[发明专利]基于码率控制的可伸缩多描述视频编码结构设计方法

说明书

技术领域

本发明属于视频编码及网络传输领域。特别涉及基于码率控制的可伸缩多描述视频编码结构设计方法。

背景技术

Internet的无连接包转发机制主要是为了解决突发性的数据传输而设计的，带宽变化、网络拥塞均将造成包数据的丢失，其本身并不能很好地适应可伸缩视频码流的传输。对于传统的可伸缩视频码流(Scalable VideoCoding，SVC)一旦丢失了基本层的数据，即使接收再多的增强层数据也无法正常解码出视频。可伸缩多描述编码是一种在信源编码端利用码流间冗余度，换取稳定性传输的有效方法。可伸缩多描述编码技术的基本思想是：把视频序列编码成两个或多个重要性相同的视频编码码流，即视频描述。每个描述都可独立打包成可伸缩码流并在相互独立的信道上传输。只要这些描述不是同时受到数据丢失的影响，那么在接收端根据这些描述所包含的信息可获得质量可接受的视频。为了保证从任意一个描述中都可以恢复出一定质量的视频，各个描述之间将会含有一定的冗余信息，并假设同一视频在多路径传输过程中多个描述同时丢失信息(尤其是丢失基本层信息)的概率非常小。这使得可伸缩多描述编码成为一种可靠的视频编码方法。

目前的可伸缩多描述视频编码技术可以分为：基于量化的可伸缩多描述编码技术是对同一信源使用多个不同的量化过程，以产生不同的量化结果；在基于变换的可伸缩多描述编码的过程中通过成对的相关性变换或普通变 换产生不同的描述；基于运动矢量的可伸缩多描述编码技术是将运动矢量信息包含在不同的描述中；基于运动补偿的可伸缩多描述编码技术通常采用高阶预测来增强预测之间的相关性，然后将编码得到的数据打上奇帧或偶帧的标记，平均分配到不同的描述中。

现在的大多数可伸缩多描述算法都是在视频序列的时间和空间冗余度上作处理，很少有通过码率控制实现可伸缩多描述视频编码的。基于码率控制的可伸缩多描述技术就是从码率截断方面着手的一种技术，其通过将熵编码之后的码流按照不同的方式打包以形成可伸缩多描述视频码流。这种技术在具体实施中较为简单方便，多描述的解码和单描述解码可以融为一体，是一种有效的可伸缩多描述视频编码技术。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种基于码率控制的可伸缩多描述视频编码结构设计方法，该方法能够减小有损网络传输对视频观看效果的影响，使得客户端接收到相对稳定的视频观看效果。

为了实现上述任务，本发明采用的技术解决方案是：

实现基于拉格朗日码率控制的可伸缩多描述视频编码设计方法，

首先对原始视频进行传统的沿象素运动轨迹的时域运动补偿滤波，消除视频帧之间的时域相关性；

然后对时域滤波得到的时域高低频帧进行空域二维离散小波变换，并对小波分解后的小波系数进行量化以及熵编码；

随后通过将编码后的码流结果以码块为基本单位分成两类或多类，对不同的码块采用不同的码率进行截断嵌入式码率控制，形成两个或多个描述子码流，从而得到在时间、空间和质量上均可伸缩的多描述视频描述码流；

最后将不同的视频描述码流在相互独立的信道上进行多路径传输。

所述的在对编码后的结果进行分类，利用拉格朗日不等式的性质以及视频中的码率一失真特性将视频帧中码块分为两类或者多类，并针对不同类的码块分配不同的最大可容码率，首先根据利用拉格朗日不等式的性质以及视频中的码率一失真特性将视频帧中码块分为两类，任一类A为描述一的精细描述，包括低频子带，另一类B为描述一的粗糙描述；同样类B包括低频子带为描述二的精细描述，类A为描述二的粗糙描述，所谓精细描述是指对相应码块分配较多得码率，使得其可以有较小的失真，粗糙描述是指对相应码块分配较少得码率，使得其可以有较大的失真，对于精细描述，采用较大的码率进行三维码率控制；对于粗糙描述，采用较小得码率进行三维码率控制；码率控制后按照视频流的格式对两个描述分别打包，即形成了两个重要性相同的可伸缩多描述视频编码结果。

本发明是一种在信源编码端利用码流间冗余度，提高稳定性传输的有效方法。该技术提供了支持基于拉格朗日码率控制的多描述可伸缩数字视频编解码结构设计方法，使得客户端可以从不同的传输信道中获得一定质量的视频码流，从而获得较为稳定的观看质量，更加适应新型视频媒体应用的发展。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图；

图2是本发明可伸缩多描述码流的多路径传输示意图。

图3是本发明运动补偿时域滤波技术。

图4是本发明基于拉格朗日方法的帧码块划分示意图。