本发明专利技术涉及一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，包括以下步骤：S1、获取视频序列和对应的视频帧；S2、计算平均纹理复杂度和纹理复杂度；S3、计算平均失真程度和失真程度，以及平均结构特征和结构特征；S4、求出平均失真程度和平均结构特征的比值，同时求出失真程度和结构特征的比值；S5、计算相关参数加权组合；S6、标记感兴趣和非感兴趣区域；S7、计算当前编码LCU对编码帧的重要程度；S8、对所有编码帧完成QP参数更新；S9、基于更新后的QP参数对视频序列进行编码。与现有技术相比，本发明专利技术具有率失真性能好等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及视频编码的，尤其是涉及一种基于感兴趣区域及lcu特征的编码方法。
技术介绍
1、视频编码技术中码率控制模块是在给定的目标比特率下保证视频传输质量的关键模块，它通过在给定的信道带宽资源下选择一系列的编码参数，使得编码的实际比特率在设定的比特率附近浮动，尽可能地利用带宽资源并保证编码视频质量，减小重构视频的失真。
2、高效视频编码码率分配策略不考虑视觉冗余，并且lcu层图像内容特征考虑单一,导致率失真性能不佳。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种基于感兴趣区域及lcu特征的编码方法，利用scharr算子对待编码的lcu的梯度进行计算，并表示为编码区域的纹理复杂度，通过计算lcu像素残差的satd值来反映当前lcu的失真程度，并计算lcu的结构强度来反映当前lcu的结构信息，综合上述的lcu的特征信息，再结合感兴趣区域信息，构成一种新的指导量化参数qp的调整策略。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种基于感兴趣区域及lcu特征的编码方法，包括以下步骤：
4、s1、获取视频序列和对应的视频帧；
5、s2、计算当前编码帧对应的归一化的平均纹理复杂度，和当前编码lcu对应的归一化的纹理复杂度；
6、s3、计算当前编码帧对应的平均失真程度，和当前编码lcu对应的失真程度，以及当前编码帧对应的平均结构特征，和当前编码lcu对应的结构特征；
7、s4、求出归一化的当前编码帧对应的平均失真程度和平均结构特征的比值，同时求出归一化的当前编码lcu对应的失真程度和结构特征的比值；
8、s5、根据当前编码帧对应的归一化的平均纹理复杂度和对应的比值得到当前编码帧对应的相关参数加权组合，根据当前编码lcu对应的归一化的纹理复杂度和对应的比值得到当前编码lcu对应的相关参数加权组合；
9、s6、若当前编码lcu对于处于视频帧的感兴趣区域，则标记为感兴趣lcu，反之，标记为未感兴趣lcu，所述视频帧的感兴趣区域根据yolox目标检测网络确定；
10、s7、将当前的编码lcu对应的相关参数加权组合减去当前编码帧对应的相关参数加权组合，得到当前编码lcu对编码帧的重要程度；
11、s8、根据s6的当前的编码lcu的标记结果和s7的对编码帧的重要程度计算参数qp，选择新的编码lcu，返回s2，直至对当前编码帧的所有编码lcu完成qp参数更新，再选择新的编码帧，返回s2，直至对所有编码帧完成qp参数更新；
12、s9、基于更新后的qp参数对视频序列进行编码。
13、进一步地，纹理复杂度的计算过程为：
14、采用scharr算子，设定其边缘检测滤波尺寸为3x3，计算像素点的x方向和y方向的梯度值，得到当前像素的纹理强度值，通过综合编码lcu内所有像素的纹理强度值，得到编码lcu的纹理复杂度；
15、编码帧的平均纹理复杂度基于该编码帧内所有的编码lcu的纹理复杂度平均得到。
16、进一步地，当前像素的纹理强度值为：
17、
18、其中，gs为当前像素的纹理强度值，gx为像素点的x方向的梯度值，gy为像素点的y方向的梯度值；
19、像素点的x方向的梯度值为：
20、
21、像素点的y方向的梯度值为：
22、
23、其中，p为以当前编码像素点为中心的3×3像素矩阵。
24、进一步地，编码lcu的失真程度由lcu像素残差的satd值表示，satd值的表达式为：
25、
26、其中，m为方阵的大小，h为归一化后大小为m×m的hadamard矩阵；
27、编码帧对应的平均失真程度基于该编码帧内所有的编码lcu的失真程度平均得到。
28、进一步地，编码lcu对应的结构特征为：
29、
30、其中，ssm为编码lcu的结构特征值，m表示编码lcu序号，和表示偏导数，q表示当前编码像素，f表示输入信号，mb表示当前编码lcu；
31、编码帧对应的平均结构特征基于该编码帧内所有的编码lcu的结构特征平均得到。
32、进一步地，编码帧对应的相关参数加权组合为：
