基于感知质量的视频编码算法研究

摘要

视频编码算法在降低存储空间和节省传输带宽的同时，也引起了不同程度的视觉质量损伤。因此，在保证视频视觉质量的前提下尽量提高视频流的压缩率是视频编码的最终目标。其中，准确评估视频质量则是优化编码参数设置和提高编码效率的重要前提。早期的视频质量评估由于缺乏对人类视觉系统的理解，采用了包括PSNR在内的信号失真统计方法来度量视频质量。这些方法仅量化了原始信号与失真信号之间的像素差异，并没有考虑视频自身特征和视觉系统感知规律对视频质量感知的影响，因此与人类视觉系统的主观感知一致性较低。建立符合人类视觉系统感知规律的视频失真测度并将其应用于视频编码，对提升编码效率具有重要意义。本文在新一代编码标准H.265/HEVC的框架下，考虑视频空域特征对视频质量感知的影响，提出了一种基于感知失真的图像编码算法。在此基础上考虑视频时域信息对视频质量感知的影响，又提出了一种基于感知失真的视频编码算法。具体研究内容如下： 本文提出了一种基于感知失真的图像编码算法。考虑到纹理复杂度和感兴趣区域都会影响视频质量的感知规律，本文分别针对不同纹理复杂度下的感兴趣区域和非感兴趣区域设计并实施了主观实验，得到了同一区域使用不同量化参数编码后重建图像对应的主观失真等级。利用实验结果建立了图像的感知失真测度。根据建立的失真测度提出了基于感知失真的率失真优化方法并将其应用于H.265/HEVC编码标准的HM16.5参考软件。实验结果表明，本文提出的基于感知失真的图像编码算法相比于HM16.5原始算法，在相同的码率下，重建图像的主观质量平均提高了约6.78%。 本文提出了一种基于感知失真的视频编码算法。首先，本文研究了一种视频运动信息的参数化方法，然后对空域特征相似运动信息相差较大的视频设计并实施了主观实验，得到了同一条源视频使用不同QP编码后重建视频对应的主观失真等级，结合实验结果与图像感知失真测度建立了视频感知失真测度。根据建立的视频感知失真测度进一步完善了基于感知失真的率失真优化方法并将其应用于HM16.5参考软件。实验结果表明，本文提出的基于感知失真的视频编码算法相比于HM16.5原始算法，在相同的码率下，重建视频的主观质量平均提高了约4.87%。

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