基于單環(huán)和膚色選擇的FGS視頻編碼

對(duì)于基本層，通過使用質(zhì)量更高的擴(kuò)展基本層圖像作為基本層的參考圖像，來提高基本層運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男?，降低基本層殘差圖像的能量，從而提高基本層的編碼效率。對(duì)于增強(qiáng)層，基本層殘差圖像能量下降，使得殘差圖像量化前后的差值的能量也減小了，所以增強(qiáng)層的編碼效率也相應(yīng)地得到了提高。但由于基本層與增強(qiáng)層并非各自獨(dú)立，而是相互影響的，因此當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬突然降低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生預(yù)測(cè)誤差，且這種誤差會(huì)一直積累并傳播下去，直到當(dāng)前GOP結(jié)束。因此當(dāng)使用該結(jié)構(gòu)進(jìn)行FGS編碼時(shí)，將引入前端網(wǎng)絡(luò)估計(jì)的方法，來確定能夠正確解碼的增強(qiáng)層位平面數(shù)，使用于參考的增強(qiáng)層位平面數(shù)不多于正確解碼的位平面數(shù)，從而抑制預(yù)測(cè)誤差[3-4]。
3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
為了檢測(cè)該算法的效果，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中選擇了Carphone和Foreman 兩個(gè)QCIF視頻序列，基本層采用H.264參考軟件，幀率為30 Hz，編碼50幀，編碼幀類型為IPPP…，熵編碼方法為CABAC，允許率失真優(yōu)化宏塊模式判決，QP=35，基本層碼率為60 kb/s。增強(qiáng)層編碼時(shí)僅對(duì)DCT系數(shù)進(jìn)行限幅處理，不作進(jìn)一步量化。使用重建圖像序列的亮度分量的平均峰值信噪比(Y-PSNR)作為視頻質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)中所定義的感興趣區(qū)域?yàn)橛?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/膚色">膚色選擇算法檢測(cè)出來的人臉區(qū)域，將采用該提升算法的FGS和僅采用單環(huán)算法的FGS以及未采用任何提升算法的FGS進(jìn)行比較，比較結(jié)果如圖3和圖4所示。

從圖3中可知，采用了基于單環(huán)和膚色選擇的FGS視頻編碼，在人臉區(qū)域的PSNR值要明顯高于整體區(qū)域，平均高出了3 dB，且隨著碼率的增大，PSNR的差值也逐漸增大。從圖4中可以看出，相比于H.264 FGS和基于單環(huán)的H.264 FGS，本文采用的方法能夠較好地改善視頻的主觀質(zhì)量。這說明在碼率一定的情況下，使用單環(huán)算法能夠較大地提高編碼效率，且由于使用了膚色選擇，感興趣區(qū)域的位平面被提升，從而使得該部分的信息能夠被優(yōu)先編碼和傳輸。當(dāng)碼流截?cái)鄷r(shí)，獲得的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都是感興趣區(qū)域的，所以解碼時(shí)膚色區(qū)域的主觀質(zhì)量有了一定的改善。
通過上述試驗(yàn)結(jié)果可知，將膚色選擇引入到FGS中，能夠快速地定位出人臉區(qū)域，通過將該區(qū)域的位平面進(jìn)行提升、優(yōu)先編碼和傳輸，能夠較大地提高感興趣區(qū)域的編碼效率,改善視頻的主觀質(zhì)量。但與此同時(shí)，會(huì)在一定程度上降低整體的編碼效率，因此引入了單環(huán)算法。該算法由于使用了高的擴(kuò)展基本層圖像來用作基本層的參考圖像，因此能夠較好地提高整體編碼效率。試驗(yàn)證明本文提出的方法對(duì)人臉和頭肩占主要部分的序列，能夠自適應(yīng)地提高FGS的編碼效率，改善解碼后視頻的主觀質(zhì)量。該算法對(duì)特定的領(lǐng)域有一定的適用性。
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