专利名称：Hevc标准的量化矩阵设计的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域。更具体地讲，本发明涉及高效视频编码。
背景技术：
高效率视频编码(HEVC)，也称作MPEG-H Part2，是视频压缩标准草案，H. 264/MPEG-4AVC(高级视频编码)的后继者，目前由IS0/IEC运动图像专家组(MPEG)和ITU-T视频编码专家组(VCEG)联合开发。MPEG和VCEG已经建立了视频编码联合协作团队(JCT-VC)来开发HEVC标准。HEVC提高了视频质量并且与H. 264相比使数据压缩比加倍，并且像素分辨率从320X240到7680X4320缩放。
发明内容
在此描述了使用基于HVS的数学模型和数据分析的HEVC标准的量化(定标)矩阵。还包括一种基于二次参数模型的量化矩阵设计。在一方面，一种实现在装置的存储器中编程的高效视频编码的量化矩阵设计的方法包括确定正方形块的帧内量化矩阵并将正方形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间正方形量化矩阵。所述方法还包括确定矩形块的帧内量化矩阵。所述方法还包括将矩形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间矩形量化矩阵。转换包括使用基于参考高级视频编码量化矩阵模型的算法。从 基于对比敏感度函数调整的算法得出帧内量化矩阵。从由4X4、8X8、16X 16、32X32组成的组中选择帧内量化矩阵。从由16\4、32父8、8\2、32父2组成的组中选择帧内量化矩阵。从由个人计算机、膝上计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏控制台、数字照相机、数字摄像机、相机电话、便携式音乐播放器、平板计算机、视频播放器、DVD刻录/播放器、蓝光刻录/播放器、电视机和家庭娱乐系统组成的组中选择所述装置。在另一方面，一种实现可在装置的存储器中编程的高效视频编码的量化矩阵设计的方法包括确定正方形块的帧内量化矩阵和矩形块的帧内量化矩阵，并将正方形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间正方形量化矩阵以及将矩形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间矩形量化矩阵。转换包括使用基于参考高级视频编码量化矩阵模型的算法。从基于对比敏感度函数调整的算法得出帧内量化矩阵。从由4X 4、8 X 8、16 X 16、32 X 32组成的组中选择帧内量化矩阵。从由16X4、32X8、8X2、32X2组成的组中选择帧内量化矩阵。从由个人计算机、膝上计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏控制台、数字照相机、数字摄像机、相机电话、便携式音乐播放器、平板计算机、视频播放器、DVD刻录/播放器、蓝光刻录/播放器、电视机和家庭娱乐系统组成的组中选择所述装置。在另一方面，一种设备包括存储器，用于存储应用，所述应用确定正方形块的帧内量化矩阵并将正方形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间正方形量化矩阵；处理组件，耦接到存储器，所述处理组件被配置为处理所述应用。所述设备还包括确定矩形块的帧内量化矩阵。所述设备还包括将矩形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间矩形量化矩阵。转换包括使用基于参考高级视频编码量化矩阵模型的算法。帧内量化矩阵是从基于对比敏感度函数调整的算法得出的。所述帧内量化矩阵是从由4X4、8X8、16X16、32X32组成的组中选择的。所述帧内量化矩阵是从由16X4、32X8、8X2、32X2组成的组中选择的。所述设备是从由个人计算机、膝上计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏控制台、数字照相机、数字摄像机、相机电话、便携式音乐播放器、平板计算机、视频播放器、DVD刻录/播放器、蓝光刻录/播放器、电视机和家庭娱乐系统组成的组中选择的。
图I示出了根据一些实施例的不同峰频率的模量传递函数(MTF)曲线。图2示出了根据一些实施例的视频编解码器。图3示出了根据一些实施例的比较用Q-矩阵(帧内4X4)。图4示出了根据一些实施例的比较用Q-矩阵(帧间4X4)。图5示出了根据一些实施例的比较用Q-矩阵(帧内4X4)DCT/DST或DST/DCT。图6示出了根据一些实施例的比较用Q-矩阵(帧内8X8)。图7示出了根据一些实施例的比较用Q-矩阵(帧间8X8)。图8示出了根据一些实施例的使用二次参数产生的4X4HVS Q-矩阵。图9示出了根据一些实施例的使用二次参数产生的4X4HVS Q-矩阵。图10示出了根据一些实施例的帧内和帧间Q-矩阵。图11示出了根据一些实施例的帧内和帧间Q-矩阵(16X4)。图12示出了根据一些实施例的帧内二次模型的结果。图13示出了根据一些实施例的帧间二次模型的结果。图14示出了根据一些实施例的实现量化矩阵设计的方法的流程图。图15示出了根据一些实施例的配置成实现量化矩阵设计的示例性计算装置的框图。
具体实施例方式在此描述使用基于人类视觉系统(HVS)的数学模型和后续的数据分析的高效视频编码(HEVC)标准的量化(定标)矩阵的设计。还描述基于二次参数模型的量化矩阵(Q-矩阵)设计。HEVC标准的量化矩阵设计包括基于HVS的数学模型和二次参数模型。还包括HEVC标准的正方形块或矩形块的帧内Q-矩阵。使用基于参考AVC Q-矩阵模型的算法，帧内正方形或矩形Q-矩阵被转换成对 应的帧间正方形或矩形的Q-矩阵。对于HVS模型，从基于对比敏感度函数调整的算法得出帧内Q-矩阵。对于二次参数Q-矩阵设计，从HVS模型或参考AVC Q-矩阵模型引用的输入Q-矩阵得出一组二次参数的列表，并且该组二次参数的列表随后用于产生基于二次模型的Q-矩阵。然后，使用从AVC Q-矩阵分析得出的结果，帧内Q-矩阵被转换成对应的帧间Q-矩阵。为了将帧内Q-矩阵转换成对应的帧间Q-矩阵，利用了从AVC Q-矩阵分析得出的结果，所述结果表明帧内模型和帧间模型之间存在简单关系。