CN111726618A - Rdoq的最优量化值的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种RDOQ的最优量化值的计算方法,包括:对图像的多个像素点进行编码处理和量化处理;计算量化处理过程中率失真优化代价;设定失真模型和码率估计模型;将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价,计算率失真优化代价的增量,使得得到的率失真优化代价的增量的公式包含一个变量;以率失真优化代价的增量的公式推导出RDOQ的最优量化值的计算方法;以RDOQ的最优量化值实现率失真优化量化。本发明提供的RDOQ的最优量化值的计算方法中,得到的RDO代价增量的公式只有Δk一个变量,将失真和码率通过一个变量来衡量,可以平衡失真和码率的选择,并且能使得量化后失真较低的同时码率也较低。
Description
技术领域
本发明涉及图像编码领域,尤其是涉及一种RDOQ的最优量化值的计算方法。
背景技术
RDOQ(Rate-Distortion Optimization Quantization,率失真优化量化)技术已经应用到HEVC(High Efficiency Video Coding)视频编码标准中。
现有技术中的率失真优化量化是以失真最小为目的进行的,而在视频编码中,编码码率同样是一种影响编码性能的因素,因此需要一种新的率失真优化量化方法能平衡失真与码率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种RDOQ的最优量化值的计算方法,可以平衡失真和码率的选择,并且能使得失真较低的同时码率也较低。
为了达到上述目的,本发明提供了一种RDOQ的最优量化值的计算方法,包括:
对图像的多个像素点进行编码处理和量化处理;
计算量化处理过程中率失真优化代价;
设定失真模型和码率估计模型;
将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价,计算率失真优化代价的增量,使得得到的率失真优化代价的增量的公式包含一个变量;
以率失真优化代价的增量的公式推导出RDOQ的最优量化值的计算方法;
以RDOQ的最优量化值实现率失真优化量化。
可选的,在所述的RDOQ的最优量化值的计算方法中,计算量化过程中率失真优化代价满足如下率失真优化代价的公式:
其中:JSSE为率失真优化,N为像素点个数,λSSE为失真优化的代价,di为第i+1个像素点的失真度,λSSE为拉格朗日系数,ri为第i+1个像素点的码率。
可选的,在所述的RDOQ的最优量化值的计算方法中,设定失真度的方法包括:建立失真度-拉格朗日系数模型;求得失真度-拉格朗日系数模型的表达式。
可选的,在所述的RDOQ的最优量化值的计算方法中,所述失真度-拉格朗日系数模型的表达式为:
d(λ)=k*λSSE;
其中:d(λ)为失真度,k为仿真系数,λSSE为失真优化的代价。
其中,r(d)为码率估计,δ2为高斯信源的方差,d为失真度,α=0.5。
可选的,在所述的RDOQ的最优量化值的计算方法中,将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价,计算率失真优化代价的增量的方法包括:
将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价得到新的率失真优化代价的表达式;
以新的率失真优化代价的表达式求得下一个像素子模块的失真度优化代价和当前像素子模块的失真度优化代价的差值作为RDO代价增量。
可选的,在所述的RDOQ的最优量化值的计算方法中,新的率失真优化代价的表达式为:
其中:JSSE为率失真优化,λSSE为失真优化的代价,N为像素点个数,ki为第i+1个像素点的仿真系数,λSSE为拉格朗日系数,ri为第i+1个像素点的码率,δ2为高斯信源的方差,α=0.5。
可选的,在所述的RDOQ的最优量化值的计算方法中,所述RDO代价增量的公式为:
其中:ΔJSSE为RDO代价增量,λSSE为拉格朗日系数,Δk为失真度,α=0.5,N为像素点个数。
可选的,在所述的RDOQ的最优量化值的计算方法中,所述RDOQ的最优量化值的计算公式如下:
可选的,在所述的RDOQ的最优量化值的计算方法中,所述RDOQ的最优量化值的计算方法还包括:对量化过程中的量化损失进行补偿,损失补偿的值如下:
在本发明提供的RDOQ的最优量化值的计算方法中,得到的RDO代价增量的公式只有Δk一个变量,将失真和码率通过一个变量来衡量,可以平衡失真和码率的选择,并且能使得量化后失真较低的同时码率也较低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的RDOQ的最优量化值的计算方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在下文中,术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分,且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解,在适当情况下,如此使用的这些术语可替换。类似的,如果本文所述的方法包括一系列步骤,且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序,且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
发明人发现,如今HEVC编码技术在各个领域广泛应用的解决方案中,现有技术的RDOQ技术存在以下:
1、需要逐像素确定并遍历可选量化值进行RDO计算,包括失真度的计算和码率的计算,从而确定最优量化值,这个过程不仅计算量很大,而且非常耗时,据官方提供的数据,总编码时间将增加10%~15%,对于某些实时性要求很高的应用是无法接受的;
2、结合HEVC编码标准定义的量化规范,量化值每减1,对应量化步长Qstep增大1倍,对应的量化参数QP增加6,2个可选量化值意味着,对某待量化系数进行了跨越6*2=12级量化参数QP的尝试,跨度过大的量化参数QP配置会对主观观感产生很大的影响。
参照图1,本发明提供了一种RDOQ的最优量化值的计算方法,包括:
S1:对图像的多个像素点进行编码处理和量化处理;
S2:计算量化处理过程中率失真优化代价;
S3:设定失真模型和码率估计模型;
