[发明专利]基于结构相似度的码率失真优化感知视频编码方法和系统

权利要求书

1.一种码率失真优化的计算机实现的视频编码方法，包括：

利用基于结构相似度SSIM的失真函数，随基于SSIM质量测量而单调递减；

求联合代价函数的最小值，所述函数定义为数据码率和基于SSIM的失真函数的和；

利用拉格朗日参数控制数据码率和失真之间的平衡；

通过下列方式调整具有固定或可变长度图像组GOP的多次视频编码GOP级量化参数QP：

使用一次或多次编码排列所有帧的所有基于其平均SSIM值的GOP，以生成SSIM值对帧号的曲线图，并通过在单个GOP中对具有相似SSIM值的邻帧进行分组，使用所述曲线将视频序列划分成多个GOP；

通过GOP级SSIM值的加权和确定总体质量，其中更多的权重分配给具有SSIM平均值较低的所述GOP；以及

根据SSIM值对帧号的曲线图调整每个GOP的GOP级QP值，以便获得最佳的质量模型。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

根据量化步距Q基于SSIM的失真函数导数与量化步距Q的数据码率模型R导数的比值找出最佳拉格朗日参数，控制数据码率和失真之间的平衡；

利用帧级预测模型估计量化步距Q基于SSIM的失真函数导数；并且

利用量化步长Q数据码率模型R估计数据码率导数。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

根据给定量化步距和变换系数的现有统计模型估计原始帧和失真后的帧之间的均方差；并且

利用原始帧中DC和AC分量的方差统计作为标准化因子。

4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

利用不包括跳块的比特率熵模型构造数据码率模型；

利用变换系数的现有统计模型；并且

利用熵、量化步距和现有统计模型的一个或多个参数估计总码率，其包括源信息比特和报头信息比特。

5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

利用至少一个运动信息内容和视觉速度感知不确定性方法来调整宏块(MB)级拉格朗日参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括通过以下方式调整单次视频编码的帧级量化参数QP：

利用基于SSIM的质量测量确定的预设帧级质量目标；并且

根据目标SSIM值和前帧SSIM值的差调整每帧的QP，以实现恒定的帧级SSIM质量，其中如果所述目标SSIM值较高，那么降低QP。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过下列方式调整单次视频编码的帧级QP：

利用基于SSIM的质量测量确定的预设帧级质量目标；并且

根据帧级SSIM预测模型调整每帧的QP，以实现恒定的帧级SSIM质量。

8.一种进行码率失真优化的计算机视频编码系统，所述系统包括：

处理单元；

存储器，耦合至所述处理单元并且在其上存储有指令，所述指令在由所述处理单元执行时使所述系统执行动作，所述动作包括：

利用基于结构相似度SSIM的失真函数，随基于SSIM的质量测量而单调递减；

求联合代价函数的最小值，数据码率项和基于SSIM的失真函数的和；

利用拉格朗日参数控制数据码率和失真之间的平衡；以及

通过下列方式调整具有固定或可变长度图像组GOP的多次编码视频编码GOP级量化参数QP：

使用一次或多次编码排列所有帧的所有基于其平均SSIM值的GOP，以生成SSIM值对帧号的曲线，并通过在单个GOP中对具有相似性的SSIM值邻帧进行分组并使用所述曲线将视频序列划分成多个GOP；

通过GOP级SSIM值的加权和确定总质量，其中更多的权重给予了具有SSIM平均值较低的所述GOP；并且

根据SSIM值对帧号的曲线调整每个GOP的所述GOP级QP值，以便获得最佳的质量模型。