[发明专利]一种超高清视频失真优化编码方法

说明书

本发明涉及图像编码领域，具体涉及一种超高清视频失真优化编码方法，包括：根据编码前后像素点的亮度和邻域亮度的差值获得像素点的空域亮度变化程度；结合颜色宽容度计算像素点的空域色度变化程度；根据像素点编码前后的亮度变化幅度获得像素点的时域亮度变化程度；根据像素点的色度幅值差异度获得像素点的时域色度变化程度；将失真率损失函数和比特率损失函数作为自编码网络的损失函数，根据视频训练集和损失函数训练得到自编码网络，将根据自编码网络得到特征图作为待压缩视频的视频编码结果。本发明结合人眼视觉感知特性构建失真率损失函数，使自编码网络输出的待压缩视频的视频编码结果的质量与人眼视觉的感受一致，同时使压缩率增加。

技术领域

本发明涉及图像编码领域，具体涉及一种超高清视频失真优化编码方法。

背景技术

超高清视频具有非常强的临场感和实物感，实现列对现实场景有最为细腻逼真的还原，实现极为真切的人眼视觉感知，但是，超高清视频给观众带来良好的视觉效果是基于极大的数据量，因此，对超高清视频的视频编码的性能具有较高的要求。

视频编码的性能主要体现在比特率和失真率两个方面，失真率用于评价编码前后视频的质量变化程度，视频失真优化是提升视频编码性能的重要环节。在视频失真优化时，使用均方误差、峰值信噪比等客观指标作为失真度量来评价视频编码的失真率，然而，图像质量评价研究己经证明，由于人眼视觉对于图像的变化的敏感度并不是绝对的，其感知结果会受到许多因素的影响而产生变化，因此，均方误差、峰值信噪比等客观指标无法和人眼视觉感知的图像质量完全一致，不适合用于视频编码的失真率的度量。

如何结合人眼视觉感知特性获得视频编码的失真率，使得视频编码的质量与人眼视觉的感受一致。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种超高清视频失真优化编码方法，所述方法包括：

获取视频训练集，构建自编码网络；

计算像素点编码前的邻域亮度和编码后的邻域亮度，根据编码前后像素点的亮度的差值以及编码前后像素点的邻域亮度的差值，获得像素点的空域亮度变化程度；结合颜色宽容度计算像素点的空域色度变化程度；

根据像素点编码前的亮度变化幅度和编码后的亮度变化幅度，获得像素点在每帧图像中的时域亮度变化程度；根据相邻帧图像的权值，将像素点在相邻帧图像中的时域亮度变化程度的加权结果记为像素点的时域亮度变化程度；

根据两帧图像中的两个像素点编码前对应的两个颜色点组成的第一向量，以及两帧图像中的两个像素点编码后对应的两个颜色点组成的第二向量，获得像素点的色度幅值差异度；将像素点在相邻帧图像中的色度幅值差异度的加权结果记为像素点的时域色度变化程度；

将所有帧图像的所有像素点的空域亮度变化程度、空域色度变化程度、时域亮度变化程度以及时域色度变化程度的加权结果的和作为失真率损失函数，将自编码网络中所有特征图的比特量与所有帧图像的比特量的比值作为比特率损失函数；

将失真率损失函数和比特率损失函数作为自编码网络的损失函数，根据视频训练集对自编码网络进行训练，得到训练完成的自编码网络；将待压缩视频输入到训练完成的自编码网络中得到特征图作为待压缩视频的视频编码结果。

进一步地，所述计算像素点编码前的邻域亮度和编码后的邻域亮度的步骤包括：

对于任意一个像素点，将以该像素点为中心像素点的预设大小的区域作为该像素点的邻域，将邻域内的所有像素点记为该像素点的邻域像素点，获得预设大小的高斯滤波核，通过高斯滤波核对邻域内的所有邻域像素点编码前的亮度进行加权求和，获得该像素点编码前的邻域亮度，通过高斯滤波核对邻域内的所有邻域像素点编码后的亮度进行加权求和，获得该像素点编码后的邻域亮度。

进一步地，所述获得像素点的空域亮度变化程度的步骤包括：

对于图像中坐标为的像素点/，空域亮度变化程度的计算公式为：