本发明专利技术公布了一种基于R-lambda码率控制模型的HEVC重建视频闪烁抑制方法，该方法首先将CTU的运动信息和复杂度信息与当前I帧的全局运动信息和复杂度信息进行对比，判断当前CTU的类型(运动CTU、纹理复杂CTU或纹理平坦CTU)，然后根据CTU的类型和剩余目标码率为该CTU优化分配目标码率，最后利用R-lambda模型计算该CTU的QP值，在码率控制的角度实现重建视频闪烁抑制。本发明专利技术所提出的基于R-lambda码率控制模型的HEVC重建视频闪烁抑制方法能够在保证视频编码质量的前提下，明显抑制重建视频“闪烁”现象，改善重建视频观看效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多媒体编码领域，具体涉及一种基于R-lambda码率控制模型的HEVC 重建视频闪烁抑制方法。
技术介绍
随着网络技术和计算机处理能力不断提高，人们对现有视频编码标准提出了新的 要求，希望能够提供高清、超高清分辨率视频压缩，以满足新的家庭影院、远程监控、数字广 播、移动流媒体、便携摄像和医学成像等领域的应用。为此，JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding)于2013年1月正式发布了新一代视频编码标准HEVC(High Efficiency Video Coding)〇 HEVC的目标是在H. 264/AVC high profile的基础上，通过采用更加灵活的四叉 树编码块划分、基于方向的帧内预测与预测类型、自适应运动矢量预测选择机制等新技术， 在保证相同视频图像质量的前提下，视频流的码率减少50%，即压缩效率提高一倍。然而， HEVC仍然采用和H. 264/AVC类似的编码结构，帧内编码帧（I帧）就成为影响重建视频质量 的关键因素之一。在视频编码过程中，为了容错、场景切换和随机存取等需要，通常在编码 视频序列中周期性的插入I帧。但由于I帧的编码效率远低于帧间编码帧（P帧、B帧），当 目标码率不足时，在编码过程中如果不对I帧加以控制，就会导致重建后的I帧质量低于相 邻的P帧或B帧，在重建视频播放过程中就会出现视频"闪烁"现象，如图1所示。图1为 标准视频测试序列Container编码后的重建图像，其中，第96帧和第98帧为P帧，第97帧 为I帧，由于I帧的编码效率低，重建质量差，导致和相邻帧之间出现视频主观质量不平滑， 在人们观看时会感觉视频不断"闪烁"，严重影响视频观看质量。 视频编码中的码率控制模块根据给定的目标码率来计算QP值，而QP值直接影响 到视频的重建质量，在视频编码中起着重要作用。在HEVC的参考代码HM10. 0中，共提供了 两种码率控制参考模型，一种是基于像素的URQ (Unified Rate-Quantization)模型，一种 是R-lambda模型。URQ模型能够对HEVC中尺寸多变的编码块起到较好的控制效果，但是 在码率分配阶段，URQ模型并没有对I帧加以区分，没有考虑改善I帧的重建质量。因此， 采用URQ模型编码时，周期性插入I帧导致的视频"闪烁"现象较为严重，该模型已逐渐被 R-lambda模型取代。R-lambda模型考虑了各类型帧不同的编码效率，在为I帧分配目标码 率时，会根据I帧的bpp (bits per pixel)值进行调整，为I帧分配较多目标码率。调整方 式如表1所示，其中，TtoPl。表示为I帧分配的目标码率。 表1 R-lambda码率控制模型中I帧目标码率调整方法 但是，这种调整不够灵活，不能随着视频内容的变化而变化。经过调整，虽然I帧 的重建视频质量得到了改善，但是由于I帧消耗的目标码率过多，容易造成其后的P帧/B 帧目标码率不足，影响其重建质量。尤其是一个视频序列的最后若干帧，重建质量下降严 重，如图2所示。图2(a)和图2(b)分别显示了在HM10. 0中，采用R-lambda码率控制模型编 码标准测试序列Container (352X288)和Boat (704X576)后的重建视频客观质量（PSNR)， 两个序列最后若干帧的重建质量都出现了较大下降。但是，如果给I帧分配的目标码率不 足，由于I帧的编码效率较低，在编码完若干个CTU之后，目标码率就会消耗殆尽，如图3所 示。后续CTU由于无法得到足够的目标码率进行编码，其QP值会逐渐增大，造成CTU的重 建质量严重下滑，影响对I帧的整体重建质量。本专利技术从码率控制的角度，通过优化分配目 标码率，达到利用较少码率平滑I帧和相邻帧之间的主观质量，抑制视频"闪烁"的目的，同 时，提高重建视频的整体客观质量，避免出现视频序列最后若干帧重建质量下降的情况。
技术实现思路
