[发明专利]一种基于视觉显著性的感知码率控制方法

权利要求书

1.一种基于视觉显著性的感知码率控制方法，其特征在于包括下述步骤：

第一步：计算像素点及LCU的显著值

采用显著性模型计算视频帧中像素点的显著值并进一步得到LCU的显著值，详细步骤如下：

①计算像素点的显著值：

第pi个像素点的显著值使用如下公式计算：

其中，SP_pi为第pi个像素点的显著值；F_pi表示第pi个像素点的特征矩阵，为中心特征矩阵；F_pj表示像素点pi周围相邻像素点pj的特征矩阵，为邻域特征矩阵，ρ(F_pi,F_pj)是矩阵余弦相似度，为F_pi和F_pj的弗罗贝纽斯内积；Num是中心特征矩阵和邻域特征矩阵的个数之和，σ是局部权重参数，SP_pi的值域为[0,1]；

②计算LCU的显著值：

由公式(1)得到像素点的显著值，LCU的显著值用该LCU所有像素点的显著值之和表示，设LCU中第pi个像素点的坐标为(m，n)，LCU的显著值用公式(2)进行计算；

其中，S_i表示按编码顺序的第i个LCU的显著值；SP_pi表示第i个LCU中像素坐标为(m，n)的像素点显著值，W表示LCU的宽度，H表示LCU的高度；

第二步：计算基于视觉显著性的加权失真

首先估算第i个LCU的失真D_i，再引入第i个LCU的显著值S_i作为权重对D_i进行有侧重的考量；

失真D_i用原始像素值和重建像素值之间的均方误差(Mean Square Error，MSE)表示，该方法用R-λ模型进行估算，估算方法如公式(3)所示：

其中，α和β为和输入视频内容相关的参数，α和β的初始值设置及更新方法通过HEVC参考软件获得，将第i个LCU的显著值S_i作为D_i的权重，得到基于视觉显著性的加权失真，λ_i表示第i个LCU的λ，如公式(4)所示：

D_iweight＝S_i·D_i (4)

其中，D_iweight表示第i个LCU的加权失真；

第三步：计算λ_i

失真加权后的率失真优化表示为：

其中，n_i表示第i个LCU包含的像素数，N表示一帧图片中LCU的个数，R为当前帧的目标码率，bpp_i表示第i个LCU的每像素消耗比特，其中bpp_i的计算方法如下：

λ_i用公式(7)进行计算：

第四步：计算量化参数

量化参数是码率控制的核心，根据第三步公式(7)所得的λ_i计算第i个LCU的量化参数QP_i，计算方法如下：

QP_i＝4.2005lnλ_i+13.7122 (8)

通过λ_i确定QP_i，进行编码从而实现码率控制。