专利名称：一种基于odwt子带实时生成高质量dvc解码端边信息的方法
技术领域：
本发明属于图像处理技术、视频编码技术。具体讲本发明涉及一种分布式视频编码技术 DVC (Distributed Video Coding)解码端边信息 SI (Side Information)的质量提升方法。
背景技术：
分布式视频编码技术DVC是在Slepian-Wolf编码，又称为分布式信源编码(DSC:Distributed Source Coding)的基础上实现的。DVC编码主要面向资源有限的移动设备的低复杂度视频编码场景，由于采用独立编码联合解码的策略，具有高计算复杂度的运动估计ME (Motion Estimation)被移到了解码端进行，从而极大的改善了编码端对于计算资源的需求。DVC解码端在工作的过程中需要首先生成边信息SI用于解码。SI的质量对于DVC编解码技术的率失真性能具有决定性的影响。生成边信息SI有多种方法，目前使用频繁的方法是在Stanford DVC系统中提出的，该方法把视频帧分为两类:一类以Intra编码模式进行编码，称为关键帧，其余的帧则进行WZ编码称为WZ帧。在解码端使用与当前编码的WZ帧相邻的已解码的前后两帧作为预测的信息源，基于运动估计运动补偿MEMC(MotionEstimation and Motion Compensation)的原理生成的，称为运动补偿时域插值方法MCTI(Motion Compensated Temporal Interpolation)。在最近几年中很多研究者对如何提高边信息的质量进行了研究，并提出了很多方法。但这些方法都存在模型复杂、适用性不广等问题。大部分DVC边信息都是在空域中生成的。除上述基于空域MCTI的方法外，还有一种在ODWT域的各级子带进行MCTI生成边信息的方法。其采用如下方法生成DVC边信息。首先在解码端对当前WZ帧的前后相邻两帧进行ODWT变换，获得多级子带。然后计算相邻关键帧的差值的绝对值的方差。将这个方差与预先设定的阈值进行比较来决定哪几个子带需要进行MCTI，哪些子带不需要MCTI，而是直接使用平均值来作为预测。假设ODWT变换级数是2，那么需要两个阈值来决定ODWT变换获得的I级、2级子带中哪些需要进行MCTI变换。与基于空域MCTI的方法相比，该方法通过将MCTI从空域迁移到ODWT变换域显著地提升了边信息的质量，但是该方法在实时编码中存在一些问题如下:首先该方法显著的增加了解码端的计算量。如果采用与空域MCTI相同的搜索块大小和搜索范围，ODffT变换为2级的换，那么最坏情况下的计算量将是空域MCTI的7倍。其次，更为重要的是如果要获得较好的结果，就必须恰当的设置用来进行子带分类的阈值。对于非实时编码来说，可以通过统计等方法获得较好的分类阈值。但在实时编码中由于不知道将来的视频信息，就难以生成最佳阈值，严重降低生成的边信息质量。而且该方法中的阈值并不具有普遍性，即在一个视频序列中设定的阈值迁移到另一个视频序列中都会失效。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的任务在于提供一种基于ODWT子带实时生成高质量DVC解码端边信息的方法；本发明以较低的计算复杂度增长为代价，实现在实时DVC编码中提升空域MCTI生成边信息质量。其技术解决方案是:一种基于ODWT子带实时生成高质量DVC解码端边信息的方法，包括下列步骤:a在当前WZ帧前后相邻的两帧之间进行空域运动补偿时域插值，获得当前WZ帧的边信息SIs，以及对应的空域运动矢量MVS，SIs可以视为是DVC解码端形成的对当前WZ帧的预测帧；然后进入步骤b，b计算空域运动矢量的绝对值IMVsI的均值Ave (I MVs I)和方差Var(IMVsI);然后进入步骤C,C根据Ave(IMVsI)和Var (| MVs |)判定是否需要对边信息SIs进行增强；如果需要，进入步骤d ;如不需要，则令S=SIs,并进入步骤e ；d首先对相邻帧进行2级ODWT变换，分解为7个子带Sk，k e [1,7],然后使用MVs作为运动矢量的初始值在各子带Sk间进行运动估计，重新计算各个子带对应的预测信息Pk,最后将{Pk}进行ODWT逆变换生成增强后的边信息SIcmt,并令S=SImiwt ；e输出边信息S。上述步骤c中，首先计算Ave (| MVs |)和Var (| MVs |) ,Ave和Var分别代表求均值和方差的函数，然后计算二者之间的一个比值关系，并与某个预先设定的阈值thl比较，当大于thl时进入步骤d对边信息SIs进行增强；当小于thl时则把Var (IMVsI)与另一个预先设定的阈值th2进行比较，当大于th2时也进入步骤d对边信息SIs进行增强，当小于th2时则进入步骤e。上述步骤d中，首先对与当前WZ帧相邻的两个重构帧按下式进行2级ODWT变换
