专利名称：基于cnm关键帧分类的分布式视频编码及解码方法
技术领域：
本发明属于视频压缩技术领域，特别是一种基于CNM关键帧分类的分布式视频编 码及解码方法。
背景技术：
分布式视频编码是一种全新的视频编码模式，它基于Skpian-Wolf和Wyner-Ziv 多信源信息编码理论，采用帧内编码加帧间解码，将计算复杂度从编码端转移到解码端，具 有编码器复杂度低、编码端耗电量低、容错性好等特点。使其特别适合于一些计算能力、内 存容量、耗电量都受限的无线视频终端(如无线视频监控系统、视频传感器网络等)，并随 着这些新视频应用的成长在近几年快速发展起来。通常认为边信息是当前WZ(Wyner-Ziv)帧通过一个虚拟的信道传输所得到的，因 此准确地估计WZ帧与辅助边信息(Side informational)之间的统计特性，也即对它们之 间的虚拟“相关信息”准确设计相关噪声模型(CNM)并估计其参数对于提高编码压缩效率 进而准确进行码率控制十分重要。当前，分布式视频编码系统的压缩效率还达不到传统的 视频压缩编码H. 264/AVC的效率，原因之一是其缺乏有效的编码预测选择模式，只有数量 有限的预测编码模式可供选择，另一个重要原因是难以建立准确的相关噪声模型。显然，WZ 帧和SI帧之间的相关性越高，在译码器端传送的用来纠正WZ帧和SI帧之间的错误的比特 就越少，就能够实现更好的系统性能。由于解码端无法获得原始帧信息，且不同的序列的不 同帧的边信息质量是不断变化的，所以这个任务非常复杂。另一方面，当序列中存在高速运 动时，WZ帧和SI帧的错误显著增加，相关噪声分布变得更难预测。实验表明，待编码的WZ帧数据与辅助边信息数据的残差分布和高斯白噪声的概 率密度函数相比，更接近于拉普拉斯分布。然而这两种概率模型并不能精确描述所有的视 频运动模式。为了得到更准确的CNM，研究人员提出了一种方法按不同定义建立不同精度和 类别的相关噪声。Catarina Brites和i^emando Pereira提出了一种更现实的WZ视频编 码方法，它更接近于执行编码端CN模型参数的在线估计，作为像素和变换域的WZ视频编解 码。AaroruB. Girod等提出了一种WZVC结构，译码端使用复杂的运动内插或者外推技术来 构建边信息，来请求译码端的校验比特。当前分布式视频编码中，关键帧编码主要通过帧内 编码方式实现，然而，对频繁使用帧内编码显著降低了编码效率，从而导致低效的边信息和 WZ帧。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种提高分布式视频编解码器的总 体率失真性能的基于CNM关键帧分类的分布式视频编码及解码方法。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的—种基于CNM关键帧分类的分布式视频编码方法，包括如下步骤(1)按下式计算残差帧
权利要求
1. 一种基于CNM关键帧分类的分布式视频编码方法，其特征在于包括如下步骤 (1)按下式计算残差帧
2.根据权利要求1所述的基于相关噪声模型关键帧分类的分布式视频编码方法，其特 征在于所述的帧级拉普拉斯参数值α是通过下式计算得到
3.一种基于相关噪声模型关键帧分类的分布式视频编码方法，其特征在于所述不同 频带的相关噪声模型参数表是由残差帧内的每一 4X4宏块按16个DCT频带和8类按不同 阈值Ti离线生成，其中i e {1...8}。
4.一种基于相关噪声模型关键帧分类的分布式视频解码方法，其特征在于包括在解 码端进行运动矢量搜索步骤和运动矢量补偿步骤，其中，运动矢量搜索步骤采用基于CNM 关键帧分类的自适应三维递归搜索方法，运动矢量补偿步骤采用自适应重叠块运动补偿方 法。
5.根据权利要求4所述的基于相关噪声模型关键帧分类的分布式视频解码方法，其特 征在于基于CNM关键帧分类的自适应三维递归搜索方法包括以下步骤(1)判断接收到的块是否为低速运动序列块，是则执行步骤O)，否则执行步骤(3)；(2)将参考帧同一处的运动矢量值简单复制为当前帧的运动矢量；(3)按照计算初始参考块及其5个邻块与当前预测块的绝对误差和值，将绝对误差和值最小的块做为新的参考块并标为CSa，重复上述迭代过程直到位置不再改变；(4)对其他5个候选块C^b、CS。、C&分别重复步骤C3)直到其位置都不再移动，此时认 为6个候选预测分支都已收敛；(5)在所有的分支都收敛后，6个分支的最小绝对误差和参考块对应的运动矢量为当 前预测块对应的运动矢量。
6.根据权利要求4所述的基于相关噪声模型关键帧分类的分布式视频解码方法，其特 征在于自适应重叠块运动补偿方法包括以下步骤(1)在8X8块中搜索到运动矢量后，计算参考块和当前宏块之间的均方误差；(2)如果一个块对应的均方误差大于阈值Tmse，则将运动矢量指向的块的大小从8X8 扩大为12X12，然后进行重叠块运动补偿。
7.根据权利要求6所述的基于相关噪声模型关键帧分类的分布式视频解码方法，其特 征在于所述的参考块和当前宏块之间的均方误差采用如下公式计算
8.根据权利要求6所述的基于相关噪声模型关键帧分类的分布式视频解码方法，其特 征在于所述的重叠块运动补偿方法为设MVjdXi，(Iyi)，对于插入块的不同区域，补偿系数取决于重叠块的数量，当区域为四 个块的重叠区域时，补偿系数为
全文摘要
本发明公开了一种基于CNM关键帧分类的分布式视频编码及解码方法，编码方法包括如下步骤(1)计算残差帧；(2)计算帧、块、频带变换系数级的拉普拉斯参数值，并按频带变换系数级的拉普拉斯参数值建立不同频带的相关噪声模型参数表；(3)根据残差帧值和相关噪声模型将编码序列分为高速运动序列块、中速运动序列块和低速运动序列块并分别采用帧内模式编码、反向运动矢量估计模式编码和跳帧模式编码；解码方法包括基于CNM关键帧分类的自适应三维递归搜索方法和自适应重叠块运动补偿方法。本发明可有效提高分布式视频编码边信息的质量，在不增加编码端计算复杂度情况下更有效地解决分布式视频编码中运动矢量估计不准确的问题，同时能够获得更精确的运动矢量。
文档编号H04N7/46GK102137263SQ20111011832
公开日2011年7月27日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者叶锋, 张鑫明, 李云鹏, 杨波, 秦雯, 肖贺, 邸金红, 郑翊, 门爱东, 陈晓博, 雷彬, 韩睿, 黄孝建 申请人:北京邮电大学, 松日数码发展(深圳)有限公司