專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種用于視頻編碼的色度均衡方法一種用于視頻編碼的色度均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種—見(jiàn)頻編碼方法，具體涉及一種用于一見(jiàn)頻編碼的色度均衡方法以及色度量化參數(shù)修正方法。背景才支術(shù)在視頻實(shí)時(shí)通信場(chǎng)合，視頻信號(hào)的采樣格式通常是Y:U:V=4:2:0,數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264的BaselineProfile(基本檔次)也只支持Y:U:V=4:2:0格式。如圖l所示，在這種采樣格式下，亮度分量(Y)平均每四個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)色度分量(U、.V)的一個(gè)采樣點(diǎn)。之所以采用這種采樣格式是利用了人類(lèi)視覺(jué)的特性，即對(duì)亮度分量的敏感程度大于對(duì)色度分量的敏感程度。亮度分量與色度分量在空間采樣率上的不同決定了它們?cè)趫D像編碼特性上的差異。在幀間編碼過(guò)程中，數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H."4語(yǔ)法規(guī)定只對(duì)亮度分量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)搜索，色度分量的運(yùn)動(dòng)矢量直接取自于對(duì)應(yīng)區(qū)域的亮度分量。在亞像素域，由于空間采樣率的差異，對(duì)同一精度的運(yùn)動(dòng)矢量，色度分量必須比亮度分量多做一次插值，這導(dǎo)致了色度分量在空間上的分布相對(duì)平滑。此外，H.264引入了1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)搜索，亮度分量在作1/4像素插值時(shí)，色度分量已到1/8像素插值，這更加劇了色度分量在空間上的平滑性，從而導(dǎo)致色度分量的殘差值偏小，使得色度分量在量化后的PSNR(峰值信噪比)通常比亮度分量高。乂人一些須'K式夕扁石馬li^牛只于兩個(gè)才示二佳觀'H式序歹'JMother&Daughter及HighwayDrive編碼后的PSNR值看出，對(duì)幀間編碼圖像并沒(méi)有均衡亮度、色度分量的壓縮比，導(dǎo)致整個(gè)圖像的PSNR值不均衡?？梢钥吹?，色度分量的PSNR通常比亮度分量高O.4~ldB,這造成了壓縮的不平衡。然而在通常情況下由于人類(lèi)的主觀效果，色度分量的PSNR比亮度分量高太多是沒(méi)有必要的，并且不會(huì)對(duì)圖像的質(zhì)量產(chǎn)生太大改善，反而會(huì)浪費(fèi)了相當(dāng)?shù)拇a率。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中圖像編碼過(guò)程中由于亮度和色度分量的空間采樣率差異，導(dǎo)致亮度和'色度分量的壓縮不平衡，浪費(fèi)了相當(dāng)?shù)拇a率的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)色度分量壓縮比的用于視頻編碼的色度均衡方法以及色度量化參數(shù)修正方法。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中圖像編碼過(guò)程中由于亮度和色度分量的空間采樣率差異，導(dǎo)致亮度和色度分量的壓縮不平衡，浪費(fèi)了相當(dāng)?shù)拇a率的技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種用于視頻編碼的色度均衡方法，該均衡方法包括a.獲取當(dāng)前圖像和預(yù)測(cè)圖像之間的亮度分量殘差SADy和色度分量殘差SADc;b.基于獲取亮度分量殘差SADy和色度分量殘差SADc再計(jì)算得出頻域中的殘差分布SATDy和SATDc;c.基于殘差分布SATDY、SATDc及預(yù)先得到的亮度量化參數(shù)QPY通過(guò)公式修正得出色度量化參數(shù)QPc;d.分別基于亮度量化參數(shù)QPY和色度量化參數(shù)QPC對(duì)當(dāng)前圖像的亮度分量和色度分量進(jìn)行編碼。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟c中，色度量化參數(shù)Qpc通過(guò)以下公式得出5Pc=y+=&Y+int(^+(，—，)CT)，其中，int()表示取整函數(shù)，Ny表示亮度像素?cái)?shù)量，Nc表示色度像素?cái)?shù)量，C5和CO為^務(wù)正因子。沖艮據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，CJ取值為0.41,CO為410。才艮據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟b中，殘差分布SATDy、SATDc通過(guò)整數(shù)變換近似的哈密頓變換獲得。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)前圖像和預(yù)測(cè)圖像的采樣格式為YUV4:2:0。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，色度分量包括U色度分量或V色度分量。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中圖像編碼過(guò)程中由于亮度和色度分量的空間采樣率差異，導(dǎo)致亮度和色度分量的壓縮不平衡，浪費(fèi)了相當(dāng)大的碼率的技術(shù)問(wèn)題所采用的另一技術(shù)方案是提供一種用于視頻編碼的色度量化參數(shù)修正方法，包括a.