基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，目的在于解决在控制编码复杂度的前提下，实现编码率失真代价最小的问题。本发明专利技术通过获取多视点间和视点内的率失真依赖关系，构建多视点的率失真依赖模型；基于多视点编码总体率失真代价最小的原则，实现计算复杂度的分配方案，给各个视点和各视频帧分配最佳复杂度；提出基于代价函数的模式预测和模式选择算法，实现在控制编码复杂度的情况下，最佳编码质量的目的。本发明专利技术提出的一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，在控制编码复杂度的前提下，达到了编码率失真代价最小的效果。

Multi view video coding complexity control method based on pattern mapping

The invention relates to a multi view video coding complexity control method based on pattern mapping, aiming at solving the problem of minimum coding rate and distortion cost under the premise of controlling the complexity of coding. The present invention by obtaining multi viewpoint and viewpoint in the dependence of the rate distortion, distortion model of the multi view dependent multi view encoding rate; the overall minimum rate distortion cost based on the principle of computing complexity allocation scheme, for each view of the video frame and the best allocation of complexity; putting forward the model prediction and mode selection algorithm based on the cost function, the realization of complex control in encoding degree, the quality of the best encoding. A multi view video coding complexity control method based on pattern mapping is proposed by the invention. Under the premise of controlling the encoding complexity, it achieves the minimum cost of coding rate distortion.

