二次视频编码码率控制中编码块量化增量参数优化方法技术

本发明专利技术涉及视频编码压缩技术领域，具体涉及一种二次编码码率控制应用场景下量化增量参数优化方法。在码率控制算法中，一帧被等分为16x16图像块，其中第i个16x16编码单元的量化参数(QP

【技术实现步骤摘要】
二次视频编码码率控制中编码块量化增量参数优化方法


[0001]本专利技术涉及视频压缩
，具体涉及一种二次编码码率控制应用场景下量化增量参数优化方法。

技术介绍

[0002]视频编码中码率控制算法是编码器设计的核心技术，在码率控制算法中，一帧被等分为16x16图像块，其中第i个16x16编码单元的量化参数(QP
i
)是由帧级基础量化参数及其量化参数增量(ΔQP
i
)决定，具体来说，QP
i
为基础量化参数与其量化参数增量的相加值，即
[0003][0004]视频编码中码率控制算法是通过调整QP
i
，在指定的信道带宽下达到最小的率失真代价。其形式化表示为
[0005][0006]其中，QP
i
是第i个16x16图像块量化参数，D
i
(QP
i
)和R
i
(QP
i
)采为QP
i
下的失真和码率，λ为拉格朗日因子，R
C
为目标码率，I为码率控制滑动窗口内16x16图像块数量。
[0007]传统的量化增量参数优化方法采用对源图像欠采样图像进行预运动预测计算，估计帧间块粒度信息相关度，进而定量调节各16x16图像块的量化增量参数。相比传统方法，本专利技术是一种基于二次编码码率控制应用场景下编码单元量化增量参数优化方法，即公式(1)中参数ΔQP
i
的优化方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术是在第二次编码中利用第一次编码所获取的编码块的运动向量、量化参数、帧内预测编码代价(C
intra
)及帧间预测编码代价(C
inter
)，优化二次编码过程中编码块的量化增量参数的方法。
[0009]量化参数增量的定量算法依靠对帧间信息传播量的准确估计。本专利技术的第一点就是利用第一次编码所得到的运动向量、量化参数、帧内预测编码代价(C
intra
)及帧间预测编码代价(C
inter
)来提高对16x16块粒度帧间信息传播量(PI)的估计精度。在此过程中，我们专利技术了信息增益系数(α)的概念。
[0010]在构建PI与量化参数增量的映射关系时，我们专利技术了基于当前16x16块量化步长的动态强度参数s定义方法，即s＝min(1,max(0,τ
·
(QP
‑
30)))，其中变量τ∈[0.01，0.1]。在低码率编码环境下，进一步提高本算法的性能。
附图说明
[0011]通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：
[0012]图1是本专利技术一个实施例中二次编码码率控制应用场景下量化增量参数优化方法的流程示意图。
[0013]图2是本专利技术一个实例中相关帧间16x16块粒度信息传递示意图；此图中，第n帧为预测帧，第n帧以第n
‑
1帧为参考帧，每帧包含3x3个16x16的图像块，一个小方格代表16x16图像块；第n帧中阴影块为CU
11
位置的块，其帧内预测代价、帧间预测代价及输入信息量表示为C
intra
、C
inter
及PI；其输出信息量为增益后的输出信息量PO
′
＝α
·
PO，其中Q为阴影块的量化步长，σ2为阴影块预测方差；第n
‑
1帧中16x16阴影块为第n帧中阴影块对应的参考区；PO
′
根据参考区与邻近16x16块的交叠面积，等比例拆分到其输入信息量中；例如，如果CU
01
与参考区交叠的面积为25个亮度像素，的信息量隶属于CU
01
的输入信息。
具体实施方式
[0014]现结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步详细阐述。
[0015]图1示出了本实施例中二次编码码率控制应用场景下量化增量参数优化方法的流程示意图，包括：
[0016]S1，将每一帧图像划分为16x16块，根据第一次编码结果，获取视频的各帧图像中每个16x16块的运动向量、量化参数、帧内预测编码代价(C