S4:将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价,计算率失真优化代价的增量,使得得到的所述率失真优化代价的增量的公式只包含一个变量;
S5:从率失真优化代价的增量的公式推导出RDOQ的最优量化值的计算方法;
S6:以RDOQ的最优量化值实现率失真优化量化。
进一步的,计算量化过程中率失真优化代价满足如下率失真优化代价的公式:
其中:JSSE为率失真优化,N为像素点个数,λSSE为失真优化的代价,di为第i+1个像素点的失真度,λSSE为拉格朗日系数,ri为第i+1个像素点的码率。
进一步的,设定失真度的方法包括:建立失真度-拉格朗日系数模型;求得失真度-拉格朗日系数模型的表达式。具体的,所述失真度-拉格朗日系数模型的表达式为:
d(λ)=k*λSSE;
其中:d(λ)为失真度,k为仿真系数,λSSE为失真优化的代价。
进一步的,将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价,计算率失真优化代价的增量的方法包括:
将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价得到新的率失真优化代价的表达式;
以新的率失真优化代价的表达式求得下一个像素子模块的失真度优化代价和当前像素子模块的失真度优化代价的差值作为RDO代价增量。
具体的,新的率失真优化代价的表达式为:
其中:JSSE为率失真优化,λSSE为失真优化的代价,N为像素点个数,ki为第i+1个像素点的仿真系数,λSSE为拉格朗日系数,ri为第i+1个像素点的码率,δ2为高斯信源的方差,α=0.5。
进一步的,所述RDO代价增量的公式为:
其中:ΔJSSE为RDO代价增量,λSSE为拉格朗日系数,Δk为失真度,α=0.5,N为像素点个数。
相较现有技术的的RDOQ最优量化值计算方法,本发明实施例提供的ΔJSSE-Δk的实现模型,简化了复杂的失真度计算和码率估计,可以快速实现并且实现代价很小。即,这个公式只有一个变量,不用像现有技术一样计算失真度的计算和码率,计算简单,节约时间。而且,得到的RDO代价增量的公式只有Δk一个变量,将失真和码率通过一个变量来衡量,可以平衡失真和码率的选择,尽可能地使得量化后失真较低的同时码率也较低,接下来只用计算这个变量的值就能进行量化。
进一步的,从上述RDO代价增量的公式推导出的RDOQ的最优量化值的计算公式如下:
每个像素点都用上述公式求得率失真优化的最优量化值,然后进行量化,其中,D和Δ都为频域分量,根据帕斯瓦尔定律,可以将时域的失真度计算通过频域计算实现。通过计算ΔJSSE值,快速的判断当前可选量化值(原量化值-1)相较于原量化值RDO计算的代价的增量。
相较现有技术的RDOQ实现需要单独实现编码量化过程,本专利提供的方法可以无缝嵌入到编码器的量化计算中,实现过程简单实时。并且,将可选量化值缩减到只有一个,确保了量化系数QP变化范围保持在±6,这样既简化了计算,同时也充分考虑到主观观感影响。
进一步的,所述RDOQ的最优量化值的计算方法还包括:对量化过程中的量化损失进行补偿,损失补偿的值如下:
当时,当前像素点的量化损失是可以接受的,或者量化补偿所带来的RDO代价没有改善。既然该像素点的量化损失理想且满足RDO代价的增量上限,这时我们才会考虑进行标准RDOQ最优量化值的选择。这样的操作,相比起标准RDOQ逐像素全部遍历计算RDO值的粗放做法,不仅提供了更加快速可靠的计算方法,同时也提供了更加灵活的实现方式,例如本方法中提供的配置参数,码率估算模型的α,RDO计算参数λSSE的β,代价上限阈值K0,代价下限阈值K1,都会随着编码场景不同,编码预测的准确性的不同,标准RDO模型的合理性等诸多因素而不同,可以为更加精细的码率控制,主客观质量调优提供多种调试手段。
进一步的,本发明实施例的RDOQ的最优量化值的计算方法还包括:求得Δk的值。具体的,Δk的取值范围通过如下方法判定:
根据HEVC标准对Qstep和λSSE的定义:
对于当前量化系数QP对应的最大量化损失为Qstep-1,同时,考虑到HEVC标准定义的量化过程中,对于P图像或者B图像,采用f舍入偏移,取得当前QP对应最大量化损失情况下,对应的kmax:
综上,在本发明实施例提供的RDOQ的最优量化值的计算方法中,得到的RDO代价增量的公式只有Δk一个变量,将失真和码率通过一个变量来衡量,可以平衡失真和码率的选择,并且能使得量化后失真较低的同时码率也较低。
上述仅为本发明的优选实施例而已,并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明的技术方案的范围内,对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,均属未脱离本发明的技术方案的内容,仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种RDOQ的最优量化值的计算方法,其特征在于,包括:
对图像的多个像素点进行编码处理和量化处理;
计算量化处理过程中率失真优化代价;
设定失真模型和码率估计模型;
将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价,计算率失真优化代价的增量,使得得到的率失真优化代价的增量的公式包含一个变量;
以率失真优化代价的增量的公式推导出RDOQ的最优量化值的计算方法;
以RDOQ的最优量化值实现率失真优化量化。
3.如权利要求1所述的RDOQ的最优量化值的计算方法,其特征在于,设定失真度的方法包括:建立失真度-拉格朗日系数模型;求得失真度-拉格朗日系数模型的表达式。
4.如权利要求3所述的RDOQ的最优量化值的计算方法,其特征在于,所述失真度-拉格朗日系数模型的表达式为:
d(λ)=k*λSSE;
其中:d(λ)为失真度,k为仿真系数,λSSE为失真优化的代价。
6.如权利要求1所述的RDOQ的最优量化值的计算方法,其特征在于,将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价,计算率失真优化代价的增量的方法包括:
将失真模型和码率估计模型代入所述率失真优化代价得到新的率失真优化代价的表达式;
以新的率失真优化代价的表达式求得下一个像素子模块的失真度优化代价和当前像素子模块的失真度优化代价的差值作为RDO代价增量。
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