一种基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法，具体为：在非关键帧译码过程中，根据边信息补偿生成算法获得边信息，包括：编码单元最佳划分确立、最优匹配块搜索、运动矢量获取及补偿；在关键帧重构过程中，利用残差卷积网络，通过BM3D去噪器对关键帧图像进行预处理，对预重构的低分辨率关键帧图像进行全局块匹配；在非关键帧重构过程中，采用残差卷积网络预重构、最小化重构、卷积神经网络映射的重构流程完成非关键帧重构。本发明专利技术通过所述基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法实现了关键帧和非关键帧的重构质量和效率的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法。
技术介绍
目前主流视频编码器有VPx、H.26x和AVS等众多系列，视频编码器通过帧内和帧间预测编码、频域变换编码、熵量化编码、亚像素运动估计等一系列流程，实现了信号的可靠性高效传输。此类视频编码器的核心思想在于去除视频的时间和空间等冗余，利用大量相似块之间的关联性进行编码。以国际通用标准H.26x的帧间编码为例，待编码图像首先按照自身特性被灵活的划分为若干个不同大小的单元，每个单元进行编码时在当前已经编好的块中寻找一个最相似的作为最优匹配进行压缩，该单元所在图像称为参考帧，两个编码块在图像中发生的相对位移称为运动矢量(MotionVector，MV)，传输信息时仅需包含帧距及编码单元对应MV即可。这种非线性压缩过程的计算复杂度骤然提升，高速移动设备、空中及远海节点等处理计算能力受限的采样端显然无法满足需求，编解码标准通用性受到了很大限制。分布式压缩视频感知系统(DistributedCompressiveV本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)在非关键帧译码过程中，根据边信息补偿生成算法获得边信息，包括：/n1.1)编码单元最佳划分确立：采用四叉树划分方式将非关键帧划分为互不重叠的若干待重构编码单元，遍历每个待重构编码单元并通过率失真函数确立编码单元最佳划分；/n1.2)最优匹配块搜索：对划分好的待重构编码单元进行运动估计，以率失真函数作为判决依据，对待重构编码单元前后距离最近的两帧已重构关键帧相同位置的编码块进行搜索得到最优匹配块，然后建立待重构编码单元与最优匹配块之间的对应关系，将所述对应关系作为运动估计的结果，根据所述运动估计的结果计...

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在非关键帧译码过程中，根据边信息补偿生成算法获得边信息，包括：
1.1)编码单元最佳划分确立：采用四叉树划分方式将非关键帧划分为互不重叠的若干待重构编码单元，遍历每个待重构编码单元并通过率失真函数确立编码单元最佳划分；
1.2)最优匹配块搜索：对划分好的待重构编码单元进行运动估计，以率失真函数作为判决依据，对待重构编码单元前后距离最近的两帧已重构关键帧相同位置的编码块进行搜索得到最优匹配块，然后建立待重构编码单元与最优匹配块之间的对应关系，将所述对应关系作为运动估计的结果，根据所述运动估计的结果计算相对运动矢量，利用所述相对运动矢量获得当前待重构编码单元的边信息；
1.3)运动矢量获取及补偿：采用空域及时域双重补偿的搜索范围，利用已确立的编码单元最佳划分方式，对同图像帧相邻编码单元或时域相邻图像帧相同位置的编码单元进行补偿，获得相对运动矢量候选列表，得到更准确的最优匹配单元搜索区间；
(2)在关键帧重构过程中，利用残差卷积网络，首先通过BM3D去噪器对关键帧图像进行预处理，对预重构的低分辨率关键帧图像进行全局块匹配，将包含局部自相似信息的补丁块聚合为三维数组，作为残差卷积网络的输入，残差卷积网络采用多滤波器结构；
(3)在非关键帧重构过程中，采用残差卷积网络预重构、l1-l1最小化重构、卷积神经网络映射的重构流程完成非关键帧重构，首先利用残差卷积网络对压缩信号、边信息的残差做滤波处理，得到初步预重构结果；将所述初步预重构结果作为l1-l1最小化重构的初始迭代值，然后利用少量压缩值及边信息进行一百次修正迭代，对图像质量补强；最后代入8层的卷积神经网络映射，获得最终图像。


2.根据权利要求1所述的基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法，其特征在于，所述率失真函数为最小变换域绝对误差和(SATD)，其表达式为：



其中，orgval表示当前图像像素点(x，y)的原始信号值，perdval表示当前图像像素点(x，y)的参考帧预测信号值，M和N均表示编码单元的大小，函数T表示对其中变量进行哈德曼矩阵变换并对绝对值之差求和。


3.根据权利要求2所述的基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法，其特征在于，所述绝对误差和(SATD)的大小反映当前待重构编码单元的匹配程度，所述匹配程度与绝对误差和(SATD)的大小呈负相关关系。


4.根据权利要求2所述的基于分布式压缩视频感知系统的新型重构方法，其特征在于，所述编码单元最佳划分确立具体为：
1.1.1)将待重构非关键帧距离最近的已重构关键帧作为补偿帧，划分为128*128大小的大编码单元(LargeCodingUnits，LCU)，以率失真函数为搜索判据，对待重构非关键帧的编码单元在参考帧进行全匹配搜索，选取绝对误差和(SATD)最小值的编码单元作为最佳匹配单元，并存储当前编码单元划分方式下的绝对误差和(SATD)以及相对运动矢量；
1.1.2)将LCU按四叉树划分方式拆分为4个大小为64×64的子块，每一个编码单元进行最优匹配获取，第一个子块在全局范围搜索，其余子块经由空域和时域双重补偿获取搜索范围，同样以率失真函数绝对误差和(SATD)为判决依据进行最佳匹配，存储每个编码单元最佳匹配下的绝对误差和(SATD)以及相对运动矢量；
1.1.3)将1.1.2)所得的4个64×64编码单元的最佳匹配绝对误差和(SATD)求和，与1.1.1)所得的最佳匹配误差进行比较，若1.1.2)的最佳匹配绝对误差和(SATD)求和值更小，则判定大编码单元采取1.1.2)中的划分方式，存储子块数据并进行后续判定，转入步骤1.1.4)，若1.1.2)的最佳匹配绝对误差和(SATD)求和值更大，则保持当前大编码单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴绍华，张锐峰，李冬青，焦健，张钦宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44