33、ωavg＝a·gavg+(1-a)·shavg
34、其中，ωavg为编码帧对应的相关参数加权组合，a为加权系数，取值在0和1之间，gavg为编码帧对应的归一化的平均纹理复杂度，shavg为归一化的当前编码帧对应的平均失真程度和平均结构特征的比值。
35、进一步地，编码lcu对应的相关参数加权组合为：
36、ωcurlcu＝a·gcurlcu+(1-a)·shcurlcu
37、其中，ωcurlcu为编码lcu对应的相关参数加权组合，a为加权系数，取值在0和1之间，gcurlcu为编码lcu对应的归一化的纹理复杂度，shcurlcu为归一化的当前编码lcu对应的失真程度和结构特征的比值。
38、进一步地，加权系数a的值取为0.8。
39、进一步地，当前编码lcu对编码帧的重要程度为：
40、ωcur＝ωcurlcu-ωavg
41、其中，ωcur为当前编码lcu对编码帧的重要程度，ωavg为编码帧对应的相关参数加权组合，ωcurlcu为编码lcu对应的相关参数加权组合。
42、进一步地，参数qp的优化公式为：
43、
44、
45、
46、其中，qpest为编码器初始预测的qp值，ωcur为当前编码lcu对编码帧的重要程度，roi0表示当前编码lcu为未感兴趣lcu，ωcur0表示未感兴趣lcu对编码帧的重要程度，roi1表示当前编码lcu为感兴趣lcu，ωcur1表示感兴趣lcu对编码帧的重要程度。
47、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
48、(1)本专利技术利用纹理复杂度、像素残差的satd以及结构强度信息构成一种新的lcu权重表示公式，用来指导量化参数qp的调整，与现有技术相比，具有更好的r-d性能和主观视觉质量。
49、(2)本专利技术获取各帧中更精确的感兴趣区域信息结合lcu的特征，得到更好的基于ssim的bd-rate增益。
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【技术保护点】
1.一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，纹理复杂度的计算过程为：
3.根据权利要求2所述的一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，当前像素的纹理强度值为：
4.根据权利要求1所述的一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，编码LCU的失真程度由LCU像素残差的SATD值表示，SATD值的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，编码LCU对应的结构特征为：
6.根据权利要求1所述的一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，编码帧对应的相关参数加权组合为：
7.根据权利要求6所述的一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，编码LCU对应的相关参数加权组合为：
8.根据权利要求7所述的一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，加权系数a的值取为0.8。
9.根据权利要求7所述的一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，当前编码LCU对编码帧的重要程度为：
10.根据权利要求9所述的一种基于感兴趣区域及LCU特征的编码方法，其特征在于，参数QP的优化公式为：
...
【技术特征摘要】
1.一种基于感兴趣区域及lcu特征的编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于感兴趣区域及lcu特征的编码方法，其特征在于，纹理复杂度的计算过程为：
3.根据权利要求2所述的一种基于感兴趣区域及lcu特征的编码方法，其特征在于，当前像素的纹理强度值为：
4.根据权利要求1所述的一种基于感兴趣区域及lcu特征的编码方法，其特征在于，编码lcu的失真程度由lcu像素残差的satd值表示，satd值的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于感兴趣区域及lcu特征的编码方法，其特征在于，编码lcu对应的结构特征为：
【专利技术属性】
技术研发人员：滕国伟，崔士明，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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