一种利用解码端信息提高SVC性能的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用解码端信息DSI来提高SVC性能的方法，所述方法通过在SVC-DSI编码器中增加解码参考帧产生DSIC模块，在基本层和增强层的编码过程中为其提供额外的解码参考帧，其中，编码过程中I帧和P帧的编码参考SVC标准，但对B帧的编码则利用所述DSIC模块提供解码参考帧；DISC模块的处理过程在基本层和增强层是相互独立的，增强层的信息不会被基本层或较低的增强层使用。通过本发明专利技术提供的方法能够达到改善视频率失真的效果，解码参考帧的质量会直接影响视频的率失真性能，本发明专利技术的方法采用MCTI技术来生成解码参考帧。与现有技术相比，在视频率失真性能上有更大的提升，编码后的视频质量更好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高视频质量的方法，尤其涉及一种利用解码端的额外信息提高视频质量的方法。
技术介绍
现在，像多媒体信息、视频电话、视频会议、高清电视等数字视频的应用越来越广泛。在这些应用中，网络和终端性能各不相同，并且有可能随着时间变化而变化。SVC编码提供了时间、空间和质量层的可伸缩性，能够更好的适应各种变化的环境。同时，出现了另一种比较流行的编码标准分布式编码。但是分布式编码标准使用双向编码预测，并不借助于初始的视频帧信息，目前还没有实用的编码器。目前，也有一些研究将预测和分布式编码策略与H.264/AVC视频编码结合在一起，来提高整体的率失真性能。但并没有研究在可伸缩视频编码背景下来应用。本专利技术针对上述问题，提出了一种新的方法，利用解码端的额外信息，提高编码性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中问题，本专利技术提供了一种利用解码端信息来提高可伸缩视频编码性能的方法。通过在编码器端增加的解码信息产生模块产生视频解码参考帧，在对基本层和增强层的帧进行编码时，利用参考帧的信息提高编码性能、降低率失真。本专利技术通过如下技术方案实现：一种利用解码端信息DSI来提高可伸缩视频编码SVC性能的方法，所述方法通过在SVC-DSI编码器中增加解码参考帧产生DSIC模块，在基本层和增强层的编码过程中为其提供额外的解码参考帧（Decoder SI），其中，编码过程中I帧和P帧的编码参考SVC标准，但对B帧的编码则利用所述DSIC模块提供解码参考帧；DISC模块的处理过程在基本层和增强层是相互独立的，增强层的信息不会被基本层或较低的增强层使用。通过本专利技术提供的方法能够达到改善视频率失真的效果，解码参考帧的质量会直接影响视频的率失真性能，本专利技术的方法采用MCTI技术来生成解码参考帧。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的利用解码端信息来提高可伸缩视频编码性能的方法，与现有技术相比，在视频率失真性能上有更大的提升，编码后的视频质量更好。附图说明图1是本专利技术的SVC-DSI编码器的框架结构图；图2是本专利技术中B帧的编码过程；图3是本专利技术中解码参考帧生成方法的流程图。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术进一步说明。如附图1所示，一种利用解码端信息（Decoder Side Information，DSI）来提高可伸缩视频编码（Scalable Video Coding，SVC）性能的方法，在SVC-DSI的编码器中，增加一个解码信息产生（Decoder SI Creation，DSIC）模块。DSIC模块在基本层和增强层的编码过程中为其提供额外的解码参考帧。编码过程中I帧和P帧的编码与SVC标准类似，但对B帧的编码则利用DSIC模块提供的参考帧进行编码，基本层和增强层的编码独立进行。本专利技术的方法中采用MCFI（Motion Compensated Frame Interpolation，运动补偿帧内插）技术来生成解码参考帧，利用解码参考帧能很好地改善视频编码过程中的率失真，提高视频的质量。下面从以下两个方面对本专利技术的技术方案进行详细的叙述。1．对视频B帧的编码在本专利技术的SVC-DSI方法中，所有层中的I帧和P帧都按照SVC标准进行编码；但是，基本层和增强层中的B帧的编码，按照下面的步骤进行处理（参见附图2）：步骤1：创建解码参考帧每一层（包括基本层和增强层）的视频都关联一个图片缓冲区，里面存放着待解码视频的参考帧。同时，缓冲区里维持着两个列表——List0和List1。在解码的过程中，对每一层的视频依次读取两个参考帧，调用MCTI方法创建解码参考帧。步骤2：插入SI帧每一层（包括基本层和增强层）的视频都对应一个图片缓存区，把每一层的SI帧放在缓冲区List1的第二位置，即在上一个解码用到的参考帧的后面。步骤3：编码B帧每一层（包括基本层和增强层）中的当前B帧利用图片缓冲区中缓存的参考帧进行编码。