有很多存储定标列表表格的方式。一个示例是在编码器和解码器中都使用大的存储量的查找表(LUT)。在LUT中，缺省的定标列表在本质上是对称的。这些定标列表中的条目是定标矩阵的Z字形扫描的系数。使用两个示例模型形成缺省定标列表。第一个示例模型基于HVS模型，第二个示例模型利用对称定标矩阵的二次参数模型进行设计。存储定标列表表格的另一示例是参数模型，在参数模型中，表格是以额外计算为代价在编码器和解码器中被再生。根据编码的画面/序列，定标矩阵的参数模型能够为对称的多参数(3至6个)或非对称的多参数(2X3至6个)。示出了包含二次方程的4个参数(par_a0、par_b0、par_c0和par_d 0)的缺省定标列表的对称二次参数模型q (x, y) = Int ((par_a0 * (x2+y2)+par_b0 * (xy)+par_c0 * (x+y) +par_d0+5123)>> 10)；其中，(x，y)是缺省定标列表中的元素的位置(在应用扫描之前)。HVS 算法a)在原方程中(对比敏感度函数调整)H (U，V) = [c+ (f (u, v) /fpeak) ** kl] * exp [- (f (u, v) /fpeak)) ** k2]= > a * [c+b * f (u，v) ] * exp [- (d * f (u, v)) * * k2]=>其中，P = I/fpeak, b = f I (p) = p * * kl，d = f2 (p) = p * * k2, or b=.d, kl = I. 0443b) If (f (u, v) > fpeak)H(u, v) = 2. 2 * (0. 192+0. 114 * f (u, v)) exp (-(0. 114 * f(u，v)) * * I. I)；elseH(u, v) =1.0；对于u = 0 至 M-l, V = 0 至 N-I (M x N 的块中)，f (u, v)是放射频率(radialfrequency)c)Q(u, v) = Int (0. 5+qP/H(u, v))) ;//cip=平均 QP 值d)在不同峰频率处的曲线。图I示出了根据一些实施例的在不同峰频率处的模量传递函数(MTF)曲线。当假设HVS为各向同性时，HVS被建模为非线性点变换后接MTF。所述曲线也可以被称作HVS模型的对比敏感度函数(CSF)曲线。CSF指示人对视觉刺激的各种频率有多敏感。根据CSF，人对中间频率最敏感。然而，人对光谱频率的端部(诸如非常低和非常高的频率)非常不敏感。HVS算法使用不同的峰频率(fpeak = (a)、(b)、(C)、(d)情况)来选择关于失真量度的适合参数。
权利要求
1.一种实现在装置的存储器中编程的高效视频编码的量化矩阵设计的方法，包括 a、确定正方形块的帧内量化矩阵；以及 b、将正方形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间正方形量化矩阵。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括确定矩形块的帧内量化矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括将矩形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间矩形量化矩阵。
4.根据权利要求I所述的方法，其中，转换包括使用基于参考高级视频编码量化矩阵模型的算法。
5.根据权利要求I所述的方法，其中，所述帧内量化矩阵是从基于对比敏感度函数调整的算法得出的。
6.根据权利要求I所述的方法，其中，所述帧内量化矩阵是从由4X4、8X8、16X16、32X32组成的组中选择的。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述帧内量化矩阵是从由16X4、32X8、8X2、32X2组成的组中选择的。
8.根据权利要求I所述的方法，其中，所述装置是从由个人计算机、膝上计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏控制台、数字照相机、数字摄像机、相机电话、便携式音乐播放器、平板计算机、视频播放器、DVD刻录/播放器、蓝光刻录/播放器、电视机和家庭娱乐系统组成的组中选择的。
相机电话
9.一种用于实现高效视频编码的量化矩阵设计的设备，包括 a、存储器，用于存储应用，该应用用于 i、确定正方形块的帧内量化矩阵；以及 ii、将正方形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间正方形量化矩阵；和 b、处理组件，耦接到存储器，所述处理组件被配置为处理所述应用。
10.根据权利要求9所述的设备，还包括确定矩形块的帧内量化矩阵。
11.根据权利要求10所述的设备，还包括将矩形块的帧内量化矩阵转换成对应的帧间矩形量化矩阵。
12.根据权利要求9所述的设备，其中，转换包括使用基于参考高级视频编码量化矩阵模型的算法。
13.根据权利要求9所述的设备，其中，所述帧内量化矩阵是从基于对比敏感度函数调整的算法得出的。
14.根据权利要求9所述的设备，其中，所述帧内量化矩阵是从由4X4、8X8、16X16、32X32组成的组中选择的。
15.根据权利要求10所述的设备，其中，所述帧内量化矩阵是从由16X4、32X8、8X2、32X2组成的组中选择的。
16.根据权利要求9所述的设备，其中，所述设备是从由个人计算机、膝上计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏控制台、数字照相机、数字摄像机、相机电话、便携式音乐播放器、平板计算机、视频播放器、DVD刻录/播放器、蓝光刻录/播放器、电视机和家庭娱乐系统组成的组中选择的。
全文摘要
本发明涉及HEVC标准的量化矩阵设计。在此描述了使用基于HVS的数学模型和数据分析的HEVC标准的量化(定标)矩阵。还包括一种基于二次参数模型的量化矩阵设计。
文档编号H04N7/26GK103220517SQ201310024330
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月14日 优先权日2012年1月20日
发明者M·哈奎, A·塔巴塔贝 申请人:索尼公司