本發(fā)明屬于視頻編碼
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)量化參數(shù)的分配。
背景技術(shù)：
：2007年隨著h.264/avc/svc視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，分級(jí)預(yù)測(cè)編碼結(jié)構(gòu)首次被引入，并因其高效的率失真性能而被廣泛應(yīng)用。目前在面向高清視頻的新一代高效視頻編碼的測(cè)試模型(hm)中，其中一種編碼結(jié)構(gòu)為隨機(jī)接入結(jié)構(gòu)，其也屬于分級(jí)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)。視頻編碼中相鄰的視頻幀組成一個(gè)圖像組。每個(gè)圖像組(gop)通常包含8個(gè)視頻幀，每個(gè)視頻幀都被分配了時(shí)間層，如圖1所示，不同的標(biāo)記表示處于不同時(shí)間層的幀。使用隨機(jī)接入結(jié)構(gòu)編碼視頻時(shí)，會(huì)定期的插入i幀，以實(shí)現(xiàn)“隨機(jī)接入”的功能，所以隨機(jī)接入結(jié)構(gòu)主要被應(yīng)用視頻點(diǎn)播等領(lǐng)域。隨機(jī)接入結(jié)構(gòu)的編碼性能與每個(gè)時(shí)間層分配的量化參數(shù)，即量化參數(shù)分配方法，密切相關(guān)。使用隨機(jī)接入結(jié)構(gòu)編碼時(shí)，時(shí)間層低的幀要被更高時(shí)間層的幀直接或間接參考，所以時(shí)間層越低的幀重要性越高，為保證整個(gè)視頻的編碼性能，低時(shí)間層的幀通常分配更小的量化參數(shù)編碼。這也是目前所有針對(duì)隨機(jī)接入結(jié)構(gòu)提出的量化參數(shù)分配方法遵循的基本分配規(guī)則。目前針對(duì)隨機(jī)接入結(jié)構(gòu)提出的量化參數(shù)分配方法通?？梢杂孟率奖硎荆簈pl＝qpl-1+δl,l≥1其中，qpl表示第l個(gè)時(shí)間層分配的量化參數(shù)，δl表示第l個(gè)時(shí)間層與第l-1個(gè)時(shí)間層量化參數(shù)的差值。通常qp0由編碼者通過配置文件在編碼前設(shè)置，因此，一個(gè)優(yōu)異的量化參數(shù)分配方法需要考慮設(shè)置最優(yōu)的δl,l≥1以得到最高的編碼性能，這里用δl,opt,l≥1表示最優(yōu)的δl,l≥1值。目前hm中采用的量化參數(shù)分配方法為δl,l≥1都設(shè)置為1。由于不同的視頻具有不同的內(nèi)容特性，因此在設(shè)置δl,l≥1時(shí)沒有考慮視頻內(nèi)容特性使得目前的針對(duì)隨機(jī)接入結(jié)構(gòu)的量化參數(shù)分配方法在提升編碼性能方面具有局限性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種編碼效率高的高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)量化參數(shù)的分配方法。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是由以下步驟組成：(1)設(shè)置視頻第一個(gè)編碼幀的量化參數(shù)輸入的視頻第一個(gè)編碼幀為i幀、且處于隨機(jī)接入編碼結(jié)構(gòu)的時(shí)間0層，使用編碼者在編碼配置文件中設(shè)定的量化參數(shù)，采用高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)第一幀進(jìn)行編碼。(2)確定視頻第二個(gè)編碼幀的紋理復(fù)雜度等級(jí)和運(yùn)動(dòng)等級(jí)對(duì)視頻的第二個(gè)編碼幀，紋理復(fù)雜度等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀的標(biāo)準(zhǔn)差σv進(jìn)行衡量，運(yùn)動(dòng)等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀與第一個(gè)編碼幀之間的背景幀差dv進(jìn)行衡量。(3)確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,opt根據(jù)式(1)確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,optδ1，opt＝p1+p2ln(dv)-p3(ln(dv))2+p4ln(σv)+p5(ln(σv))2(1)其中，p1～p5為模型參數(shù)，p1取值為5～6，p2取值為0.1～2，p3取值為0.1～1，p4取值為0.01～1，p5取值為0.1～1。