权利要求
1.种基于ODWT子带实时生成高质量DVC解码端边信息的方法，其特征在于包括下列步骤: a在当前WZ帧前后相邻的两帧之间进行空域运动补偿时域插值，获得当前WZ帧的边信息SIs，以及对应的空域运动矢量MVS，SIs可以视为是DVC解码端形成的对当前WZ帧的预测帧；然后进入步骤b， b计算空域运动矢量的绝对值IMVsI的均值Ave(ImvsI)和方差Var(IMvsI);然后进入步骤c, C根据Ave(IMVsI)和Var(IMVsI)判定是否需要对边信息SIs进行增强；如果需要，进入步骤d ;如不需要，则令S=SIs,并进入步骤e ； d首先对相邻帧进行2级ODWT变换，分解为7个子带Sk，k e [1,7],然后使用MVs作为运动矢量的初始值在各子带Sk间进行运动估计，重新计算各个子带对应的预测信息Pk，最后将{Pk}进行ODWT逆变换生成增强后的边信息SImwT，并令S=S1twt ； e输出边信息S。
2.据权利要求1所述的一种基于ODWT子带实时生成高质量DVC解码端边信息的方法，其特征在于上述步骤c中，首先计算Ave (I MVs I)和Var (| MVs |), Ave和Var分别代表求均值和方差的函数，然后计算二者 之间的一个比值关系，并与某个预先设定的阈值thl比较，当大于thl时进入步骤d对边信息SIs进行增强；当小于thl时则把Var (| MVs |)与另一个预先设定的阈值th2进行比较，当大于th2时也进入步骤d对边信息SIs进行增强，当小于th2时则进入步骤e。
3.据权利要求1或2所述的一种基于ODWT子带实时生成高质量DVC解码端边信息的方法，其特征在于上述步骤d中，首先对与当前WZ帧相邻的两个重构帧按下式进行2级ODffT变换[Λ\(；/-Γ)} = Ολ)^/χ/(/-1)) {Λ； (/ + I)} = ^/)^/(/(/ + 1))k e [1,7] 其中公式左侧Sk表示某个子带，{}表示各级子带的集合，右侧ODWT表示冗余离散小波变换，t表示时间；其次在Sk(t-1)和Sk(t+1)之间按下式进行各级子带的预测，Pk=MEMC (Sk (t-1)，Sk (t+1)，MVs) 其中MVs为空域运动矢量，作为MEMC的初始值；当对所有子带都进行了 MEMC操作生成了 Pk后，按下式进行ODWT逆变换生成SImwT。Sodwt=ODWT^1 ((PJ) ke[l，7]
4.据权利要求3所述的一种基于ODWT子带实时生成高质量DVC解码端边信息的方法，其特征在于上述步骤d中，在各个ODWT子带中进行运动估计时采用不同的搜索策略，在第一级分级高频子带、第二级高频子带以及第二级低频子带设置不同的搜索块尺寸和搜索范围，用以降低计算复杂度的同时提升边信息质量。
全文摘要
本发明公开了一种基于ODWT子带实时生成高质量DVC解码端边信息的方法，包括步骤a在当前WZ帧前后相邻的两帧之间进行空域运动补偿时域插值，获得当前WZ帧的边信息SIs，以及对应的空域运动矢量MVs；b计算空域运动矢量的绝对值|MVs|的均值Ave(|MVs|)和方差Var(|MVs|)；c根据Ave(|MVs|)和Var(|MVs|)判定是否需要对边信息SIs进行增强；如果需要，进入步骤d；如不需要，则令S=SIs，并进入步骤e；d首先对相邻帧进行2级ODWT变换，分解为7个子带Sk，然后使用MVs作为运动矢量的初始值在各子带Sk间进行运动估计，重新计算各个子带对应的预测信息Pk，最后将｛Pk｝进行ODWT逆变换生成增强后的边信息SIODWT，并令S=SIODWT；e输出边信息S。本发明以较低的计算复杂度增长为代价，实现提升空域MCTI生成的边信息质量。
文档编号H04N7/50GK103096085SQ201310042020
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者房胜, 汴紫涵, 梁永全 申请人:山东科技大学