分布式视频编码中量化阶数自适应调整方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分布式视频编码中量化阶数自适应调整方法，属于分布式压缩编 码技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着无线网络的日益发展，越来越多的新兴应用场合不再适用于典型的下行链路 模式，而是更适合用于上行链路模式一一大量的用户发送数据到一个集中的接收端。无线 数码相机，低功耗传感器网络和视频监控系统等应用场景大多数要求有一个低功耗的简单 编码器，有时还会要求有编码端的复杂性调整功能。在数字化通信一个重要的问题就是量 化。量化是将模拟信号转化成数字信号的第一步，也是引入误差的第一步。
[0003] 在分布式视频编码系统中，量化是码率控制的一部分，也是实现比特分配的重要 技术。传统分布式视频编码中变换域采用量化矩阵的方式进行量化，以一个固定的4X4的 量化矩阵对应各个系数带来进行量化，AC子带不需要进行量化的部分也通过固定的量化矩 阵量化，浪费编码端计算性能，增加了码率。但是，编码端无法依据视频流调整阈值，系统可 移植性较差。针对传统分布式编码中编码端可移植性较差无法依据视频流的特点自适应调 整缺点。而本发明能够很好地解决上面的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于解决了分布式视频编码固定量化矩阵无法依据视频流自适应调 整问题，提出了一种分布式视频编码中量化阶数自适应调整方法，该方法应用于分布式视 频编码端量化，实现了分布式视频编码中量化阶数的自适应调整。
[0005] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本发明是一种策略性方法，该方法 通过在编码端建立的简单相关噪声模型计算阈值自适应调整量化阶数，增加了传统量化矩 阵不存在的"2"值，实现DVC系统编码端自适应调节的效果，提升了系统的率失真性能。 [0006] 方法流程：
[0007] 步骤1 :初始化，进入编码端的视频图像根据DCT变换公式进行DCT变换，其公式 为：
[0008] 步骤 2 :DCT 变换后的 AC 子带分成 6 组{1，2}，{3, 4, 5}，{6, 7, 8, 9}，{10, 11，12}，{ 13, 14}， {15};
[0009] 步骤3 :根据WZ帧与边信息的残差C (X，y)，利用最大似然估α = N/ Σ | (C(x, y)) |，相关噪声模型选择残差分布中心部分拟合度高的Laplacian分布，得到
[0010] 步骤4 :N = 1分组的量化阶数不需要调整，设置初始N = 2 ;
[0011] 步骤5 :计算第N组系数的阈值
并进行统计；
[0012] 步骤6:根据计算的阈值T，如果
3否则
则置
[0013] 步骤7 :判断是否分组计算完成，如果N〈6,结束步骤。否则执行步骤5。
[0014] 本发明采用编码端建立的残差模型计算阈值自适应调整量化阶数。根据AC子带 中，大部分的系数是在0值附近的，真正重要的是那些未被量化成0的系数。一个AC子带 大部分并不需要参加量化，系数为〇的子带参与量化不仅浪费了编码端的计算性能，还增 加了码率。
[0015] 本发明的量化矩阵选择优化，在传统量化矩阵基础上，对角线增加了值为2的项， 根据2值所对应的系数带子带特性，调整其量化阶数。
[0016] 本发明自适应调节各子带的量化步长，设第子带组N的初始量化步长为,子 带N最终量化采用的量化步长为本发明将通过比较^4和MN，对14调整得到^，得到 具体包括：
[0017] 1)如果
，说明第N子带组与分组{1,2}相邻，这时如果=2,则 2夂=:〇:，否则
[0018] 2)如果
，则说明该第N分组不与{1，2}相邻，属于低频AC子带。如果
，否则，如果W = 2 #则设置=0，如果#:.，则设置Μλ. = 。
[0019] 本发明应用于分布式视频编码端量化。
[0020] 有益效果：
[0021] 1、本发明针对传统分布式视频编码固定量化矩阵无法依据视频流调整的特点，该 方法提高了编码端率失真性能，增强了系统可移植性。
[0022] 2、本发明实现自适应量化阶数调整，能够根据相关噪声模型调整量化阶数，节省 了编码端计算性能，降低了码率。
[0023] 3、本发明能够根据阈值调整分组的量化阶数，提高了可移植性。
[0024] 4、本发明在保证视频质量的前提下，通过在编码端预估计简单的相关噪声模型计 算阈值以达到自适应调节量化阶数的效果，提高了视频解码的率失真性能，保证了分布式 视频编码对编码端工作尽量简单的要求，并且提高了率失真性能。
【附图说明】
[0025] 图1为传统的量化矩阵分布图。
[0026] 图2为本发明改进的基础量化矩阵分布图。
[0027] 图3为本发明的方法流程图。 具体实施方案
[0028] 下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
[0029] 本发明提出的分布式视频编码中自适应量化算法。传统的量化方法最简单的量化 方式就是均匀标量量化，也就是找到与原始信号X的值最接近的固定分辨率A的整数倍 |，g卩丨_χ」=1·Δ。在DCT域的Wyner-Ziv编码中，X就表示一帧图像分成4X4矩阵根据式1 进行DCT变换后的DCT系数。
[0032] 在经过DCT变换之后，一帧图像就在频率域被分解成了 16个子带，在每个 4X4的变换窗口中，然后令量化阶数为2M，对各子带系数进行均匀量化，其中码平面数 M e {2, 3, 4, 5, 6, 7}。不同的2M组成量化矩阵其中非0值代表量化阶数，0值代表直接抛弃 对应的子带系数，直接在解码端用生成的边信息的值代表被抛弃的子带系数。
[0033] 常用量化矩阵当中直流子带和高频交流子带的量化阶数明显的高于低频交流子 带，这是因为在图像处理中，高频信息决定了图像的细节而低频信息决定了图像的轮廓，直 流信息与低频信息对图像的质量影响更大，所以量化阶数更高。
[0034] 在DCT域的分布式视频编码当中，DC子带的系数是非负的，而AC子带的系数是基 本关于0对称的。因此，在计算量化步长时，令子带系数为D，对DC子带取[0, D_]，而对AC 子带取
来进行量化，然后将其分到2M-1个区间之内，这样就能得到第i个子 带的量化步长％。
[0036] 本发明设计了新的量化矩阵如图2所示，并且有一套自适应方法调整量化阶数， 相对于图1所示的量化矩阵增加了值为2的项，将会根据2值所对应的系数带的子带特性 调整其量化阶数。
[0037] 如图2所示，本发明采用了新的量化矩阵，在此基础上在编码端动态的计算阈值， 提高自适应量化技术的可移植性。
[0038] 在[_0. 5(^，0. 5QJ范围内的系数是会被量化到0的，即这部分的系数没有参与到 编码当中，在AC子带中，大部分的系数是在0值附近的，而真正重要的是那些未被量化成0 的系数。如果一个AC子带中大部分的值都是不需要参与量化的，但通过量化矩阵进行量化 时实际上也没被量化了，这样不仅浪费了编码端的计算性能，还增加了码率。所以，本发明 通过计算残差模型来调整量化矩阵。
[0039] 1、编码端计算