(4)確定時(shí)間1層的量化參數(shù)對(duì)δ1,opt取整，將其值限制在1～10之間，如式(2)所示：qp1＝qp0+clip3(1,10,round(δ1,opt))(2)其中，qp0是第一個(gè)編碼幀的量化參數(shù)，qp1是時(shí)間1層的量化參數(shù)，round(δ1,opt)表示對(duì)δ1,opt四舍五入取整，clip3(1,10,round(δ1,opt))表示將round(δ1,opt)的值限制在1～10。(5)確定時(shí)間2層以及更高時(shí)間層的量化參數(shù)根據(jù)視頻圖像組的大小及幀號(hào)來確定當(dāng)前幀所處的時(shí)間層；根據(jù)式(3)確定當(dāng)前幀的量化參數(shù)并編碼。qpl＝qpl-1+1,l≥2(3)其中，qpl是第l個(gè)時(shí)間層的量化參數(shù)。(6)判斷是否編碼完畢編碼完一幀后，判斷當(dāng)前幀是否為編碼的最后一幀，直到編碼完整個(gè)視頻。在本發(fā)明的確定視頻第二個(gè)編碼幀的紋理復(fù)雜度等級(jí)和運(yùn)動(dòng)等級(jí)步驟(2)中，紋理復(fù)雜度等級(jí)和運(yùn)動(dòng)等級(jí)采用式(4)和式(5)確定：式中x[n,k,i]為視頻的第i幀第k個(gè)圖像塊位于n的像素亮度值，其中n為[n1,n2]，每幀圖像寬度為n1個(gè)像素，高度為n2個(gè)像素。bi為表示視頻第i幀中圖像塊的集合，為第i幀中的圖像塊總數(shù)，pi,k為表示第i幀第k個(gè)圖像塊中的像素集合，為第i幀第k個(gè)圖像塊中像素的總數(shù)；其中，i、k、n1、n2、n1、n2、和均為有限正整數(shù)；式(4)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為能整除4的4～64個(gè)像素，式(5)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為能整除4的4～64個(gè)像素。xbg(n,k,i)為背景亮度值采用式(6)確定：其中在本發(fā)明的確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,opt步驟(3)中，p1取值最佳為5.87、p2取值最佳為1.12、p3取值為0.78、p4取值最佳為0.03、p5取值最佳為0.38。在本發(fā)明的確定視頻第二個(gè)編碼幀的標(biāo)準(zhǔn)差和背景幀差步驟(2)中，式(4)中的圖像塊最佳為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)最佳為4個(gè)像素，式(5)中的圖像塊最佳為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)最佳為16個(gè)像素。本發(fā)明采用視頻圖像的背景幀差和標(biāo)準(zhǔn)差來衡量視頻的運(yùn)動(dòng)和紋理特性，為不同內(nèi)容特性視頻分配最優(yōu)的量化參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明方法不需要預(yù)編碼、復(fù)雜度低，并可在同等編碼質(zhì)量下，進(jìn)一步節(jié)省編碼比特，有效地提高了視頻編碼性能。附圖說明圖1是高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的隨機(jī)接入結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實(shí)施例1的流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于下屬的實(shí)施例。實(shí)施例1本實(shí)施例以選用25個(gè)視頻，在hm14.0上實(shí)現(xiàn)，按照高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)通測(cè)條件，采用隨機(jī)接入配置，gop大小為8。時(shí)間0層的量化參數(shù)被分別設(shè)置為22、27、32、37，其它時(shí)間層的量化參數(shù)由本發(fā)明方法確定。