基於新視覺掩藏效應的HEVC感知碼率控制研究

《基於新視覺掩藏效應的HEVC感知碼率控制研究》是依託西安電子科技大學，由吳煒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於新視覺掩藏效應的HEVC感知碼率控制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳煒
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

視頻碼率控制一直是實時視頻通信中的研究熱點之一。新一代視頻編碼標準HEVC對重構視頻有著主觀質量的要求，需要從視覺感知的新角度出發來研究碼率控制。本項目以HEVC低時延框架為研究對象，研究視覺計算模型和感知碼率控制技術。在研究中，充分考慮視頻信號的時域特徵和區域特徵，提出新的視覺掩藏效應，建立基於區域感知的視覺計算模型；利用非線性作用函式，提出基於新視覺掩藏效應的碼率控制基本單元劃分方法；提出反映主觀性能的新客觀質量評價準則和相應的編碼失真，建立感知率失真模型；給出適用於HEVC的新R-Q模型，提出基於主觀質量相同的QP確定方法。最終建立具有感知碼率控制的HEVC視頻通信軟體平台，進一步完善視頻碼率控制理論。

結題摘要

視頻碼率控制一直是實時視頻通信中的研究熱點之一。項目以HEVC低時延框架為對象，研究視頻碼率控制技術，提出相應方案，進一步完善視頻碼率控制理論，並將其用於實時視頻通信中。 項目主要研究碼率-量化（R-Q）模型、幀內編碼幀的量化步長（QP）確定方法、幀層比特分配方法、編碼樹單元量化步長確定方法等技術，提出相應創新。為了將碼率控制用於實時視頻通信中，需要降低HEVC視頻編碼的計算複雜度，主要研究HEVC預測單元快速選擇、SHVC預測單元快速選擇、螢幕內容編碼幀間快速編碼、螢幕內容編碼預測模式快速選擇等技術。另外，對於HEVC後續的新一代視頻編碼技術進行探討，主要研究深度受限的群體圖像編碼、面向運動物體的群體圖像編碼、面向大角度幾何失真的群體圖像編碼、群體圖像集的圖像插入、面向具有優先權圖像的群體圖像編碼等。 項目提出的HEVC碼率控制算法，與目前已被HEVC參考模型HM採納的優秀碼率控制算法如JCTVC-I0094和JCTVC-M0036相比，在平均BD-PSNR上新算法分別能夠提高0.65dB和0.09dB。與發表在視頻領域頂級期刊《IEEE J. Sel. Topics Signal Process.》的論文“Rate-GOP based Rate Control for High Efficiency Video Coding”中的碼率控制算法相比，新算法能夠獲得近似的率失真性能。然而，相比於以上三個算法，新算法能夠獲得更小的比特率不匹配誤差。 項目提出的使用運動同質編碼單元的HEVC快速編碼算法，與HEVC原始方法相比，在編碼效率保持幾乎不變的情況下，能夠節省平均47%的編碼時間，而現有最好的快速編碼算法只能分別節省35%、29%、30%、27%的編碼時間。 項目提出的基於率失真最佳化的多參考圖像選擇的群體圖像編碼算法，與HEVC幀內編碼相比，能夠減少21%的BDBR，而目前最優秀的群體圖像編碼算法只能減少15%。 本項目中新算法的提出，使得HEVC編碼端能夠實時地改變編碼比特率，使之適應變化的頻寬。而且，能夠在不降低編碼效率的前提下，大幅降低視頻通信的時延，滿足人們實時通信的需求。