QP,ΔQpTemp计算公式为:其中,θTemp是量化控制算法的控制强度参数,ζintra是基于SATD的帧内预测代价,γpropagate是帧间传递代价,测量当前块对以它为参考的块的传递代价;

空域感知量化控制,是方差自适应量化,总体的ΔQpVAQ的计算如下:ΔQpVAQ=θVAQ×(var‑varadjust)   (6)其中,θVAQ是方差自适应量化的控制强度参数,var和varadjust分别是当前块的方差和方差调整值;

心理视觉率失真优化,将J'1=DRDO+λ1×R1取代传统的RDO编码J1=D1+λ1×R1,λ1表示心理视觉率失真优化的拉格朗日因子,R1表示心理视觉率失真优化的编码比特数;

所述心理视觉率失真优化,在Psyrdo算法中,SSD被感知失真DRDO所代替,计算如下:DRDO=SSD+λpsy_rdo×psyrdo×psycost   (7)其中,λpsy_rdo是与量化参数相关的控制参数,psyrdo是心理视觉率失真优化的控制强度参数,psycost是原始块与重建块之间的能量差;

所述心理视觉率失真优化量化,基于RDOQ的感知失真Dquant计算如下:Dquant=diff×diff‑psyrdoq×|trec|   (9)其中,diff×diff是标准的SSD,psyrdoq×|trec|是心理视觉率失真优化量化的控制强度和DCT反变换后得到重构系数的乘积;

所述构建在线自适应参数模型,通过表征图像内容的特征参数ωj,将公式(6)中的var作为ω1,将公式(5)中的γpropagate作为ω2,将公式(7)中的psycost作为ω3,将公式(9)中的|trec|作为ω4,将公式(2)中的Cplx作为ω5,在离线优化所得到的参数组合的基础上,为五个非离散参数构建内容自适应参数偏移模型,同时考虑φij、ωj、 h(ωj)的影响:其中,a和b是常量,φij是两个模块之间模块间相关性,βi是用于控制每个参数动态范围的参数,是描述Δpi与其对应的码率改变量ΔRi之间关系的函数,h(ωj)是描述Δωj与其对应的码率改变量ΔRj之间关系的函数。