以量化參數(shù)22為例，每個(gè)視頻進(jìn)行編碼需經(jīng)過以下步驟：(1)設(shè)置視頻第一個(gè)編碼幀的量化參數(shù)輸入的視頻第一個(gè)編碼幀為i幀、且處于隨機(jī)接入編碼結(jié)構(gòu)的時(shí)間0層，使用編碼者在編碼配置文件中設(shè)定的量化參數(shù)22，采用高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)第一幀進(jìn)行編碼；(2)確定視頻第二個(gè)編碼幀的紋理復(fù)雜度等級(jí)和運(yùn)動(dòng)等級(jí)對(duì)視頻的第二個(gè)編碼幀，紋理復(fù)雜度等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀的標(biāo)準(zhǔn)差σv進(jìn)行衡量，運(yùn)動(dòng)等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀與第一個(gè)編碼幀之間的背景幀差dv進(jìn)行衡量，背景幀差是唯一的一種方法，在c.h.chou,andc.w.chen,“aperceptuallyoptimized3-dsubbandcodecforvideocommunicationoverwirelesschannels,”(ieeetransactionsoncircuitsandsystemsforvideotechnology,vol.6,no.2,pp.143-156,apr.1996)中報(bào)道。式中x[n,k,i]為視頻的第i幀第k個(gè)圖像塊位于n的像素亮度值，其中n為[n1,n2]，每幀圖像寬度為n1個(gè)像素，高度為n2個(gè)像素。本實(shí)施例中i為2。bi為表示視頻第i幀中圖像塊的集合，為第i幀中的圖像塊總數(shù)，pi,k為表示第i幀第k個(gè)圖像塊中的像素集合，為第i幀第k個(gè)圖像塊中像素的總數(shù)；其中，k、n1、n2、n1、n2、和均為有限正整數(shù)；式(4)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為4個(gè)像素，式(5)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為16個(gè)像素；xbg(n,k,i)為背景亮度值采用式(6)確定；其中本實(shí)施例通過式(4)中的標(biāo)準(zhǔn)差和式(5)中的背景幀差來確定具有不同內(nèi)容特性視頻的紋理復(fù)雜度等級(jí)和運(yùn)動(dòng)等級(jí)。(3)確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,opt根據(jù)式(1)確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,optδ1，opt＝p1+p2ln(dv)-p3(ln(dv))2+p4ln(σv)+p5(ln(σv))2(1)其中，p1～p5為模型參數(shù)，本實(shí)施例的p1取值為5.87、p2取值為1.12、p3取值為0.78、p4取值為0.03、p5取值為0.38。(4)確定時(shí)間1層的量化參數(shù)對(duì)δ1,opt取整，將其值限制在1～10之間，如式(2)所示；qp1＝qp0+clip3(1,10,round(δ1,opt))(2)其中，qp0是第一個(gè)編碼幀的量化參數(shù)，qp1是時(shí)間1層的量化參數(shù)，round(δ1,opt)表示對(duì)δ1,opt四舍五入取整，clip3(1,10,round(δ1,opt))表示將round(δ1,opt)的值限制在1～10。由于式(1)采用標(biāo)準(zhǔn)差和背景幀差來確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,opt，使得通過式(2)確定的時(shí)間1層的量化參數(shù)值與視頻的內(nèi)容相適應(yīng)。(5)確定時(shí)間2層以及更高時(shí)間層的量化參數(shù)根據(jù)視頻圖像組的大小及幀號(hào)來確定當(dāng)前幀所處的時(shí)間層；根據(jù)式(3)確定當(dāng)前幀的量化參數(shù)并編碼；qpl＝qpl-1+1,l≥2(3)其中，qpl是第l個(gè)時(shí)間層的量化參數(shù)；(6)判斷是否編碼完畢編碼完一幀后，判斷當(dāng)前幀是否為編碼的最后一幀，直到編碼完整個(gè)視頻。對(duì)每個(gè)視頻，通過在配置文件中設(shè)置時(shí)間0層的量化參數(shù)分別為22、27、32、37，對(duì)于每個(gè)配置文件中設(shè)置的量化參數(shù)，分別按照上述步驟獲得其它時(shí)間層量化參數(shù)，并采用高效視頻編碼方法進(jìn)行編碼獲得編碼失真和編碼比特?cái)?shù)。