【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于视频编码解码，涉及三维小波可伸缩视频的码率控制，具体涉及一种基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法及其系统。
技术介绍
1、码率控制的主要目在于，在既定的目标码率条件下，获取尽可能高的重建视频质量，以满足信道传输带宽及存储设备存储空间的要求。码率控制是视频质量稳定且可靠传输的关键保障，研究者能够针对不同的应用场景，设计出合适的码率控制策略。合理有效的码率控制技术，一方面，能够在保证视频质量的同时提高信道的利用率；另一方面，对于突破带宽限制以及降低存储成本具有非常重要的意义。码率控制的核心问题之一，便是对编码视频序列的码率-失真函数进行估计。
2、码率控制技术随着视频编码技术的发展而不断演变，每一代视频编码标准都推荐了其对应的码率控制算法集成在测试模型中，如mpeg-2的tm5、h.263的tmn8、mepg-4的vm8，h.264/avc的jm和hevc的hm。在较早的h.261和mepg-1视频编码标准中，仅利用缓存器状态反馈来调节编码量化步长实现码率控制。为了能够精确控制输出码率，在h.263、mpeg-4、h.264/avc、hevc以及视频编码标准avs等推荐的码率控制算法都采用了率失真模型。目前，码率控制模型主要分为r-q模型、r-ρ模型和r-λ模型三大类：
3、(1)对于r-q模型而言，由于采用r-q模型的码率控制方法需要获得量化参数qp，但在三维小波可伸缩视频编解码系统中，量化参数qp是不可获得的，它是以内嵌入的方式隐式存在于位平面截取阶段而非显式表达值，因此建立
4、(2)对于r-ρ模型而言，r-ρ模型的码率控制方法在使用固定尺寸变换的条件下编码性能较好，但是将r-ρ模型应用在支持多种变换尺寸的三维小波视频编码框架下，导致编码性能下降，故基于r-ρ模型的码率控制算法很难应用于三维小波视频编码框架。
5、(3)对于r-λ模型而言，lagrange乘子λ作为控制码率的关键因素，能够通过自适应的码率分配和参数更新来计算参数λ，由于λ的选择算法会直接影响视频编解码系统码率失真性能和编码效率的优劣，因此如何选择最优的λ进行编码，以实现更加精确的码率控制效果，是十分必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法及其系统，在不明显增加复杂度的前提下，实现精确码率控制的同时，还显著改善了编解码器的率失真性能，同时更好地保持了视频质量的连续性，获得了更加平稳的重建视频质量。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，具体包括如下步骤：
4、步骤1、在运动补偿时域滤波阶段，基于小波滤波器类型、子带耦合现象以及时域子带内容感知特性对重建误差传递产生的影响，构建小波域用自适应lagrange乘子选择算法，并选择最优的小波域用自适应lagrange乘子λi_ssim；其中，所述自适应lagrange乘子选择算法，用于为每个时域子带自适应选择lagrange乘子；
5、步骤2、建立基于视频内容感知特性的r-λ模型；
6、步骤3、基于所述r-λ模型，通过自适应码率控制技术实现对三维小波可伸缩视频的码率控制。
7、进一步地，步骤1的具体实现过程如下：
8、步骤1.1、根据时域小波分解所选用的小波基系数和时域子带耦合现象，构建时域子带帧和重建视频帧的失真关系模型，即下述公式(7)；
9、步骤1.2、根据相邻子带帧亮度分量的互信息值、每个子带帧的梯度值及其纹理一致性计算时域子带权重因子，其计算过程参见下述公式(8)；
10、步骤1.3、基于视频子带帧的结构相似性指标自适应选择当前最优的小波域用自适应lagrange乘子。
11、进一步地，步骤1.3中基于视频子带帧的结构相似性指标自适应选择的方法，得到率失真优化目标函数jssim(fi)为：
12、
13、公式(17)中，为高频子带的权重失真；为低频子带的权重失真；λi_ssim为第i帧的基于ssim的lagrange乘子；为高频子带ssim失真；为低频子带ssim失真。
14、进一步地，λi_ssim的计算公式如下：
15、
16、
17、公式(9)中，为不同视频序列的经验参数，取值为6.2；mad为原始子带帧和重建子带帧的平均绝对误差；η为与时域子带活动性因子相关的参数；rt为目标码率；ωi为第i个时域子带帧的权重因子；公式(16)中，mse＝(mad)2；为残差像素值在小波变换之前的方差；c2为正常数；λi为第i帧的lagrange乘子。
18、进一步地，λi的获取过程为：
19、
20、公式(6)中，di为第i个时域子带帧的失真，ri为第i个时域子带帧的码率；βq为与小波变换相关的参数；为残差像素值在小波变换之前的方差；q为小波系数的总个数；k′和η为与时域子带活动性因子相关的参数，可依据不同视频内容，不同时域子带活动性，自适应调整参数；
21、其中，βq是针对不同帧模式，经过小波变换后，不同小波分解级的参数，其具体取值如下：βq(q＝1,2,3)
22、
23、其中，则公式(6)简化为：
24、
25、则第i帧的lagrange乘子λi的计算公式为：
26、
27、公式(8)中，为不同视频序列的经验参数，取值为6.2；mad为原始子带帧和重建子带帧的平均绝对误差；η为与时域子带活动性因子相关的参数；rt为目标码率；ωi为第i个时域子带帧的权重因子。
28、进一步地，步骤2中、所述r-λ模型为：
29、
30、公式(18)中，λi_ssim为第i帧的基于ssim的lagrange乘子；为残差像素值在小波变换之前的方差；c2为正常数；mse为原始子带帧和重建子带帧的均方误差；rt为目标码率；为不同视频序列的经验参数，取值为6.2；η为与时域子带活动性因子相关的参数；ωi为第i个时域子带帧的权重因子。
31、进一步地，步骤3、基于所述r-λ模型，通过自适应码率控本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，步骤1的具体实现过程如下：
3.根据权利要求2所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，步骤1.3中基于视频子带帧的结构相似性指标自适应选择的方法，得到率失真优化目标函数JSSIM(Fi)为：
4.根据权利要求3所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，λi_SSIM的计算公式如下：
5.根据权利要求4所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，λi的获取过程为：
6.根据权利要求1所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，步骤2中、所述R-λ模型为：
7.根据权利要求1所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，步骤3、基于所述R-λ模型，通过自适应码率控制技术实现对三维小波可伸缩视频的码率控制
8.根据权利要求7所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，步骤3.4中、所述自适应码率控制模型通过公式(24)计算得到：
9.基于如上权利要求1～8任一项所述三维小波可伸缩视频码率控制方法的系统，包括依次连接的编码器、码流抽取器、解码器，其特征在于，
10.根据权利要求9所述三维小波可伸缩视频码率控制方法的系统，其特征在于，采用无连接像素所占比例ru来自适应调整MCTF分解级数，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，步骤1的具体实现过程如下：
3.根据权利要求2所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，步骤1.3中基于视频子带帧的结构相似性指标自适应选择的方法，得到率失真优化目标函数jssim(fi)为：
4.根据权利要求3所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，λi_ssim的计算公式如下：
5.根据权利要求4所述基于视频内容感知特性的三维小波可伸缩视频码率控制方法，其特征在于，λi的获取过程为：
6.根据权利要求1所述基于视频内容感知特...
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