基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法【專利摘要】本發(fā)明提供了基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法，其包括以下步驟：步驟1、判斷宏塊屬于前景區(qū)域還是背景區(qū)域，檢測出運(yùn)動區(qū)域；步驟2、使用梯度來檢測結(jié)構(gòu)紋理區(qū)域；步驟3、宏塊層目標(biāo)比特分配。本發(fā)明分析了HVS視覺注意特性的基礎(chǔ)上，首先通過參考幀中宏塊的運(yùn)動矢量，結(jié)合幀間差分法及當(dāng)前宏塊的位置，提取圖像中引起視覺注意的運(yùn)動區(qū)域，然后采用平均梯度檢測紋理區(qū)域，根據(jù)圖像中宏塊所在區(qū)域，優(yōu)化宏塊的目標(biāo)比特分配。本文提出的算法取得了與JVT-G012算法相當(dāng)?shù)木幋a圖像質(zhì)量，減少了視頻序列PSNR的波動，使編碼圖像整體保持了穩(wěn)定的客觀質(zhì)量，同時也取得較好的編碼圖像主觀質(zhì)量?！緦＠f明】基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬于視頻處理【
技術(shù)領(lǐng)域：
】，提供了基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法。【
背景技術(shù)：
】[0002]在H.264/AVC中，通常以客觀標(biāo)準(zhǔn)(如峰值信噪比，PSNR)來評價壓縮后的視頻質(zhì)量，客觀質(zhì)量評定方法具有速度快、易實(shí)行的特點(diǎn)，但其結(jié)果往往不太符合人眼的主觀視覺感受，只能反應(yīng)視頻大體上的質(zhì)量情況。視覺心理學(xué)研究表明，人類視覺系統(tǒng)（HVS)對圖像和視頻的主觀感知受到亮度、對比度、顏色、紋理、運(yùn)動和位置等多種因素影響，并存在空間、時間和彩色的掩蓋效應(yīng)。在一個復(fù)雜的視覺場景中，人眼的注意力迅速被場景中感興趣的區(qū)域所吸引，并優(yōu)先處理這些信息，這個過程稱為視覺注意。對視覺注意機(jī)制的研究表明，人眼在觀看視頻圖像時，視覺注意力往往不是均勻分布在整幅圖像中，而是集中在其中的某些部分，對這部分的圖像失真也更加敏感。因此在視頻編碼過程中，可以結(jié)合HVS的視覺注意機(jī)制，對人眼注意力集中的區(qū)域分配較多的目標(biāo)比特，以獲得更好的視頻質(zhì)量，而對人眼處理優(yōu)先級較低，不容易引起注意的區(qū)域分配較少的目標(biāo)比特，提高視頻編碼效率。[0003]目前已有一些基于HVS特性的視頻編碼技術(shù)，這些編碼方法利用視覺心理學(xué)和生理學(xué)領(lǐng)域取得的成果，通過優(yōu)化吸引人眼注意力分布區(qū)域中宏塊的目標(biāo)比特，提高了編碼效率并取得了較好的主觀視覺質(zhì)量。文獻(xiàn)H.Li,Ζ·B.Wang,H.J.Cui,K.Tang,AnimprovedROI-basedratecontrolalgorithmforH.264/AVC,IEEEICSP2(2006)16-20.；Y.Liu,Z.G.Li,Y.C.Soh,Μ.H.Loke,ConversationalvideocommunicationofH.264/AVCwithregionofinterestconcern.IEEEICIP(2006)3129-3132.基于感興趣區(qū)域（regionofinterest，R0I)進(jìn)行視頻編碼，通過對視頻圖像中對象的膚色、人臉、手部進(jìn)行檢測和跟蹤來提取R0I，由于這些方法中的R0I是對特定的視頻內(nèi)容進(jìn)行提取得到的，其應(yīng)用場景受到限制。文獻(xiàn)ChenZZ,HanJW，NganKN(2006)Dynamicbitallocationformultiplevideoobjectcoding.IEEETransMultimed8(6):1117-1124.YangL,ZhangL,MaS,ZhaoD(2009)AR0Iqualityadjustableratecontrolschemeforlowbitratevideocoding.PictureCodingSymposium,Chicago,USA,May.06-08.根據(jù)視頻序列中不同的對象分配目標(biāo)比特，這種基于對象的編碼方法比基于R0I的方法更加靈活，但是要有效地區(qū)分并提取視頻序列中的不同對象，需要很高的計(jì)算復(fù)雜度，不適合實(shí)時視頻編碼傳輸。本章通過分析影響視覺注意的主要因素，提出快速檢測視覺注意區(qū)域的方法，通過優(yōu)化在不同區(qū)域中宏塊的目標(biāo)比特分配，提高編碼圖像的主客觀質(zhì)量?