近年来,随着计算机视觉在智能监控、自动驾驶等领域的广泛应用,越来越多视频不仅用于人类观看,还可直接由机器视觉算法进行自动分析。如何高效地面向机器视觉存储和传输此类视频成为新的挑战。然而,现有的视频编码标准,如最新的多功能视频编码(Versatile Video Coding,VVC/H.266),主要针对人眼视觉特性进行优化,未能充分考虑压缩对机器视觉任务的性能影响。为解决这一问题,本文以多目标跟踪作为典型的机器视觉视频处理任务,提出一种面向机器视觉的VVC帧内编码算法。首先,使用神经网络可解释性方法,梯度加权类激活映射(Gradient-weighted Class Activation Mapping,GradCAM++),对视频内容进行显著性分析,定位出机器视觉任务所关注的区域,并以显著图的形式表示。随后,为了突出视频画面中的关键边缘轮廓信息,本文引入边缘检测并将其结果与显著性分析结果进行融合,得到最终的机器视觉显著性图。最后,基于融合后的机器视觉显著性图改进VVC模式选择过程,优化VVC中的块划分和帧内预测的模式决策过程。通过引入机器视觉失真,代替原有的信号失真来调整率失真优化公式,使得编码器在压缩过程中尽可能保留对视觉任务更为相关的信息。实验结果表明,与VVC基准相比,所提出方法在保持相同机器视觉检测精度的同时,可节约12.7%的码率。
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