實(shí)施例2本實(shí)施例以選用25個(gè)視頻，在hm14.0上實(shí)現(xiàn)，按照高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)通測(cè)條件，采用隨機(jī)接入配置，gop大小為8。時(shí)間0層的量化參數(shù)被分別設(shè)置為22、27、32、37，其它時(shí)間層的量化參數(shù)由本發(fā)明方法確定。以量化參數(shù)22為例，每個(gè)視頻進(jìn)行編碼需經(jīng)過以下步驟：在確定視頻第二個(gè)編碼幀的紋理復(fù)雜度等級(jí)和運(yùn)動(dòng)等級(jí)步驟(2)中，對(duì)視頻的第二個(gè)編碼幀，紋理復(fù)雜度等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀的標(biāo)準(zhǔn)差σv進(jìn)行衡量，運(yùn)動(dòng)等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀與第一個(gè)編碼幀之間的背景幀差dv進(jìn)行衡量；式中x[n,k,i]為視頻的第i幀第k個(gè)圖像塊位于n的像素亮度值，其中n為[n1,n2]，每幀圖像寬度為n1個(gè)像素，高度為n2個(gè)像素。本實(shí)施例中i為2。bi為表示視頻第i幀中圖像塊的集合，為第i幀中的圖像塊總數(shù)，pi,k為表示第i幀第k個(gè)圖像塊中的像素集合，為第i幀第k個(gè)圖像塊中像素的總數(shù)；其中，k、n1、n2、n1、n2、和均為有限正整數(shù)；式(4)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為4個(gè)像素，式(5)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為4個(gè)像素；xbg(n,k,i)為背景亮度值采用式(6)確定；其中在確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,opt步驟(3)中，根據(jù)式(1)確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,optδ1，opt＝p1+p2ln(dv)-p3(ln(dv))2+p4ln(σv)+p5(ln(σv))2(1)其中，p1～p5為模型參數(shù)，p1取值為5，p2取值為0.1，p3取值為0.1，p4取值為0.01，p5取值為0.1；其它步驟與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3本實(shí)施例以選用25個(gè)視頻，在hm14.0上實(shí)現(xiàn)，按照高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)通測(cè)條件，采用隨機(jī)接入配置，gop大小為8。時(shí)間0層的量化參數(shù)被分別設(shè)置為22、27、32、37，其它時(shí)間層的量化參數(shù)由本發(fā)明方法確定。以量化參數(shù)22為例，每個(gè)視頻進(jìn)行編碼需經(jīng)過以下步驟：在確定視頻第二個(gè)編碼幀的紋理復(fù)雜度等級(jí)和運(yùn)動(dòng)等級(jí)步驟(2)中，對(duì)視頻的第二個(gè)編碼幀，紋理復(fù)雜度等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀的標(biāo)準(zhǔn)差σv進(jìn)行衡量，運(yùn)動(dòng)等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀與第一個(gè)編碼幀之間的背景幀差dv進(jìn)行衡量。式中x[n,k,i]為視頻的第i幀第k個(gè)圖像塊位于n的像素亮度值，其中n為[n1,n2]，每幀圖像寬度為n1個(gè)像素，高度為n2個(gè)像素。本實(shí)施例中i為2。bi為表示視頻第i幀中圖像塊的集合，為第i幀中的圖像塊總數(shù)，pi,k為表示第i幀第k個(gè)圖像塊中的像素集合，為第i幀第k個(gè)圖像塊中像素的總數(shù)；其中，k、n1、n2、n1、n2、和均為有限正整數(shù)；式(4)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為64個(gè)像素，式(5)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為64個(gè)像素；xbg(n,k,i)為背景亮度值采用式(6)確定；其中在確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,opt步驟(3)中，根據(jù)式(1)確定時(shí)間1層的量化參數(shù)差值δ1,optδ1，opt＝p1+p2ln(dv)-p3(ln(dv))2+p4ln(σv)+p5(ln(σv))2(1)其中，p1～p5為模型參數(shù)，p1取值為6，p2取值為2，p3取值為1，p4取值為1，p5取值為1。