分布式視頻編碼中量化階數自適應調整方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種分布式視頻編碼中量化階數自適應調整方法，屬于分布式壓縮編 碼技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著無線網絡的日益發展，越來越多的新興應用場合不再適用于典型的下行鏈路 模式，而是更適合用于上行鏈路模式一一大量的用戶發送數據到一個集中的接收端。無線 數碼相機，低功耗傳感器網絡和視頻監控系統等應用場景大多數要求有一個低功耗的簡單 編碼器，有時還會要求有編碼端的復雜性調整功能。在數字化通信一個重要的問題就是量 化。量化是將模擬信號轉化成數字信號的第一步，也是引入誤差的第一步。
[0003] 在分布式視頻編碼系統中，量化是碼率控制的一部分，也是實現比特分配的重要 技術。傳統分布式視頻編碼中變換域采用量化矩陣的方式進行量化，以一個固定的4X4的 量化矩陣對應各個系數帶來進行量化，AC子帶不需要進行量化的部分也通過固定的量化矩 陣量化，浪費編碼端計算性能，增加了碼率。但是，編碼端無法依據視頻流調整閾值，系統可 移植性較差。針對傳統分布式編碼中編碼端可移植性較差無法依據視頻流的特點自適應調 整缺點。而本發明能夠很好地解決上面的問題。
【發明內容】
[0004] 本發明目的在于解決了分布式視頻編碼固定量化矩陣無法依據視頻流自適應調 整問題，提出了一種分布式視頻編碼中量化階數自適應調整方法，該方法應用于分布式視 頻編碼端量化，實現了分布式視頻編碼中量化階數的自適應調整。
[0005] 本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：本發明是一種策略性方法，該方法 通過在編碼端建立的簡單相關噪聲模型計算閾值自適應調整量化階數，增加了傳統量化矩 陣不存在的"2"值，實現DVC系統編碼端自適應調節的效果，提升了系統的率失真性能。 [0006] 方法流程：
[0007] 步驟1 :初始化，進入編碼端的視頻圖像根據DCT變換公式進行DCT變換，其公式 為：
[0008] 步驟 2 :DCT 變換后的 AC 子帶分成 6 組{1，2}，{3, 4, 5}，{6, 7, 8, 9}，{10, 11，12}，{ 13, 14}， {15};
[0009] 步驟3 :根據WZ幀與邊信息的殘差C (X，y)，利用最大似然估α = N/ Σ | (C(x, y)) |，相關噪聲模型選擇殘差分布中心部分擬合度高的Laplacian分布，得到
[0010] 步驟4 :N = 1分組的量化階數不需要調整，設置初始N = 2 ;
[0011] 步驟5 :計算第N組系數的閾值
并進行統計；
[0012] 步驟6:根據計算的閾值T，如果
3否則
則置
[0013] 步驟7 :判斷是否分組計算完成，如果N〈6,結束步驟。否則執行步驟5。
[0014] 本發明采用編碼端建立的殘差模型計算閾值自適應調整量化階數。根據AC子帶 中，大部分的系數是在0值附近的，真正重要的是那些未被量化成0的系數。一個AC子帶 大部分并不需要參加量化，系數為〇的子帶參與量化不僅浪費了編碼端的計算性能，還增 加了碼率。
[0015] 本發明的量化矩陣選擇優化，在傳統量化矩陣基礎上，對角線增加了值為2的項， 根據2值所對應的系數帶子帶特性，調整其量化階數。
[0016] 本發明自適應調節各子帶的量化步長，設第子帶組N的初始量化步長為,子 帶N最終量化采用的量化步長為本發明將通過比較^4和MN，對14調整得到^，得到 具體包括：
[0017] 1)如果
，說明第N子帶組與分組{1,2}相鄰，這時如果=2,則 2夂=:〇:，否則
[0018] 2)如果
，則說明該第N分組不與{1，2}相鄰，屬于低頻AC子帶。如果
，否則，如果W = 2 #則設置=0，如果#:.，則設置Μλ. = 。
[0019] 本發明應用于分布式視頻編碼端量化。
[0020] 有益效果：
[0021] 1、本發明針對傳統分布式視頻編碼固定量化矩陣無法依據視頻流調整的特點，該 方法提高了編碼端率失真性能，增強了系統可移植性。
[0022] 2、本發明實現自適應量化階數調整，能夠根據相關噪聲模型調整量化階數，節省 了編碼端計算性能，降低了碼率。
[0023] 3、本發明能夠根據閾值調整分組的量化階數，提高了可移植性。
[0024] 4、本發明在保證視頻質量的前提下，通過在編碼端預估計簡單的相關噪聲模型計 算閾值以達到自適應調節量化階數的效果，提高了視頻解碼的率失真性能，保證了分布式 視頻編碼對編碼端工作盡量簡單的要求，并且提高了率失真性能。
【附圖說明】
[0025] 圖1為傳統的量化矩陣分布圖。
[0026] 圖2為本發明改進的基礎量化矩陣分布圖。
[0027] 圖3為本發明的方法流程圖。 具體實施方案
[0028] 下面結合說明書附圖對本發明創造作進一步的詳細說明。
[0029] 本發明提出的分布式視頻編碼中自適應量化算法。傳統的量化方法最簡單的量化 方式就是均勻標量量化，也就是找到與原始信號X的值最接近的固定分辨率A的整數倍 |，g卩丨_χ」=1·Δ。在DCT域的Wyner-Ziv編碼中，X就表示一幀圖像分成4X4矩陣根據式1 進行DCT變換后的DCT系數。
[0032] 在經過DCT變換之后，一幀圖像就在頻率域被分解成了 16個子帶，在每個 4X4的變換窗口中，然后令量化階數為2M，對各子帶系數進行均勻量化，其中碼平面數 M e {2, 3, 4, 5, 6, 7}。不同的2M組成量化矩陣其中非0值代表量化階數，0值代表直接拋棄 對應的子帶系數，直接在解碼端用生成的邊信息的值代表被拋棄的子帶系數。
[0033] 常用量化矩陣當中直流子帶和高頻交流子帶的量化階數明顯的高于低頻交流子 帶，這是因為在圖像處理中，高頻信息決定了圖像的細節而低頻信息決定了圖像的輪廓，直 流信息與低頻信息對圖像的質量影響更大，所以量化階數更高。
[0034] 在DCT域的分布式視頻編碼當中，DC子帶的系數是非負的，而AC子帶的系數是基 本關于0對稱的。因此，在計算量化步長時，令子帶系數為D，對DC子帶取[0, D_]，而對AC 子帶取
來進行量化，然后將其分到2M-1個區間之內，這樣就能得到第i個子 帶的量化步長％。
[0036] 本發明設計了新的量化矩陣如圖2所示，并且有一套自適應方法調整量化階數， 相對于圖1所示的量化矩陣增加了值為2的項，將會根據2值所對應的系數帶的子帶特性 調整其量化階數。
[0037] 如圖2所示，本發明采用了新的量化矩陣，在此基礎上在編碼端動態的計算閾值， 提高自適應量化技術的可移植性。
[0038] 在[_0. 5(^，0. 5QJ范圍內的系數是會被量化到0的，即這部分的系數沒有參與到 編碼當中，在AC子帶中，大部分的系數是在0值附近的，而真正重要的是那些未被量化成0 的系數。如果一個AC子帶中大部分的值都是不需要參與量化的，但通過量化矩陣進行量化 時實際上也沒被量化了，這樣不僅浪費了編碼端的計算性能，還增加了碼率。所以，本發明 通過計算殘差模型來調整量化矩陣。
[0039] 1、編碼端計算