【技术实现步骤摘要】
基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法
本专利技术涉及视频编码
，特别是一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法。
技术介绍
大多数的编码复杂度控制方法仅适用于处理单个摄像机拍摄而成的视频信号，即单视点的视频应用场景。而随着人们对视频观看质量的提高，单视点平面化的视频已不能满足人们的需求，具有高分辨率，高清晰度，立体感和交互性的视频才是今后视频发展的趋势。多视点视频指的是由不同视点的多个摄像机从不同视角拍摄同一场景得到的一组视频信号，是一种有效的3D视频表示方法，能够更加生动地再现场景，提供立体感和交互功能。多视点视频和单视点视频相比，多视点视频的数据量随着摄像机的数目增加而线性增加，因此不能沿用单视点视频的优化方法，必须采用更高效的计算复杂度控制算法对多视点视频数据进行存储和传输。基于以上背景，本专利技术提出一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，以克服现有技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，按照如下步骤实现：步骤S1：获取并建立多视点编码中视点间率失真依赖关系；步骤S2：获取并建立多视点编码中视点内率失真依赖关系；步骤S3：基于多视点编码总体率失真代价最小的原则，获取复杂度分配方案，并为各个视点和各视频帧分配最佳复杂度；步骤S4：进行模式选择，并通过一代价函数获取待预测模式到候选模式之间的关系，完成模式映射；步骤S5：根据领域预测模式和所述代价函数确定当前CU的最佳预测模式；步骤S6：基于模式预测，以最佳预测模式为中心，以与复杂度相关的系数为半径，确定当前CU的模式选择搜索范围，完成对应的复杂度控制。在本专利技术示一实施例中，在所述步骤S1中，所述多视点编码中视点间率失真依赖关系为：其中，第n个视点的RDcost变化值为ΔCn，则由第n个视点引起的第n+1个视点RDcost的改变量为ΔCn+1，第n个视点与第n+1个视点的关系为εn；令视点间RD依赖系数：则：ΔCtot,n＝βn·ΔCn。在本专利技术示一实施例中，在所述步骤S2中，所述多视点编码中视点内率失真依赖关系为：ΔCtot,n＝αlΔcn,l其中，Δcn,l为第n个视点l层RDcost的变化值，αl为视点内RD依赖关系系数，且γ为线性系数，l＝0,1,…L。在本专利技术示一实施例中，在所述步骤S3中，记用户给定的总体复杂度为Ψ，第n个视点l层的复杂度控制因子为θn,l，且：根据所述基于多视点编码总体率失真代价最小的原则，则：结合上式，并通过采用MatLab线性规划问题求解，获取复杂度分配方案；其中，ωn,l为第n个视点l层的视频帧数占总帧数的比例，βn为视点间RD依赖系数，αl为视点内RD依赖关系系数，且：其中，ε1为第1个视点与第2个视点的关系，ε2为第2个视点与第3个视点的关系，γ为线性系数，l＝0,1,…L。在本专利技术示一实施例中，在所述步骤S5中，所述代价函数C(mi,M*)表示当预测模式为M*，预测模式M*到候选模式mi的代价：且将代价函数C(mi,M*)记为：其中，J(M*)和J(mi)表示预测模式M*和候选模式mi的RDcost，C∈[0,1]。在本专利技术示一实施例中，在所述步骤S5中，根据时空及视点间的相关性，根据已编码的领域块，包括：时域，空域以及视点间，选中最佳分割模式作为预测模式；记最终选中的最佳预测模式为结合所述代价函数，将最佳预测模式为表示为：其中，mk为时域、空域和视点间相同位置的CU选中的最佳编码模式。在本专利技术示一实施例中，在所述步骤S6中，所述半径r为：r＝(1-θn,l)·rmin+θn,l·rmax其中，θn,l为第n个视点l层的复杂度控制因子为θn,l复杂度控制因子，也即为分配到视点n视频层l的计算复杂度，θn,l∈[0,1]，rmin为搜索范围的最小值，rmax为搜索范围的最大值。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，达到了在控制编码计算复杂度的前提下，实现编码率失真代价最小，编码质量最佳的技术效果。附图说明图1为本专利技术中基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法的流程图。图2为本专利技术一实施例中三视点的预测结构示意图。图3为本专利技术一实施例中模式选择示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，如图1所示，包括如下步骤：步骤S1：构建多视点编码中视点间率失真依赖关系。步骤S2：构建多视点编码中视点内率失真依赖关系。步骤S3：基于多视点编码总体率失真代价最小的原则，实现计算复杂度的分配方案，给各个视点和各视频帧分配最佳复杂度。步骤S4：计算所有分割模式到其余模式之间的代价，并将其定义为代价函数。通过代价函数得到某个预测模式和其他所有模式之间的关系，即模式映射。步骤S5：根据领域预测模式和代价函数确定当前CU的最佳预测模式。步骤S6：基于模式预测，以最佳预测模式为中心，和复杂度相关的系数为半径，确定当前CU的模式选择搜索范围。CU将在搜索范围内的所有分割模式，而忽略在所搜半径外的模式。进一步的，在本实施例中，在步骤S1中，构建多视点编码中视点间率失真依赖关系方法具体如下：如图2所示，为三视点的预测结构，根据多视点间RD依赖关系的模型，可得到各个视点间RD性能对总体RD性能的影响关系为：其中，第n个视点的RDcost变化值为ΔCn，则由第n个视点引起的第n+1个视点RDcost的改变量为ΔCn+1，第n个视点与第n+1个视点的关系为εn。令可得：ΔCtot,n＝βn·ΔCn.(2)进一步的，在本实施例中，步骤S2中，采用视点内率失真依赖关系如下：ΔCtot,n＝αlΔcn,l(3)其中，γ为线性系数，l＝0,1,…L。进一步的，在本实施例中，步骤S3中，实现多视点的计算复杂度分配原理及方案具体如下：根据各视点间及视点内各层间的RD依赖关系，并结合式(2)和(3)，可将多视点总体RDcost的增加量描述为：ΔCtot,{n,l}＝βn·αl·Δcn,l，(4)其中，第n个视点l层RDcost的变化值Δcn,l引起总体RDcost的改变量为ΔCtot,{n,l}，αl为视点内RD依赖关系系数，βn为视点间RD依赖系数。为了使编码质量达到最好，即编码总体率失真代价RDcost值最小，存在：在本实施例中，将用户给定的总体复杂度定义为Ψ。当Ψ越小时，代表编码复杂度越低，则第n个视点l层的复杂度控制因子可表示为θn，l，且θn，l与Ψ的关系如下：其中ωn,l为第n个视点l层的视频帧数占总帧数的比例。进一步的，当分配的θn，l越大时，该帧的编码质量越好，总体的率失真代价Δcn,l也就越小。本实施例中，由复杂度控制因子θn,l和RDcost改变量Δcn,l之间，基本存在着线性关系，可将式(5)调整为：综上所述，为了在控制编码计算复杂度的前提下，使得编码的率失真达到最小，即：其中，进一步的，在本实施例中，结合式(8)，并通过利用matlab线性规划问题求解，获取不同视点不同层的复杂度分配方案。表1给出了不同视点不同层的部分复杂度分配方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，其特征在于，按照如下步骤实现：步骤S1：获取并建立多视点编码中视点间率失真依赖关系；步骤S2：获取并建立多视点编码中视点内率失真依赖关系；步骤S3：基于多视点编码总体率失真代价最小的原则，获取复杂度分配方案，并为各个视点和各视频帧分配最佳复杂度；步骤S4：进行模式选择，并通过一代价函数获取待预测模式到候选模式之间的关系，完成模式映射；步骤S5：根据领域预测模式和所述代价函数确定当前CU的最佳预测模式；步骤S6：基于模式预测，以最佳预测模式为中心，以与复杂度相关的系数为半径，确定当前CU的模式选择搜索范围，完成对应的复杂度控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，其特征在于，按照如下步骤实现：步骤S1：获取并建立多视点编码中视点间率失真依赖关系；步骤S2：获取并建立多视点编码中视点内率失真依赖关系；步骤S3：基于多视点编码总体率失真代价最小的原则，获取复杂度分配方案，并为各个视点和各视频帧分配最佳复杂度；步骤S4：进行模式选择，并通过一代价函数获取待预测模式到候选模式之间的关系，完成模式映射；步骤S5：根据领域预测模式和所述代价函数确定当前CU的最佳预测模式；步骤S6：基于模式预测，以最佳预测模式为中心，以与复杂度相关的系数为半径，确定当前CU的模式选择搜索范围，完成对应的复杂度控制。2.根据权利要求1所述的一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述多视点编码中视点间率失真依赖关系为：其中，第n个视点的RDcost变化值为ΔCn，则由第n个视点引起的第n+1个视点RDcost的改变量为ΔCn+1，第n个视点与第n+1个视点的关系为εn；令视点间RD依赖系数：则：ΔCtot,n＝βn·ΔCn。3.根据权利要求1所述的一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述多视点编码中视点内率失真依赖关系为：ΔCtot,n＝αlΔcn,l其中，Δcn,l为第n个视点l层RDcost的变化值，αl为视点内RD依赖关系系数，且γ为线性系数，l＝0,1,…L。4.根据权利要求1所述的一种基于模式映射的多视点视频编码复杂度控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，记用户给定的总体复杂度为Ψ，第n个视点l层的复杂度控制因子为θn,l，且：根据所述基于多视点编码总体率失真代价最小的原则，则：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵铁松，李棋，徐艺文，黄慧闻，宋衍杰，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35