： 本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于R-lambda码率控制模型的HEVC重建视 频闪烁抑制方法，明显抑制重建视频"闪烁"现象，改善重建视频观看效果。 本专利技术采用如下技术方案实现专利技术目的： ，其特征在于，该 方法的步骤如下： (1)、针对帧内编码帧，即I帧，预测当前待编码的编码树单元CTU的运动信息和复 杂度信息，以及当前I帧的整帧复杂度信息； (2)、根据CTU的运动信息，提取I帧的全局运动信息，并判断当前CTU是否是运动 CTU ； (3)、针对非运动CTU，根据当前CTU的复杂度信息和当前I帧的复杂度信息，判断 当前CTU是纹理复杂CTU，还是纹理平坦CTU ; (4)、根据不同的CTU类型，为CTU优化分配目标码率，并采用R-lambda模型计算 CTU的准峰值，即QP值。 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（1)具体包括如下步骤： (11)、获得当前待编码CTU在前一帧对应位置处的CTU，提取其运动信息； (12)、采用线性预测方法，预测当前CTU的运动信息； (13)、获得I帧之前一帧的整帧复杂度信息，以及当前待编码CTU在前一帧对应位 置处CTU的复杂度信息； (14)、采用线性预测方法，预测当前I帧的整帧复杂度信息和当前CTU的复杂度信 息。 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（2)具体包括如下步骤： (21)、将I帧的各CTU的运动向量分解为水平运动向量MVJP垂直运动向量MV y; (22)、分别统计各CTU的MVjPMVy，计算出现概率最大的MVjPMV y，将其作为I帧 的水平方向和垂直方向的全局运动向量MV&和MV ^ (23)、将各CTU的^和MV $ MV &和MV Sy进行比较，判断当前CTU是否是运动 CTU〇 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（4)具体包括如下步骤： (41)、计算当前I帧的剩余目标码率； (42)、当剩余目标码率大于0时，根据CTU的运动向量值和I帧的运动向量值为运 动CTU分配目标码率，根据CTU的复杂度信息和I帧的复杂度信息，为非运动CTU分配目标 码率； (43)、当剩余码率小于等于0时，计算当前已编码CTU的实际编码码率均值，根据 该均值为当前CTU分配目标码率。 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（42)中，为运动CTU分配目标码率的 具体方法为： 为纹理复杂CTU和纹理平坦CTU分配目标码率的具体方法为： 其中，MV&为当前I帧的全局运动向量在水平方向（X轴方向）的分量，MV X为当前 CTU的运动向量在水平方向（X轴方向）的分量，?\为第i个I帧所分配的目标码率，T radedCTU为当前I帧中已编码CTU的实际编码码率之和，Nlrft:第i个I帧中未编码CTU的个数，MV y为当前CTU的运动向量在垂直方向（y轴方向）的分量，MVq为当前I帧的全局运动向量在 垂直方向（y轴方向）的分量，MADintl^_为当前I帧的整帧图像复杂度，MAD_CTU为当前CTU 的复杂度。 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（43)中，为运动CTU和纹理复杂CTU 分配目标码率的具体方法为： 为纹理平坦CTU分配目标码率的具体方法为： 其中，Tjj)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于R‑lambda码率控制模型的HEVC重建视频闪烁抑制方法，其特征在于，该方法的步骤如下：(1)、针对帧内编码帧，即I帧，预测当前待编码的编码树单元CTU的运动信息和复杂度信息，以及当前I帧的整帧复杂度信息；(2)、根据CTU的运动信息，提取I帧的全局运动信息，并判断当前CTU是否是运动CTU；(3)、针对非运动CTU，根据当前CTU的复杂度信息和I帧的复杂度信息，判断当前CTU是纹理复杂CTU，还是纹理平坦CTU；(4)、根据不同的CTU类型，为CTU优化分配目标码率，并采用R‑lambda模型计算CTU的QP值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王朋，张广渊，倪翠，李克峰，朱振方，武华，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东;37
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