基于QoE控制的计算量可感知的运动估计算法
【专利摘要】本发明涉及基于QoE控制的计算量可感知的运动估计算法，对移动设备上的实时视频编码，设计了一个带有两个体验维度的QoE计算模型，让用户可以在视频的质量和时长之间进行选择和调节，并应用在了所提出来的一种新型的计算量可感知的运动估计算法里面。该算法采用的是单遍扫描处理流程，利用块的初始匹配误差信息和对应的失真增益信息将块分为四类，将一帧的计算量分成了基本层和增益层两个部分，分别对四类块进行分配，同时采用了提前终止检测和计算量分配调整策略。实验结果表明，该算法能够更加精确地对计算量进行分配，以及所构造的QoE计算模型具有实用性。
【专利说明】基于QoE控制的计算量可感知的运动估计算法
【技术领域】
[0001]本发明涉及IT行业，具体的说是一种基于QoE控制的计算量可感知的运动估计算法。
【背景技术】
[0002]运动估计是视频编码过程中消耗时间最多的一个功能模块，也一直被作为视频编码研究的重点部分。在移动应用环境中，当手机等移动设备的电能消耗以及处理能力发生改变时，编码器复杂性所控制的重点就在于如何控制运动估计的复杂性。随着新一代视频编码标准HEVC的推出，这一问题显得更为突出。传统的运动估计算法有全搜索算法(FS)、三步搜索算法(TSS)、四步搜索算法(FSS)、菱形搜索算法(DS)等。它们有这样一个特点:如果没有足够的计算量将会导致无法完成一帧的运动估计，使得一帧后面的块无法被处理。这导致它们无法适应计算资源有限和变化的移动应用环境。Tai等人最早提出了计算量可感知的概念，通过对所有块同时进行处理，每次把计算量分配给匹配误差最大的块来进行运动估计。但每次把计算量分配给匹配误差最大的块并不总是有效的。Yang等人为块的每次搜索建立了一个优先级，根据优先级的大小进行计算量的分配。这两种方法采用的都是多遍扫描处理流程，不能够利用相邻块的信息。Huang等人提出了一种单遍扫描处理流程方案，从而可以利用相邻块的信息，并采用了自适应搜索策略。Lin等人采用的也是单遍扫描处理流程，结合前一帧对应块的运动矢量信息把块分为三类，根据前一帧块的分类信息将计算量分配到三类块中。这种大粒度的信息参考很容易导致参考信息的非有效性造成大范围的影响。在移动设备上，用户追求的体验维度有视频的质量和时长，但上面这些算法仅仅只是考虑了视频质量。为了提供更佳的用户体验，即让用户可以在视频的质量和时长之间进行选择和调节，本发明设计了一个QoE计算模型用于指导这个过程的进行，并将此模型应用在了所提出来的一种采用单遍扫描处理流程的新型的计算量可感知的运动估计算法里面。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种监控视频系统的关键帧提取方法，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明包括两个部分:帧级别计算量分配和块级别计算量分配，其特征在于帧级别计算量分配有两个限制，一个是视频质量的平滑性，另一个是计算资源的节省性，视频质量的平滑性限制用来保证不同视频帧之间的补偿质量的变化尽可能要小，计算资源的节省性限制则是用来在搜索候选匹配块时，终止那些不必要的计算量使用，由于采用的块级别计算量分配算法会严格控制计算量不会被超额使用，为了方便与其他方法进行比较，采用的是为每一帧分配固定的计算量，其中块级别计算量分配，首先是把块分成四类，把一帧可使用的计算量划分成基本层和增益层两个部分，然后根据块的类别分别进行基本层和增益层计算量的分配；对块进行分类的方法:利用到前一帧的失真增益，当前帧的每个块都有一个预测运动矢量指向前一帧的某个块，而被指向的每个块都对应着一个失真增益，该失真增益是它的初始匹配误差与最终匹配误差之间的差值，如果当前块的预测运动矢量所指向的块覆盖了前一帧中多个块，则该块对应的失真增益是所覆盖块的失真增益的加权和，用Bebltrck表示当前块所对应的失真增益:
[0004]
【权利要求】
1.基于QoE控制的计算量可感知的运动估计算法，包括两个部分:帧级别计算量分配和块级别计算量分配，其特征在于帧级别计算量分配有两个限制，一个是视频质量的平滑性，另一个是计算资源的节省性，视频质量的平滑性限制用来保证不同视频帧之间的补偿质量的变化尽可能要小，计算资源的节省性限制则是用来在搜索候选匹配块时，终止那些不必要的计算量使用。由于采用的块级别计算量分配算法会严格控制计算量不会被超额使用，为了方便与其他方法进行比较，采用的是为每一帧分配固定的计算量。其中块级别计算量分配，首先是把块分成四类，把一帧可使用的计算量划分成基本层和增益层两个部分，然后根据块的类别分别进行基本层和增益层计算量的分配；对块进行分类的方法:利用到前一帧的失真增益，当前帧的每个块都有一个预测运动矢量指向前一帧的某个块，而被指向的每个块都对应着一个失真增益，该失真增益是它的初始匹配误差与最终匹配误差之间的差值，如果当前块的预测运动矢量所指向的块覆盖了前一帧中多个块，则该块对应的失真增益是所覆盖块的失真增益的加权和，用Bebltrck表示当前块所对应的失真增益:
【文档编号】H04N19/557GK103634602SQ201310562939
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月9日 优先权日:2013年11月9日
【发明者】周兵, 周艳杰, 吴飞, 吴亚平 申请人:郑州大学