彩色与深度视频联合编码的比特分配及码率控制算法

摘要

本发明属于3D视频编码领域，为解决JVT-G012中码率控制与彩色深度视频之间比特分配不兼容的问题，同时更加准确的实现彩色/深度层及帧层的联合码率控制，为此，本发明采取的技术方案是，彩色与深度视频联合编码的比特分配及码率控制算法，包括如下步骤：1)建立虚拟视点失真模型：2)建立彩色及深度视频的失真模型D_t-R_t和D_d-R_d：3)建立D_v-R_t-R_t模型：4)计算当前编码视频的目标比特：5)基于计算的最优目标比特率进行编码。本发明主要应用于3D视频编码。

主权项

一种彩色与深度视频联合编码的比特分配及码率控制算法，其特征是，包括如下步骤：1)建立虚拟视点失真模型：在不同的给定目标比特R_T下预编码彩色视频及与之对应的深度视频，并采用虚拟视点绘制方法绘制虚拟视点；统计虚拟视点失真D_v，深度视频失真D_d与彩色视频失真D_t，建立模型，拟合模型参数，具体虚拟视点失真模型表示为：D_v＝A·D_t+B·D_d+C₀其中，A、B分别代表D_t和D_d对虚拟视点失真D_v的影响因子，C₀是一个常数；2)建立彩色及深度视频的失真模型D_t‑R_t和D_d‑R_d：统计彩色视频/深度视频编码失真，输出比特率及对应的目标比特率，建立模型。3)建立D_v‑R_t‑R_t模型：统计虚拟视点失真D_v，深度视频目标比特R_d与彩色视频目标比特R_t，并建立模型。由步骤1和2可以推导出D_v‑R_t‑R_t，具体表示为：其中，μ，ν分别代表R_t和R_d在虚拟视点的失真D_v的影响因子，C是一个常数；4)计算当前编码视频的目标比特：比特分配方案为：在总比特率R_C的约束下，最小化的虚拟视点的失真，表示为arg min D_vs.t.R_t+R_d≤R_C基于D_v‑R_t‑R_d模型，最优比特分配问题可以改写为如下：$\underset{(R_t,R_d)\in \Omega }{\arg \min }(\mu ·\exp (-{\beta }_t·R_t)+v·\exp (-{\beta }_d·R_d)+C)$s.t.R_t+R_d≤R_Cst.表示使满足，采用拉格朗日乘数法来解决在限制条件下求比特分配的最优解的问题。将限制条件下求极值的问题映射到等价的无约束条件的求极值问题，如下：$\underset{(R_t,R_d)}{\min }J=\{\mu ·\exp (-{\beta }_t·R_t)+v·\exp (-{\beta }_d·R_d)+C+\lambda (R_d+R_t-R_C)\}$其中，λ是拉格朗日乘子，最优的彩色及深度视频的目标比特率R_t和R_d可以通过求解以下解方程组得到$\left\{\begin{array}{c}\frac{\partial J}{{\partial R}_t}=-\mu ·{\beta }_t·\exp (-{\beta }_t·R_t)+\lambda =0\\ \frac{\partial J}{{\partial R}_d}=-v·{\beta }_d·\exp (-{\beta }_d·R_d)+\lambda =0\\ \frac{\partial J}{\partial \lambda }=R_d+R_t-R_C=0\end{array}\right.$从而，最优目标比特率R_t和R_d的计算如下：$\left\{\begin{array}{c}{R}_t=\frac{{\beta }_d·R_C+\ln \left(\frac{\mu ·{\beta }_t}{v·{\beta }_d}\right)}{{\beta }_t+{\beta }_d}\\ R_d=\frac{{\beta }_t·R_C-\ln \left(\frac{\mu ·{\beta }_t}{v·{\beta }_d}\right)}{{\beta }_t+{\beta }_d}\end{array}\right.$5)基于计算的最优目标比特率进行编码。