[发明专利]一种基于兴趣区域的H.265视频质量提升方法

摘要

本发明公开了一种基于兴趣区域的H.265视频质量提升方法，我们提出了一种新的基于兴趣区域(ROI)的H.265码率控制算法，目的是提高主观视觉质量的同时仍保持码率控制精度。首先，提出了一种新的基于图显著性模型，通过时空域显著图来对当前帧的兴趣区域进行估计，进而来确定兴趣区域(ROI)和指导帧(Frame)级和最大编码宏块(LCU)级比特位分配。考虑到视频质量平滑的问题，分别在空间域和时域对λ和QP值的调整进行限制。实验结果表明，该算法可以使输出比特率达到目标值，同时有效地提升了视频帧的兴趣区域峰值信噪比(PSNR)，因此编码序列的整体主观视觉质量比HM10.0标准中自带的码率控制算法大大提高。

主权项

一种基于兴趣区域的H.265视频质量提升方法，其特征在于包括如下步骤：1)初始化码率相关的参数：R‑λ模式码率控制初始量化参数QP方程如下：λ＝α·Rβ  (1)QP＝4.2005lnλ+13.7122  (2)其中α和β是与视频源相关的参数，R是目标码率值，λ是率失真拉格朗日算子，式(2)就是获取初始量化参数；2)基于相干规范融合方法融合空间域显著图分量Sp和时域显著图分量Sm,得到时空显著图SF，方程如下：SF＝θ1Sm+θ2Sp+θ3SmSp  (3)其中：u和v是宏块宏运动矢量的水平和垂直分量；Sp通过基于图的马尔可夫链平衡分布来获取,θ1,θ2,θ3是加权因子；通过时空显著图SF对视频帧感兴趣区域和非感兴趣区域进行判断；3)区分感兴趣区的码率控制初始化过程比特分配过程之前设置帧目标位与HM10.0一致，然后根据质量因子K将帧的目标比特数分成两部分，质量因子K是ROI和NROI所需比特数比值，ROI和NROI目标比特数是根据以下公式确定T＝TROI+TNROI  (5)TROI＝K×TNROI  (6)其中T,TROI,和TNROI表示当前帧、ROI和NROI各自的目标比特，为了保证时域上的质量稳定，参数λ和QP需要限定在一个较小的范围.λ取值范围：λXlastPic·2-10.03.0≤λXcurrPic≤λXlastPic·210.03.0---(7)]]>QP取值范围：QPXlastPic‑10≤QPXcurrPic≤QPXlastPic+10  (8)其中x可能是ROI或NROI；currPic、lastPic分别表示当前帧相关参数、上一帧编码参数；4)考虑当前LCU和周边LCU的关系对λ和QP取值进行如下范围控制：如果当前LCU及其左相邻LCU，属于同一类型，其ROI或NROI的λ和QP值修正式子如下：λlastLCU·2-1.03.0≤λcurrLCU≤λlastLCU·21.03.0---(9)]]>QPlastLCU‑1≤QPcurrLCU≤QPlastLCU+1  (10)其中lastLCU意味着与前一个编码LCU相关的参数；如果当前LCU和其左相邻LCU属于不同的类型，其λ和QP值修正式子如下：λlastLCU·2-10.03.0≤λcurrLCU≤λlastLCU·210.03.0---(11)]]>QPlastLCU‑10≤QPcurrLCU≤QPlastLCU+10  (12)5)视频帧级的比特分配TCurrPic=TGOP-CodedGOPΣNotCodedPicturesωi·ωCurrPic---(13)]]>ωi是当前视频帧组GOP组中每个视频帧的权值，CodedGOP是当前图像组GOP组已经用掉位,TGOP是视频帧组GOP设定码率值。6)判断是否还有新图像组GOP或图像组GOP有新的视频帧，如有，将视频序列i进行加1，对下一帧图像进行编码，跳至步骤2)，如没有就结束编码。