intra
)及帧间预测编码代价(C
inter
)，前述的运动向量、量化参数、帧内预测编码代价(C
intra
)及帧间预测编码代价(C
inter
)被用于第二次编码中重新调整各16x16块的量化增量参数，以提高二次编码的图像质量。
[0017]S2，第二次编码采用与第一次编码相同的帧结构和参考关系，基于第一次编码所获得的预测帧的16x16块的帧内预测编码代价、帧间预测编码代价、以及此16x16块的输入信息量PI，计算该预测帧的16x16块的输出信息量PO。该计算方法为：当一个预测帧的16x16块的C
intra
、C
inter
及PI为已知时，该预测帧的16x16块的输出信息量对于不被参考的块，其输入信息量PI＝0；。
[0018]S3，根据步骤S2中所获得的预测帧的16x16块的输出信息量PO，定义该预测帧的16x16块的输出信息量PO的传播增益系数α，具体包括：
[0019]根据一次编码结果，我们可以得到预测帧中16x16块的运动向量、量化步长Q、及其预测残差的方差σ2，预测残差的方差σ2即用参考帧中的16x16块按像素点减去预测帧中的16x16块，得到16x16的预测残差块的残差值，并计算该残差值的方差；定义增益系数为α
·
PO为预测帧中16x16块的输出信息PO投射到运动向量指向的参考帧的输入信
息总量。此过程为图2中PO
′
＝α
·
PO所表述的过程。
[0020]S4，根据预测帧中16x16块的运动向量(例如图2中第n帧的阴影块的运动向量)，可获得参考帧上的16x16参考区域(例如图2中第n
‑
1帧的阴影块)，参考帧上任一16x16块如果与此参考区域有交叠区都被定义为相关块。如果交叠区域包含的亮度分量的像素个数为s
o
，那么在计算此参考帧16x16相关块的PI时，要增加信息量于是，根据第一次编码的参考关系，当预测帧中所有块的输出信息量及增益系数已知，可以推导出参考帧所有16x16块的PI。
[0021]S5，基于步骤S4中获得的参考帧中16x16块的输入信息量PI，可推导此16x16块量化增量ΔQP，具体包括：ΔQP＝s
·
log2(1+PI)，其中强度参数s定义为当前16x16块在一次编码中所选择的量化参数QP的函数，表达式为s＝min(1,max(0,τ
·
(QP
‑
30)))，其中τ∈0.01，0.1。
[0022]综上所述，采用上述量化增量参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二次编码码率控制应用场景下编码单元量化增量参数优化方法，其特征在于，将每帧图像均划分为16x16块，根据第一次编码结果，获取视频的各帧图像中每个16x16块的运动向量、量化参数、帧内预测编码代价(C
intra
)及帧间预测编码代价(C
inter
)，基于上述信息，在第二次编码中重新调整每帧图像的16x16块的量化增量参数，提高二次编码的图像质量。2.根据权利要求1所述的基于二次编码码率控制应用场景下编码单元量化增量参数优化方法，其特征在于，基于第一次编码所获得的预测帧的16x16块的帧内预测编码代价、帧间预测编码代价以及此16x16块的输入信息量PI，计算该预测帧的16x16块的输出信息量PO；当一个预测帧的16x16块的C
intra
、C
inter
及PI为已知时，该预测帧的16x16块的输出信息量3.根据权利要求2所述的基于二次编码码率控制应用场景下编码单元量化增量参数优化方法，其特征在于，根据所述预测帧的16x16块的输出信息量PO，定义该预测帧的16x16块的输出信息量PO的传播增益系数α，以及计算该输出信息量PO投射到运动向量指向的参考帧的输入信息总量；定义增益系数为其中，Q为一个16x16块的量化步长，σ2为一个16x16预测残差块的方差，α
...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴伟，刘振宇，
申请(专利权)人：南通朝辉信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：