利用率失真最优化处理来选择最佳的参考帧和最好的预测编码模块，利用率失真处理从相应层的多个解码参考帧选择出最优的参考帧。（这里的率失真最优化处理是常用方法）步骤4：移除解码参考帧在每一层的B帧编码完成后，该层对应的解码参考帧失去利用价值，将从所在的图片缓冲区中移除。在基本层完成编码后，利用层间预测工具，将基本层的残留信息，运动矢量，内部数据等信息被用来做增强层的预测。DSIC模块同样可以用来产生增强层的额外参考帧。利用每一个增强层前面已经解码出的帧，产生本层的解码参考帧。增强层的解码参考帧可以大大提高增强层的压缩效率，因为与低层次的解码参考帧相比，高层的解码参考帧中包含更多的图像质量信息。利用DSIC模块，当某个增强层的图片缓冲区达到一定的阈值后，就可以利用参考帧的信息进行编码。2．解码参考帧的生成视频编码过程中的率失真是造成视频质量下降的主要原因，如果能在编码过程中，利用帧间测参考信息，可以降低视频失真率。本专利技术提出的SVC-DSI方法能够很大程度上减低视频编码后造成的率失真，从而改善视频质量。在此过程中，由于需要利用参考帧的信息，所以解码参考帧的作用至关重要。因此，在本专利技术的SVC-DSI方法中，采用了一种高效的MCTI方法来生成解码参考帧。解码参考帧的生成过程如附图3所示，具体过程分为下面几个步骤：步骤1：获取视频帧从每个层的视频缓冲区的两个列表List0和List1中分别获取后向和前向解码帧。步骤2：将步骤1中获取的视频帧经过低通滤波器处理后，作为运动估计算法的输入，经过运动估计后产生两个参考帧之间的初始运动矢量。步骤3：利用双向运动估计算法，在时间上进行细化和规范化，提高运动矢量域的准确性。步骤4：利用加权向量中值滤波算法，在空间上进行细化和规范化，提高运动矢量域的准确性。步骤5：利用上述步骤中估计得到的运动矢量信息和参考帧产生最终的解码参考帧。基本层和增强层以及编码器和解码器中的解码参考帧的生成过程相同。最终生成的解码参考帧存储在每一层对应的图片缓冲区中。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用解码端信息DSI来提高SVC性能的方法，所述方法通过在SVC‑DSI编码器中增加解码参考帧产生DSIC模块，在基本层和增强层的编码过程中为其提供额外的解码参考帧；其特征在于：编码过程中I帧和P帧的编码参考SVC标准，但对B帧的编码则利用所述DSIC模块提供解码参考帧；所述方法包括如下步骤：步骤1：创建解码参考帧：每一层的视频都关联一个图片缓冲区，里面存放着待解码视频的参考帧；同时，缓冲区里维持着两个列表——List0和List1；在解码的过程中，对每一层的视频依次读取两个参考帧，采用MCTI技术来生成解码参考帧；步骤2：插入SI帧：每一层都对应一个图片缓存区，把每一层的SI帧放在缓冲区List1的第二位置，即在上一个解码用到的参考帧的后面；步骤3：编码B帧：每一层中的当前B帧利用图片缓冲区中缓存的参考帧进行编码，利用率失真最优化处理来选择最佳的参考帧和最好的预测编码模块，利用率失真处理从相应层的多个解码参考帧选择出最优的参考帧；步骤4：移除解码参考帧：在每一层的B帧编码完成后，该层对应的解码参考帧失去利用价值，将从所在的图片缓冲区中移除；DSIC模块以同样的步骤来产生增强层的额外参考帧，利用每一个增强层前面已经解码出的帧，产生本层的解码参考帧。...

【技术特征摘要】
1.一种利用解码端信息DSI来提高SVC性能的方法，所述方法通过在SVC-DSI编码器中增加解码参考帧产生DSIC模块，在基本层和增强层的编码过程中为其提供额外的解码参考帧；其特征在于：编码过程中I帧和P帧的编码参考SVC标准，但对B帧的编码则利用所述DSIC模块提供解码参考帧；所述方法包括如下步骤：
步骤1：创建解码参考帧：每一层的视频都关联一个图片缓冲区，里面存放着待解码视频的参考帧；同时，缓冲区里维持着两个列表——List0和List1；在解码的过程中，对每一层的视频依次读取两个参考帧，采用MCTI技术来生成解码参考帧；
步骤2：插入SI帧：每一层都对应一个图片缓存区，把每一层的SI帧放在缓冲区List1的第二位置，即在上一个解码用到的参考帧的后面；
步骤3：编码B帧：每一层中的当前B帧利用图片缓冲区中缓存的参考帧进行编码，利用率失真最优化处理来选择最佳的参考帧和最好的预测编码模块，利用率失真处理从相应层的多个解码参考帧选择出最优的参考帧；
步骤4：移除解码参考帧：在每一层的B帧编码完成后，该层对应的解码参考帧失去利用价值，将从所在的图片缓冲区中移除；
DSIC模块以同样的步骤来产生增强层的额外参考帧，利用每一个增强层前面已经解码出的帧，产生本层的解码参考帧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在基本层完成编码后，利用层间预测工具，将基本层的残留信息，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何震宇，刘伟，梁应毅，李鑫，张高伟，李义，
申请(专利权)人：何震宇，
类型：发明
国别省市：广东;44