一种基于视频显著性的HEVC解码复杂度控制方法

摘要

本发明一种基于视频显著性的HEVC解码复杂度控制方法，属于视频解码领域；首先通过HEVC压缩域的区域显著性检测算法，预测每个LCU的显著性，然后选择若干个训练视频训练去块滤波器/简化运动补偿和解码复杂度/视频感知失真之间的函数关系；根据显著性图谱和函数关系建立HEVC解码复杂度控制与感知质量优化方程；最后通过求解该方程，达到精确控制HEVC解码复杂度，且保证感知失真最小的目的。优点在于：在控制解码复杂度时，最大程度地保证视频的感知质量；用户可以在解码端根据既定需求指定目标复杂度进行解码，从而将HEVC解码广泛地应用于具有不同计算能力或者不同电量的终端设备中，或在一定电量下完成指定时间内的视频播放。

主权项

一种基于视频显著性的HEVC解码复杂度控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、针对某段视频，用户根据智能终端的计算能力、电量剩余或者根据自己的要求设定视频解码的目标复杂度；步骤二、利用HEVC压缩域的区域显著性检测算法，生成该视频中每一帧的LCU级别显著性图谱；LCU(Largest Coding Unit)是指最大编码单元；每帧中LCU的数量为N；步骤三、根据目标复杂度和LCU显著性图谱，设计解码复杂度—感知失真优化控制模型；优化控制模型为：视频的复杂度下降值大于等于目标下降值的时候，使得视频的主观失真最小，即$\underset{{\{f_n,g_n\}}_{n=1}^N}{\min }\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}({\mathrm{\Delta S}}_D\left(f_n,w_n\right)+{\mathrm{\Delta S}}_M\left(g_n,w_n\right)$$s.t.\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}\left({\mathrm{\Delta C}}_D\right(f_n,w_n)+{\mathrm{\Delta C}}_M(g_n\left)\right)\ge {\mathrm{\Delta C}}_T$ΔS_D(f_n,w_n)为去掉/不去掉去块滤波器时的视频感知失真；w_n为第n个LCU的显著性值；f_n表示是否去掉第n个LCU的去块滤波器的参数；ΔS_M(g_n,w_n)为简化运动补偿时的感知失真；g_n表示第n个LCU中的每4个像素里，使用临近像素插值而不使用运动补偿算法的像素个数；g_n的值为{0,1,2,3}；ΔC_D(f_n,w_n)为去块滤波器与解码复杂度之间的函数表达式；ΔC_M(g_n)为简化运动补偿与解码复杂度之间的函数关系；ΔC_T为特定视频解码复杂度的目标下降值；由于ΔS_D(f_n,w_n)<<ΔS_M(g_n,w_n)，优化方程分解并化简为：其中，ΔS_D(f_n,w_n)归一化得到ΔS_M(g_n,w_n)归一化后得到ΔC'_T为特定视频需要通过简化运动补偿达到的解码复杂度的下降值；${\mathrm{\Delta C}}_T^{\prime }={\mathrm{\Delta C}}_T-\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\mathrm{\Delta C}}_D(f_n=1,w_n)={\mathrm{\Delta C}}_T-\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}\frac{1}{N}·(a·w_n+b)$参数a和b的值随量化参数QP(Quantization Parameter)的变化而变化；步骤四、利用解码复杂度—感知失真优化控制模型，控制视频的实际解码复杂度；达到视频的解码复杂度等于设定的目标复杂度，并且保证视频的感知失真最小的目的；若结果为：其中，I满足：$\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{I}{\Sigma }}(a·{\tilde{w}}_n+b)\ge {\mathrm{\Delta C}}_T>\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{I-1}{\Sigma }}(a·{\tilde{w}}_n+b)$为的升序排列；若结果为：其中，N₁，N₂和N₃分别为g_n＝1,2,3的LCU个数，通过以下公式求得：$\underset{N_3,N_2,N_1}{\min }{N}_2^3+(8h_1+4h_2+2h_3)·(N_2^2-N_3^2)+(h_1+h_2+h_3)·(N_2^2-N_1^2)$$s.t.\frac{1}{N}·c·(N_1+2N_2+3N_3)\ge {\mathrm{\Delta C}}_T^{\prime }$参数h₁、h₂和h₃的值为常数；参数c的值随量化参数QP的变化而变化；两个求解结果为在满足约束条件的前提下，给显著性w_n较小的LCU分配较大的f_n和g_n。