獲取亮度分量和色度分量在頻域中的殘差分布SATDy和SATDc以及亮度量化參數(shù)QPy;b.通過(guò)以下公式獲取色度量化參數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中int()表示取整函數(shù)，Ny表示亮度像素?cái)?shù)量，Nc表示色度像素?cái)?shù)量，G和G)為^f多正因子。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，CJ為0.41，并且C0為410。根據(jù)本發(fā)聽(tīng)一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟b中，殘差分布SATDy、SATDc通過(guò)整數(shù)變換近似的哈密頓變換獲得。通過(guò)上述方法，利用當(dāng)前圖像亮度和色度分量殘差及其分布的比較，調(diào)節(jié)色度量化參數(shù)Qpc,從而控制色度分量的壓縮比，平衡色度分量和亮度分量的峰值信噪比，進(jìn)而平衡二者的重建質(zhì)量并節(jié)約碼率，可以看到，色度分量的PSNR值接近亮度分量，整個(gè)圖像各個(gè)分量均衡分布，并且節(jié)省了相當(dāng)?shù)拇a率，通過(guò)對(duì)圖象的觀察，主觀質(zhì)量差異控制在人眼很難覺(jué)察的程度。圖1是現(xiàn)有視頻信號(hào)采樣格式Y(jié)UV4:2:0的像素分布示意圖；圖2是本發(fā)明的色度均衡方法的流程示意圖；圖3是采用現(xiàn)有JM編碼軟件和加入本發(fā)明的平衡方法JM編碼軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試序列Silent進(jìn)行編碼的結(jié)果比較圖；圖4是采用現(xiàn)有JM編碼軟件和加入本發(fā)明的平衡方法JM編碼軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試序列Foreman進(jìn)行編碼的結(jié)果比較圖。具體實(shí)施方式參見(jiàn)圖2，圖2是本發(fā)明的色度均衡方法的流程示意圖。在本發(fā)明中，通過(guò)分析當(dāng)前圖像亮度和色度分量殘差及其分布，預(yù)測(cè)重建圖像的亮度分量PSNR和色度分量PSNR的差異，進(jìn)而通過(guò)修正色度量化參數(shù)，從而控制色度分量的壓縮比，該均衡方法包括以下步驟1.獲取當(dāng)前圖像和預(yù)測(cè)圖像之間的亮度分量殘差SADy和色度分量殘差SADc。亮度、色度分量的殘差值可通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>表示原始圖像的亮度值或色度值，Prediction(i，j)分別表示經(jīng)運(yùn)動(dòng)搜索后的預(yù)測(cè)圖像的亮度值或色度值。2.計(jì)算亮度分量殘差SADy和色度分量殘差SADc在頻域中的殘差分布SATDy和SATDc。將SADy和SADc進(jìn)行變換，得出上述殘差在頻域中的分布(因?yàn)榱炕陬l域中進(jìn)行)在本實(shí)施例中，為了減少計(jì)算量，選用與整數(shù)變換近似的哈密頓(Hadamard)變換DiffT=HxDiffxH,其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>SATD(SumofAbsoluteTransformDifference,變換后絕對(duì)差和)，表示在頻域中殘差分布。3.基于殘差分布SATDY、SATDc及亮度量化參數(shù)QPy修正色度量化參數(shù)QPC。利用上述步驟1、2分別計(jì)算出亮度分量和色度分量的SATDy和SATDc。其中Y為亮度分量，C可以是色度分量U或V色度分量。利用亮度量化參數(shù)QPY通過(guò)以下公式修正后的色度量化參數(shù)QPC其中，int()表示取整函數(shù)，Ny表示亮度像素?cái)?shù)量，Nc表示色度像素?cái)?shù)量，(j和(D為根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察制定的修正因子，通常情況下，o取值0.6，①取值6。4.分別基于亮度量化參數(shù)QPy和色度量化參數(shù)QPc對(duì)當(dāng)前圖像的亮度分量和色度分量進(jìn)行編碼。具體的編碼步驟為本領(lǐng)域的公知過(guò)程，一般包括正交變換、量化和熵編碼，并且在此不再贅述。通過(guò)上述平衡方法，利用當(dāng)前圖像亮度和色度分量殘差及其分布的比較，調(diào)節(jié)色度量化參數(shù)，可以控制色度分量的壓縮比，從而平衡色度分量和亮度分量的峰值信噪比，進(jìn)而平衡二者的重建質(zhì)量并節(jié)約碼率。如下表1和表2所示，表1和表2中的"原始序列PSNR"的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)分別是JVT(聯(lián)合視頻編碼組)發(fā)布的官方測(cè)試編碼軟件JM對(duì)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試序列Mother&Daughter及HighwayDrive編碼后的PSNR值。由于JM在進(jìn)行幀間編碼過(guò)程中沒(méi)有均衡亮度、色度分量的壓縮比，導(dǎo)致整個(gè)圖像的PSNR值不均衡。從表中可以看到，色度分量的PSNR通常比亮度分量高0.4ldB，因而浪費(fèi)了相當(dāng)?shù)拇a率，并且對(duì)圖l象質(zhì)量沒(méi)有太大改善。表1和表2中的"ACLE序歹'jPSNR"是采用本發(fā)明的'色度均衡方法編碼后的數(shù)據(jù)?？