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種H.264/AVC視頻編碼中基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：[0006]基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟：[0007]步驟1、判斷宏塊屬于前景區(qū)域還是背景區(qū)域，檢測出運(yùn)動區(qū)域；[0008]步驟2、使用梯度來檢測結(jié)構(gòu)紋理區(qū)域；[0009]步驟3、宏塊層目標(biāo)比特分配。[0010]上述技術(shù)方案中步驟1具體為：[0011]將視頻序列一巾貞中包含ΜN個宏塊，第t巾貞中位置坐標(biāo)為（i，j)的宏塊表不為MB(i，j)，其中i=0…M-l，j=0…N-1;由攝像機(jī)動作引起的背景運(yùn)動具有很強(qiáng)的時間連續(xù)性，因此背景區(qū)域中宏塊的運(yùn)動與前一幀中相同位置宏塊接近，而相鄰幀中前景區(qū)域中宏塊的運(yùn)動明顯不同。當(dāng)宏塊的運(yùn)動注意強(qiáng)度MAI超過視覺注意強(qiáng)度閾THm時，該宏塊就被視為屬于前景區(qū)域，反之則屬于背景區(qū)域；[0012]即運(yùn)動區(qū)域可通過式檢測得到：「π.、fl,ifMAItiuj)>THm[0013]MR{uj)^\[0,otherwise[0014]THm為視覺注意強(qiáng)度閾值：1M-\N-\_5]mSS興(i，y)[0016]宏塊的運(yùn)動注意強(qiáng)度：【權(quán)利要求】1.基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1、判斷宏塊屬于前景區(qū)域還是背景區(qū)域，檢測出運(yùn)動區(qū)域；步驟2、使用梯度來檢測結(jié)構(gòu)紋理區(qū)域；步驟3、宏塊層目標(biāo)比特分配。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法，其特征在于步驟1具體為：將視頻序列一巾貞中包含MxN個宏塊，第t巾貞中位置坐標(biāo)為（i，j)的宏塊表不為MB(i，j)，其中i=〇…M-l，j=0…N-l;當(dāng)宏塊的運(yùn)動注意強(qiáng)度MAI超過視覺注意強(qiáng)度閾THm時，該宏塊就被視為屬于前景區(qū)域，反之則屬于背景區(qū)域；即運(yùn)動區(qū)域可通過式檢測得到：(1,ifMAIiiJ)>THm順/、/)=，Λm[0,otherwiseTHm為視覺注意強(qiáng)度閾值：宏塊的運(yùn)動注意強(qiáng)度：上式中PIt(i，j)為宏塊的位置強(qiáng)度，式中，（xmc；，ym。）為當(dāng)前宏塊中心像素的坐標(biāo)，（xpc；，yp。）為當(dāng)前幀中心像素的坐標(biāo)，max為圖像邊緣到中心的最大距離；MIt(i，ii)為宏塊的運(yùn)動強(qiáng)度：式中，MVxh(i，j)，MVyH(i，j)分別為前一幀中第（i，j)個宏塊的運(yùn)動向量的水平和垂直分量；MI_為宏塊的平均運(yùn)動強(qiáng)度：式中，It(m，n)和/_(瓜/7)分別為當(dāng)前幀和前一幀中相同位置宏塊中，坐標(biāo)為（m，η)像素的亮度值；1Λ/"_1Λ_1MSEave為宏塊的亮度平均差值：。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法，其特征在于步驟2具體為：當(dāng)宏塊平均水平垂直梯度值Grad(i，j)大于閾值1?時，則將該宏塊作為結(jié)構(gòu)紋理區(qū)域的宏塊，紋理區(qū)域通過式得到：宏塊平均水平垂直梯度表不為：式中，（i，j)為宏塊的位置坐標(biāo)，表示宏塊中坐標(biāo)為（m，n)的像素亮度值；〇4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺注意的宏塊層比特分配優(yōu)化方法，其特征在于，對宏塊層目標(biāo)比特分配改進(jìn)如下：式中，Ta(Uust(i，j)為當(dāng)前宏塊調(diào)整后的目標(biāo)比特?cái)?shù)，Nmb為當(dāng)前幀中宏塊的數(shù)量，Wi為宏塊的視覺注意權(quán)重因子，【文檔編號】H04N19/142GK104065962SQ201310514378【公開日】2014年9月24日申請日期:2013年10月28日優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日【發(fā)明者】余諒申請人:四川大學(xué)