专利名称：一种多视点视频编码码率控制方法
技术领域：
本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种针对多视点视频编码中分层B帧预测结构的码率控制方法。
背景技术：
多视点视频(MVV)从多个视点对同一个视频场景进行采集，使观察者能够体验到更加真实和自然的视频场景。MVV在3D电视(3DTV)、自由视点视频(FVV)以及自由视点电视(FTV)中有着广泛的应用。MVV数据量大，在实际应用中为了便于存储和传输要对多视点视频进行压缩，为此产生了多视点视频编码(MVC)技术。联合视频专家组(JVT)开展了 MVC标准的研究，并发布了联合多视点视频编码模 型(JMVC)参考软件，为MVC的研究带来了方便。基于MVV存在的时间和空间冗余，研究者提出一种基于分层B帧的时间/空间的混合预测结构，这种结构被MVC标准所采用。MVC为MVV的存储带来了很大的方便，但MVC还存在许多亟待解决的问题，码率控制就是其中一个关键问题，码率控制的目的是在有限的带宽下获得高质量的视频。现有技术中存在很多关于视频编码的码率控制方案，依次包括MPEG-2的TM5算法、MPEG-4的TM8算法和H. 263的TMN8算法，以及近几年发展的被H. 264/AVC的JM编码软件采纳的JVT-G012算法。但是上述方案不能直接应用到被MVC采纳的分层B帧预测结构中，并且JMVC编码软件没有提出一个有效的码率控制机制，每个时间层上的帧都用固定的量化参数(QP)值进行编码，所以研究多视点视频的码率控制算法十分必要。
发明内容
本发明提供了一种多视点视频编码码率控制方法，解决了原有JVT-G012中码率控制算法不适用于分层B帧预测结构的问题，更加准确的实现了 MVC帧层码率控制，详见下文描述一种多视点视频编码码率控制方法，所述方法包括以下步骤( I)基于MVC编码器结构，依据视频帧的位置和类型，选择采用固定量化参数或通过计算帧复杂度计算分配给当前帧的目标比特；(2)通过基于层间比例关系的头比特预测模型预测当前帧头比特；(3)通过MAD预测模型预测当前帧MAD ；(4)根据二次率失真模型、当前帧头比特和当前帧MAD计算当前要编码帧的QP值；(5)通过当前要编码帧的QP值对视频序列进行编码。所述基于层间比例关系的头比特预测模型具体为hKs = Σ hKP
pe{Dfs}
^=-f2-
Σ\
I其中〃*^为第ke时间层已经编码帧所产生的总头比特数为第ke时间层显示顺序标号为P的帧所产生的比特数；{Dis}为所有显示顺序标号所组成的集合；H。为当前要编码帧预测的头比特数；k。为当前编码帧所处的时间层标号丸为已经编码的时间层为第 K时间层中已经编码的帧的数目Pu,,为时间层间头比特的比例关系丸大表示当前编码帧所处的时间层k。与已经编码的时间层ke之间的差值，初始值％ (kc-ke-n = O)为I。所述双向MAD预测模型具体为MADc=C1MADpl+C2MADp2+C3MADpl和MADp2分别为已编码的前向预测参考帧Fpl和后向预测参考帧Fp2的MAD值，
I y'luim. I -^Bam MADp=-- ￡ ￡ MiDpb(HJj)ii, jj为宏块的横纵坐标；X。。和Y。。为当前帧中水平方向和垂直方向上像素的个数；Xrai和y 为当前帧中水平方向和垂直方向上宏块的个数，MADpb(ii, jj)表示位置为
(ii, jj)宏块的 MAD 值，计算公式如下:MADpb(ii,jp = j^X<i.j)-I’。(i’j)\
i=0 =0i，j表示宏块的横纵坐标；Ip(i，j)表示位置坐标为i，j的已编码宏块像素值；Γ p(i，j)为预测像素值KrC2和C3为参数通过线性回归模型进行更新；Fpl和Fp2的MAD值表示成矩阵Mp ;当前要编码帧F。的MAD值表示成矩阵M。；线性回归更新过程如下MpC=Mc
Ci —
C= C,
.3 -
O所述基于MVC编码器结构，依据视频帧的位置和类型，选择采用固定量化参数或通过计算帧复杂度计算分配给当前帧的目标比特具体为I)判断当前视频帧是否是视频序列的第一个G0P，如果是，固定量化参数QP ;如果否，执行步骤2);2)判断当前视频帧是否为I、P帧或第一个时间层上的B帧，如果是，固定量化参数QP;如果否，执行步骤3);3)判断是否属于第二个GOP第二个时间层的第一个B帧，如果是，根据第一个GOP中各帧编码结果计算分层B帧预测结构中各帧复杂度及分配给当前帧的目标比特；如果否，根据已经获得的各帧复杂度计算分配给当前帧的目标比特；帧复杂度计算公式如下
权利要求
1.一种多视点视频编码码率控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 (1)基于MVC编码器结构，依据视频帧的位置和类型，选择采用固定量化参数或通过计算帧复杂度计算分配给当前帧的目标比特； (2)通过基于层间比例关系的头比特预测模型预测当前帧头比特； (3)通过双向MAD预测模型预测当前帧MAD； (4)根据二次率失真模型、当前帧头比特和当前帧MAD计算当前要编码帧的QP值； (5)通过当前要编码帧的QP值对视频序列进行编码。
2.根据权利要求I所述的一种多视点视频编码码率控制方法，其特征在于，所述基于层间比例关系的头比特预测模型具体为
3.根据权利要求I所述的一种多视点视频编码码率控制方法，其特征在于，所述双向MAD预测模型具体为MADc=C1MADp1+C2MADp2+C3 MADpl和MADp2分别为已编码的前向预测参考帧Fpl和后向预测参考帧Fp2的MD值，
4.根据权利要求I所述的一种多视点视频编码码率控制方法，其特征在于，所述基于MVC编码器结构，依据视频帧的位置和类型，选择采用固定量化参数或通过计算帧复杂度计算分配给当前帧的目标比特具体为 1)判断当前视频帧是否是视频序列的第一个GOP，如果是，固定量化参数QP;如果否，执行步骤2)； 2)判断当前视频帧是否为I、P帧或第一个时间层上的B帧，如果是，固定量化参数QP；如果否，执行步骤3); 3)判断是否属于第二个GOP第二个时间层的第一个B帧，如果是，根据第一个GOP中各帧编码结果计算分层B帧预测结构中各帧复杂度及分配给当前帧的目标比特；如果否，根据已经获得的各帧复杂度计算分配给当前帧的目标比特； 帧复杂度计算公式如下
全文摘要
本发明公开了一种多视点视频编码码率控制方法，涉及视频编码技术领域，所述方法包括以下步骤基于MVC编码器结构，依据视频帧的位置和类型，选择采用固定量化参数或通过计算帧复杂度计算分配给当前帧的目标比特；通过基于层间比例关系的头比特预测模型预测当前帧头比特；通过双向MAD预测模型预测当前帧MAD；根据二次率失真模型、当前帧头比特和当前帧MAD计算当前要编码帧的QP值；通过当前要编码帧的QP值对视频序列进行编码。通过基于层间比例关系的头比特预测模型和/或双向MAD预测模型实现了更准确的码率控制，减少了比特率误差；并且通过实验验证了本方法的可行性。
文档编号H04N7/32GK102892004SQ20121039260
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者雷建军, 冯坤, 侯春萍, 吴媺民, 李帅, 李贞贞 申请人:天津大学