梢钥吹剑确至康腜SNR值接近亮度分量，整個(gè)圖像各個(gè)分量均衡分布，節(jié)省了相當(dāng)?shù)拇a率，并且通過(guò)對(duì)圖像的觀察發(fā)現(xiàn)圖像的主觀質(zhì)量差異控制在人眼很難覺(jué)察的程度。表1Mother&Daughter<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>ACXE序歹'JPSNR36.7236.7836.81碼率節(jié)省5.21%如圖3和圖4所示，圖3和圖4是采用現(xiàn)有JM編碼軟件和加入本發(fā)明的平衡方法的JM編碼軟件分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試序列Silent和Foreman進(jìn)行編碼的結(jié)果比較圖。其中，JM表示JVT官方發(fā)布的測(cè)試編碼軟件；JM—ACLe表示對(duì)JM進(jìn)行修改并加入本發(fā)明均衡方法的編碼軟件。對(duì)于Silent序列，在高碼率情況下，由于圖像比較細(xì)膩，空間平滑度高，導(dǎo)致應(yīng)用本發(fā)明的色度均衡方法后的效果較佳；低碼率情況下，由于圖像噪聲增強(qiáng)，參考圖像在空間上不夠平滑，導(dǎo)致該方法的效果下降。對(duì)于運(yùn)動(dòng)更加劇烈的Foreman序列，由于1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)矢量增多，可以看到，色度分量的PSNR值接近亮度分量，整個(gè)圖像各個(gè)分量均衡分布，本發(fā)明的色度均衡方法取得了更佳效果，在Foreman的高碼率部分可以觀察到，相同PSNR值時(shí)，碼率提高了大約8%。在上述實(shí)施例中，僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明所保護(hù)的范圍和精神的情況下，可根據(jù)不同的實(shí)際需要設(shè)計(jì)出各種實(shí)施方式。權(quán)利要求1.一種用于視頻編碼的色度均衡方法，所述均衡方法包括a.獲取當(dāng)前圖像和預(yù)測(cè)圖像之間的亮度分量殘差SADY和色度分量殘差SADC；b.獲取所述亮度分量殘差SADY和所述色度分量殘差SADC計(jì)算出頻域中的殘差分布SATDY和SATDC；c.基于上述殘差分布SATDY、SATDC及預(yù)先得到的亮度量化參數(shù)QPY帶入下列公式得出色度量化參數(shù)QPC2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡方法，其特征在于在所述步驟d中，修正因子(J的取值范圍為0.41,①的取值范圍為310。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡方法，其特征在于在所述步驟b中，所述殘差分布SATDY、SATDc通過(guò)整數(shù)變換近似的哈密頓變換獲得。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡方法，其特征在于所述當(dāng)前圖像和所述預(yù)測(cè)圖像的采樣格式為YUV4:2:0。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡方法，其特征在于所述色度分量包括U色度分量或V色度分量。6.—種用于視頻編碼的色度量化參數(shù)修正方法，包括a.獲取亮度分量和色度分量在頻域中的殘差分布SATDy和SATDc以及亮度量化參數(shù)QPY;b.通過(guò)以下公式獲取色度量化參數(shù)Qpc:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，int()表示取整函數(shù)，Ny表示亮度像素?cái)?shù)量，Nc表示色度像素?cái)?shù)量，CJ和CD為^f多正因子。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的修正方法，其特征在于所述CT為0.41,CO為310。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的修正方法，其特征在于在所述步驟b中，所述殘差分布SATDY、SATDc通過(guò)整數(shù)變換近似的哈密頓變換獲得。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于視頻編碼的色度均衡方法以及色度量化參數(shù)修正方法，該均衡方法包括獲取當(dāng)前圖像和預(yù)測(cè)圖像之間的亮度分量殘差SAD<sub>Y</sub>和色度分量殘差SAD<sub>C</sub>；在獲取亮度分量殘差SAD<sub>Y</sub>和色度分量殘差SAD<sub>C</sub>后計(jì)算得出頻域中的殘差分布SATD<sub>Y</sub>和SATD<sub>C</sub>；基于上述的殘差分布SAD<sub>Y</sub>、SATD<sub>C</sub>及亮度量化參數(shù)QP<sub>Y</sub>修正色度量化參數(shù)QP<sub>C</sub>；分別基于亮度量化參數(shù)QP<sub>Y</sub>和色度量化參數(shù)QP<sub>C</sub>對(duì)當(dāng)前圖像的亮度分量和色度分量進(jìn)行編碼。通過(guò)上述方法，利用當(dāng)前圖像亮度和色度分量殘差及其分布的比較，調(diào)節(jié)色度量化參數(shù)，控制色度分量的壓縮比，從而平衡色度分量和亮度分量的峰值信噪比，進(jìn)而平衡二者的重建質(zhì)量并節(jié)約碼率。文檔編號(hào)H04N9/68GK101119488SQ20071007591公開(kāi)日2008年2月6日申請(qǐng)日期2007年7月12日優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日發(fā)明者馬國(guó)強(qiáng)申請(qǐng)人:深圳市融合視訊科技有限公司