The invention discloses a method for selecting a long reference frame based on rate distortion optimization and frame loss prediction, which relates to the technical field of video coding and decoding. The method includes the following steps: step 1: to determine the target optimization rate-distortion function by comparing the resolved probability of the reconstructed frame with the combined function of the distortion magnitude between the reconstructed frame and the current coding truth; step 2: to predict the loss probability of the transmitted reference frame whose step size is x from the current coding frame, and multiply the loss probability to form the first term of the target optimization rate-distortion function; The second term of the target optimization rate-distortion function is calculated by multiplying the distortion between two frames with the Lagrange multiplier lambda after using a frame from the current coded frame as a reference. Step 4: The optimal reference frame is obtained by finding the step size that minimizes the target optimization rate-distortion function. The invention can reduce the distortion caused by the loss of the selected reference frame and take into account the coding efficiency so as to improve the user experience.
【技术实现步骤摘要】
一种基于率失真优化和丢帧预测的长参考帧的选取方法
本专利技术涉及视频编解码
,尤其是涉及一种基于率失真优化和丢帧预测的长参考帧的选取方法。
技术介绍
视频通信是现代通信常用的通信方式,它出现在我们生活的各个方面,如网络直播,视频新闻,视频会议等。视频信息的特点就是直观且信息量大,对于像直播或是像视频会议这样的实时视频系统来说,如何保证视频流实时且高效地传输极为重要。为了保证实时播放中的低延迟性,该类视频中的帧类型通常只有两种I和P,不使用B帧。现有的被广泛应用的编解码技术如H264或者HEVC,在进行帧间预测编码来恢复重建图像时,通常选取的是前一帧作为参考帧来编码当前帧。目前使用的压缩标准在采用帧间编码预测时,一到两帧已重建图像作为参考帧用于与运动估计来编码当前帧。尤其在实时会议系统中我们通常选择参考上一帧,该方法的优点是搜索时间短、算法复杂度低、延时较低,但这种参考帧选取方法的缺点是在当前帧发生巨大的场景变换或是当前帧预参考的上一帧在传输中发生丢包,无法正确解码的情况下,会选择重编I帧,开启新的GOP进行恢复。因为重编I帧所需的比特数要远远大于其他帧类型,从而导致码率突增,影响编码效率,这时我们需要使用长参考帧作为丢帧恢复的解决方案。长参考帧的定义是将已经被接收端收到且已解的关键帧记录到参考帧列表中,当编码端收到丢包反馈或是检测到场景切换时,触发长参考帧的使用。这样一方面可以防止错误大范围地蔓延导致解码端不可解的状况的发生,另一方面可以防止重编I帧带了的巨大比特消耗。参考帧的选取实际上是一个消耗与效率的妥协,消耗包括存储消耗和搜索消耗,而效率则是使 ...
【技术保护点】
1.一种基于率失真优化和丢帧预测的长参考帧的选取方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:首先考虑端对端的收发方式,即发端通过预设多参考帧的使用,然后将短参考与长参考的优先级进行判断,通过比较重建帧的已解概率和其与当前编码真之间畸变大小的合函数来确定目标优化率失真函数;步骤2:对距离当前编码帧步长为x的已发送的参考帧被丢失的概率的预测,与丢帧概率相乘构成目标优化率失真函数的第一项;步骤3:计算使用距离当前编码帧的某一帧作为参考后,两帧之间的畸变大小,与拉格朗日乘数λ相乘,构成目标优化率失真函数的第二项;步骤4:通过找到使目标优化率失真函数最小的步长值,获得最优参考帧。
【技术特征摘要】
1.一种基于率失真优化和丢帧预测的长参考帧的选取方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:首先考虑端对端的收发方式,即发端通过预设多参考帧的使用,然后将短参考与长参考的优先级进行判断,通过比较重建帧的已解概率和其与当前编码真之间畸变大小的合函数来确定目标优化率失真函数;步骤2:对距离当前编码帧步长为x的已发送的参考帧被丢失的概率的预测,与丢帧概率相乘构成目标优化率失真函数的第一项;步骤3:计算使用距离当前编码帧的某一帧作为参考后,两帧之间的畸变大小,与拉格朗日乘数λ相乘,构成目标优化率失真函数的第二项;步骤4:通过找到使目标优化率失真函数最小的步长值,获得最优参考帧。2.根据权利要求1所述的一种基于率失真优化和丢帧预测的长参考帧的选取方法,其特征在于,所述步骤1中的目标优化率失真函数为:dopt=argmin{Dd+λ·Rd}其中,dopt表示最优步长值;Dd表示的是如果选取距离当前帧步长为d的帧被选用为参考帧可能会产生的失真,此失真与丢包概率和实时RTT值的预测有关;Rd表示的是选用距离当前编码帧步长为d的帧为长参考帧时当前编码帧所需要的编码码率;λ是拉格朗日乘数。3.根据权利要求2所述的一种基于率失真优化和丢帧预测的长参考帧的选取方法,其特征在于,所述步骤2的具体过程为:步骤2-1:确定距离当前帧步长为d的帧被选用为参考帧可能会产生的失真Dd表达式:Dd=P(Y|X)×Fs,其中,X表示属性集;Y表示类变量;P(Y|X)表示在没有收到该帧NACK请求的情况下发现丢帧的概率;FS表示丢帧后对GOP序列产生失真损伤估计;步骤2-2:利用贝叶斯定理将步骤1中的P(Y|X)计算出来,贝叶斯公式表达为:其中,P(X)表示在传输中NACK没有返回的概率;P(Y)表示传输过程中发生丢帧的概率;P(X|Y)表示在已知丢帧的情况下同时收到NACK的概率;步骤2-3:计算选取距离当前帧步长为d的帧被选用为参考帧可能会产生的失真Dd:其中,FS表示的是当前帧的确定步长的帧发生丢包以后造成的错误蔓延。4.根据权利要求3所述的一种基于率失真优化和丢帧预测的长参考帧的选取方法,其特征在于,所述步骤2-2中,P(X)根据实时的网络环境监控,假设当前发送100个包,其中收到N个NACK返回值,...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈明宇,冯文澜,
申请(专利权)人:成都随锐云科技有限公司,随锐科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:四川,51
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