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申请/专利权人：广州集致文化传播有限公司

摘要：本申请的低照度直播视频实时转码增强亮构量化方法，一是构建了低照度视频转码框架，将视频转码和低照度视频增强相结合；二是在此框架内研究量化因子、视频内容、照度系数对PSNR‑LY关系的影响，通过理论分析和实验找出影响最佳亮构量化因子选择的因素，并建立了低照度视频转码的PSNR‑LY模型和R‑LY模型；三是研究低照度视频与正常照度视频量化因子的映射关系，推导出低照度视频转码亮构量化理论公式，再通过PSNR‑LY、R‑LY模型和实验分析，对理论公式进行修正，得到最终的低照度视频转码亮构量化因子选择公式。得到低照度视频转码亮构量化算法，通过该算法选择出的亮构量化因子能保证视频质量尽量高的情况下，转码码率最低。

主权项：1.低照度直播视频实时转码增强亮构量化方法，其特征在于，将低照度视频增强与视频转码结合，在视频转码的过程中进行视频增强，并通过低照度视频转码亮构量化算法选择出的亮构量化因子保证视频质量尽量高的情况下，转码码率最低；1构建低照度视频转码框架：低照度视频经过H.264编码器一次量化后输入转码系统后，先进行解码，再进行视频增强，最后经过转码亮构量化，将增强转码后的码流输出；2解析量化因子、视频内容和照度系数对PSNR-LY关系的作用：在低照度视频转码框架内，分析不同量化因子、不同视频内容和不同照度系数下PSNR-LY曲线的变化规律，构建低照度视频转码的PSNR-LY和R-LY模型；3提出低照度视频转码亮构量化算法：通过对低照度视频量化模型的解析，获取低照度视频与正常照度视频编码量化模型中量化因子的映射规律，推导理想状态下低照度视频转码亮构量化因子的选择公式，再根据得到的PSNR-LY模型，对低照度视频转码亮构量化算法公式进行修正，最终得到低照度视频转码亮构量化因子计算公式，根据输入转码系统码流中的照度系数、一次量化因子大小，来判断是否有必要进行图像增强和转码，若需要进行增强转码，该选择对应的转码亮构量化因子以得到最优的转码效果，保证选取的量化因子让亮构量化失真最小，转码后视频质量最高，在保证视频质量与最高质量在同一水平的前提下，尽可能的选择码率较低的转码亮构量化因子；低照度视频实时转码框架：将低照度模糊不清的视频序列VIDEO.yuv通过H.264编码器进编码，得到低照度码流VIDEO_LY1.264一次量化，再将VIDEO_LY1.264码流输入转码系统，经过H.264解码器反量化，通过解析码流信息得到第一次编码时的量化因子LYl和解码后的视频序列VIDEO_LY1.yuv，对VIDEO_LY1.yuv进行视频增强得到增强后的视频序列VIDEO_LY1_ENHANCE.yuv，再将增强后的序列以LY2进行量化编码，得到VIDEO_LY1_ENHANCE_LY2.264，在初始序列VIDEO.yuv转码成最终输出码流VIDEO_LY1_ENHANCE_LY2.264的整个过程中，经历两次量化模型，编码为转码输入的序列VIDEO_LY1.264时，经历第一次编码量化，进入转码部分后，经历第二次编码量化；在进行低照度转码亮构量化时，转码的PSNR值以初始正常照度视频序列为参考计算，在满足视频质量尽量好的前提下，转码亮构量化算法计算出的LY2要尽量降低转码后的码率，需要优化转码PSNR与LY2、转码码率R与LY2的关系，转码PSNR-LY的关系由三方面因素决定：量化模型、视频内容和低照度程度；量化因子作用转码PSNR-LY关系：转码平台有两个过程对视频进行量化：码流经过编码器的一次量化、转码部分编码器的亮构量化；量化运算过程表示为： 其中Fu,v表示量化前初始视频序列的DCT系数，FQu，v表示量化后视频的DCT系数，Qu,v表示量化加权矩阵，q为量化步长，其取值与量化因子LY关联，round[]为取整函数，采用峰值信噪比PSNR值作为视频质量的客观评价标准；在低照度条件下，最佳LY2的取值大于LY1，且随着LY1的增大，最佳LY2的取值会随之增大，拐点逐渐后移；低照度视频转码PSNR-LY模型：对PSNR-LY曲线定量分析，构建H.264低照度视频转码的PSNR-LY模型，转码的PSNR值PSNR2LY1,LY2随OP的变化规律近似拟合为一条三次函数曲线，该曲线表示为： 其中α、β、γ、δ四个参数的取值与一次量化因子LY1、低照度程度il、视频内容这三个因素关联，有α＜0、β＞0、γ＜0、δ＞0，α的取值范围为[-4×10-4，-1×10-5]，β的取值范围为[20，35]，α、β、γ、δ四个参数的取值受低照度程度i的影响大；将PSNR-LY曲线拟合成三次函数曲线后，PSNR2LY1,LY2的值必有一个极值点，即当LY2＝LY2'时，三次函数曲线的导数PSNR2′LY1，LY2＝0，PSNR2LY1，LY2取到极大值PSNR2maxLY1，LY2，即当LY2＞LY2′时，三次函数曲线的导数PSNR2′LY1，LY2＝0，PSNR2LY1，LY2的值缓慢上升或基本保持不变：即当LY2＞LY2′时，三次函数曲线的导数PSNR2′LY1，LY2＜0，PSNR2LY1，LY2的值迅速下降；通过分析低照度程度大小、输入码流携带的一次量化因子信息和初始码流的视频内容，建立峰值信噪比PSNR2LY1，LY2与亮构量化因子LY2的曲线模型，预测最优转码亮构量化因子，使转码后的视频质量最佳，且转码码率较低。

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