[發明專利]一種實現實時雙幀參考的時域可分級視頻編碼方法

無效

• 申請號: 200710168556.1
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101222630A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 胡瑞敏;牟曉弦;王啟軍;蘭誠棟;劉瓊
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明屬于視頻編碼領域，特別是涉及低時延的時域可分級視頻編碼實現方法。

背景技術

隨著Internet技術的不斷發展，到如今已是無處不在的Internet為視頻服務提供了一個廣闊的平臺，但是Internet本身具有網絡的異構性、帶寬的波動性和傳輸中的不可靠性等特點，對視頻編碼技術提出了新的挑戰。為了克服Internet的這些缺點，可分級的視頻編碼技術(SVC，Scalable?Video?Coding)是一個很好的選擇。可分級的視頻編碼技術的可分級性一般包括時域可分級性、空域可分級性、質量可分級性和以上這些選項的組合(請見參考文獻1)。

時域可分級性就是要求碼流具有幀率的可變性，以滿足不同的網絡情況和不同的終端設備解碼和顯示需要。目前實現時域可分級的技術主要是幀間小波技術，也就是基于運動補償的時域濾波技術(MCTF，Motion-Compensated?Temporal?Filtering)，這種技術通過在時域上引入小波分解，得到視頻在時域上的多分辨率分析，進而實現視頻在時域上的可分級。MCTF在其發展中，逐漸形成了兩種實現方式，即基于塊位移的MCTF和基于提升算法的MCTF。基于塊位移的MCTF首先不能很好的獲取編碼圖象運動場的信息，導致在編碼圖象和參考幀之間一定數量的像素被標記成“unconnected”，影響了編碼效率；其次，亞像素精度的運動估計和運動補償以及除Haar小波外的其他小波很難在其編碼框架內實現，極大影響了編碼的靈活性和編碼效率。

在當今產業界，現存的IPP...P非可分級視頻編碼標準中，對P幀編碼時僅用前向幀中相鄰的一幀作為參考進行運動估計和運動補償。我國具有自主知識產權的音視頻編碼標準-AVS中，P幀的參考幀采用了雙幀參考。

同時現存IPP...P的非可分級視頻編碼方式中不存在時域分級結構，不能實現幀率可調的功能；而且對于時域分級結構的編碼視頻流，如果按照由基本層到增強層的順序編碼，這樣就會存在極大的編碼時延，但是很多應用場合對編碼時延的要求非常高，例如視頻監控、視頻會議等，因此在編碼過程中還需考慮如何降低時延的目的。

如果當前幀編碼過程中所使用的參考幀不多于2個，那么該編碼方法可以稱為雙幀參考編碼方式，將基于雙幀參考編碼方式的視頻流稱為雙幀參考視頻流，例如MPEG-2、H.261、H.263以及中國的AVS等編碼標準。在這些標準中，除了MPEG-2在可分級語法中定義了碼流的分級語法結構，具有可分級性之外，其余的都是不可分級的編碼標準。為了使得這些非可分級雙幀參考視頻編碼標準在兼容原標準的同時能夠擴充可分級的功能，而且具有低延時的特點，以迎接新的挑戰，在時域可分級性方面，構建實時快速有效的時域可分級編碼實現方法就顯得很有意義。

在視頻監控應用中，為滿足監控視頻的穩定傳輸和長期存儲以及低時延的需要，使用層次P幀技術可以實現視頻編碼后的碼流具有幀率可調整以及零時延的功能。這里的雙幀參考視頻流是基于現存IPP...P的非可伸縮視頻編碼標準，其時域可分級編碼的方法是：通過對不同的P幀進行時域分級編碼，其中基本層的I幀與P幀可以作為增強層P幀的參考圖像，通過對圖象組中的各編碼幀進行時域層次標注，不同位置的P幀可以屬于不同的時域層次，并且在編碼增強層的P幀過程中根據時域層次級別來搜索獲取當前編碼P幀的一個或兩個前向參考幀，通過這種方式能夠靈活地丟棄增強層的P幀實現幀率調整，同時按照顯示順序對輸入視頻流編碼，即編碼順序與顯示順序相同，從而達到實時編碼，降低時延的目的。而且該技術編碼結構簡單，能夠與原編碼結構兼容，P幀作為參考幀使得在相同的圖象質量下能節省較多的碼率，使得碼流幀率按照2的整數次冪的倍數進行伸縮。

在對這些雙幀參考的視頻編碼標準進行時域可分級擴展時，由文獻“數字音視頻編解碼技術標準工作組”(文獻下載網址：http://www.avs.org.cn)可知，需要解決三個問題：

(1)與非可分級編碼標準的兼容問題。

(2)參考幀管理問題。

(3)編碼效率和時延問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種針對實時雙幀參考視頻流的，能夠與非可分級視頻編碼標準相兼容的，并且能夠快速實現實時時域可分級編碼方法。

本發明按下述技術方案解決其技術問題：視頻圖像編碼順序與顯示順序一致，在編碼過程中當前幀最多采用兩個參考幀，且編碼后的碼流具有時域上的層次性；編碼時，先根據當前編碼圖像的顯示順序計算當前圖像的時域層次，然后按照參考幀選取策略獲得當前幀的參考圖像，當前圖像編碼完成后，按照參考幀更新策略更新參考幀緩存。