其它步驟與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4本實(shí)施例以選用25個(gè)視頻，在hm14.0上實(shí)現(xiàn)，按照高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)通測(cè)條件，采用隨機(jī)接入配置，gop大小為8。時(shí)間0層的量化參數(shù)被分別設(shè)置為22、27、32、37，其它時(shí)間層的量化參數(shù)由本發(fā)明方法確定。以量化參數(shù)22為例，每個(gè)視頻進(jìn)行編碼需經(jīng)過以下步驟：在確定視頻第二個(gè)編碼幀的紋理復(fù)雜度等級(jí)和運(yùn)動(dòng)等級(jí)步驟(2)中，對(duì)視頻的第二個(gè)編碼幀，紋理復(fù)雜度等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀的標(biāo)準(zhǔn)差σv進(jìn)行衡量，運(yùn)動(dòng)等級(jí)采用第二個(gè)編碼幀與第一個(gè)編碼幀之間的背景幀差dv進(jìn)行衡量；式中x[n,k,i]為視頻的第i幀第k個(gè)圖像塊位于n的像素亮度值，其中n為[n1,n2]，每幀圖像寬度為n1個(gè)像素，高度為n2個(gè)像素。本實(shí)施例中i為2。bi為表示視頻第i幀中圖像塊的集合，為第i幀中的圖像塊總數(shù)，pi,k為表示第i幀第k個(gè)圖像塊中的像素集合，為第i幀第k個(gè)圖像塊中像素的總數(shù)；其中，k、n1、n2、n1、n2、和均為有限正整數(shù)；式(4)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為32個(gè)像素，式(5)中的圖像塊為正方形塊，正方形塊邊長(zhǎng)為32個(gè)像素；xbg(n,k,i)為背景亮度值采用式(6)確定；其中其它步驟與實(shí)施例1相同。為了驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，發(fā)明人采用本發(fā)明實(shí)施例1高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)量化參數(shù)的分配方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)情況如下：分別采用高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(hm14.0)和本發(fā)明中的量化參數(shù)分配方法對(duì)視頻進(jìn)行編碼和重建。重建視頻的失真采用亮度分量(y)、色度分量(uv)的聯(lián)合失真表示，如式(7)所示。將hm14.0中的方法選擇為基準(zhǔn)方法，得到本發(fā)明中的量化參數(shù)分配方法對(duì)應(yīng)的bd-rate值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表1發(fā)明方法的實(shí)例測(cè)試結(jié)果videosbd-rate(yuv)videosbd-rate(yuv)peopleonstreet-1.00％traffic-3.96％parkscene-2.04％kimono-1.03％bqterrace-5.04％cactus-2.62％basketballdrill-8.34％basketballdrive-0.12％bqmall-4.04％bqsquare-8.49％partyscene-9.02％blowingbubbles-6.24％racehorses(wvga)0.10％racehorses(wqvga)-0.47％basketballpass-1.63％kristenandsara-10.62％fourpeople-12.58％vidyo1-9.92％johnny-9.09％chinaspeed-7.09％vidyo3-11.09％slideediting0.00％vidyo4-11.54％slideshow-5.96％basketballdrilltext-8.15％所有視頻的均值-5.60％預(yù)編碼次數(shù)0由表1可見，對(duì)于所有的測(cè)試視頻，用實(shí)施例1方法對(duì)應(yīng)的亮度和色度分量的聯(lián)合bd-rate為-5.60％，所以本方法可以更加有效地提高視頻編碼性能。當(dāng)前第1頁12