[发明专利]一种基于区域的视频图像编解码方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及视频编解码领域，特别是涉及基于当前区域编码方法之上的视频编码方法和装置。

背景技术

网络视频流业务的迅速发展无可避免的受到有限带宽资源的制约，而在用甚低比特率进行视频压缩时，往往会丢失一些细节信息，甚至其中部分信息是人们特别感兴趣的，比如视频会议中的人物头肩区域，航空图像中携带重要信息的小目标区域，干涉多光谱图像中的干涉条纹区域，以及医学图像中病灶区域等等，这些可以统称为感兴趣区域。从主观视觉角度来说，这些区域的恢复质量直接影响到重建图像的整体主观感受质量。感兴趣区域编码将有限的码率优先分配给视频序列中人们感兴趣的区域，可以明显提高恢复图像质量，同时便于对码流实现分层不等重保护功能，提高视频网络通信系统的鲁棒性，因此在网络视频流业务的不断发展中起着至关重要的作用。许多文献在感兴趣区域视频编码方法上做了有益的研究[1-6]。文献[3]将感兴趣区域分割为子图像进行独立编码，并且提出了一种渐变的码率分配方案；文献[4]在MPEG4-FGS(Fine Granular Scalable)的基础上，通过位平面提升的方法提高感兴趣区域图像增强层的压缩质量。这些方法取得了一定的效果，但都不能从压缩的角度对感兴趣区域的视频质量加以改善，也不能基于实际的图像内容更有效的利用码率资源。

因此，在视频应用中，特定区域的图像细节对于用户体验质量更加重要。在传输带宽和存储空间有限的情况下，优先保证特定区域的质量，这是对传统视频编码技术提出的新要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在传输带宽或者存储容量一定的情况下，优先保证感兴趣区域的编码质量，同等码率下，感兴趣区域的主客观质量都得到大幅提升，并且通过过渡带和感兴趣区域内部的优先级设定，使得感兴趣区域和背景区域之间的质量控制更加精细。

本发明按下述技术方案解决其技术问题：

本发明提供的一种基于区域的视频图像编解码方法如下：

(1)基于区域的视频图像编码方法：

包含以下的用于压缩数字视频或数字图像的编码步骤：

1)以计算机可读格式提供数字图像数据，其包括关于像素的数值和坐标的数据，

2)选择输入数字图像的感兴趣区域、背景区域和过渡带区域，

3)根据至少三个优先级对输入数字图像数据进行优先级划分，

4)按照优先级的设定，分别对各个区域的预测变换后的数据进行分级量化，不同区域的量化系数的选择依照优先级进行，并对变换后的图像数据进行量化操作，

5)在输出码流中记录感兴趣区域的位置信息、过渡带宽度信息以及各个区域的优先级数据；

(2)基于区域的视频图像解码方法：

包含以下的用于解压缩数字视频或图像的解码步骤：

使用输入比特流，解码不同区域的位置信息和优先级信息，

根据不同区域的优先级信息，计算各个区域的量化值，

使用量化值对各个区域内的数据进行逆量化操作。

本发明提供的用于上述的基于区域的视频图像编解码方法的装置，其结构是：

(1)基于区域的视频图像编码的装置，其设有：用于对输入图像分割成感兴趣区域、过波带区域和背景区域的三种区域选择单元；用于对各个区域划分不同的优先级的优先级划分单元；用于根据不同优先级映射不同的量化值，并使用量化值对图像数据进行量化操作的量化单元。

(2)基于区域的视频图像解码的装置，其包括区域信息解码单元和逆量化单元，其中：区域信息解码单元，包括使用输入比特流，解码不同区域的位置信息和优先级信息的解码单元；逆量化单元，包括根据不同区域的优先级信息计算各个区域的量化值，并使用量化值对各个区域内的数据进行逆量化操作的单元。

本发明提供的方法与现有技术相比具有以下的主要优点：

首先，在传输带宽和存储空间有限的情况下，本方法优先保证感兴趣区域的图像质量。通过对本编码方法进行仿真实验可以看出，本方法与传统编码方法相比，当感兴趣区域占原图像1/3时，在同等码率的情况下，感兴趣区域的客观编码质量可提高1.5dB以上，并且主观质量不会下降。

其次，复杂度不大。本发明没有增加任何高复杂度的编码模块，不会带来复杂度上的提高，复杂度传统编码方式相当。

附图说明

图1为本发明的区域划分示意图。

图2为使用本发明方法，对foreman序列编解码后感兴趣区域客观质量测试结果。

图3为使用传统方法，在128Kbits/s码率下，foreman序列第2帧的编码效果图。