[發(fā)明專利]一種實時的基于H.264的低比特率視頻轉碼方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010276710.9
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN101924943A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 郭敏
• 申請（專利權）人: 郭敏
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50;H04N7/173
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 王汝銀

技術領域

本發(fā)明屬于多媒體信號處理領域，特別是一種實時的基于H.264的低比特率視頻轉碼方法，主要應用于無線視頻點播，遠程(無線)視頻監(jiān)控等領域。

背景技術

視頻的應用環(huán)境非常復雜，從傳輸的信道，存儲介質，到播放終端等都各不相同。在這些應用中，常常需要對視頻流中的圖像大小，幀率，圖像質量等各參數進行調整，從而符合接入網絡和播放終端的要求。比如在圖1所述的視頻點播中，就可以在視頻服務器上加入視頻轉碼模塊，用戶就可以通過無線終端完成點播，從而解決了無線信道過窄無法點播的問題。在視頻監(jiān)控中，實時的場景視頻流經過轉碼之后，降低了比特率，就可以通過互聯網或者移動智能終端進行遠程監(jiān)控，從而不再局限于監(jiān)控室內。

視頻轉碼的輸入是一種比特流格式(空間分辨率S1，時間分辨率T1，碼率R1，標準C1等)，經過轉碼模塊，可以得到另一個輸出比特流格式(空間分辨率S2，時間分辨率T2，碼率R2，標準C2等)。視頻轉碼的基本過程見圖2。

根據輸入和輸出比特流格式，視頻轉碼通常分為標準間轉碼和標準內轉碼兩種。標準間轉碼是指輸入比特流和輸出比特流屬于不同的標準。標準內轉碼指輸入和輸出比特流屬于同一標準，這時轉碼的目的主要是降低輸出碼率，從而適應不同的帶寬，又常分為空間分辨率轉碼(圖像尺寸)，時間分辨率轉碼(幀率)，比特率轉碼(圖像質量)三個方面。

H.264標準由ITU-T和ISO/IEC組成的JVT聯合開發(fā)的標準，也稱為MPEG-4AVC。H.264為宏塊提供了多種預測模式可供選擇，從而提高了壓縮性能。由于每個宏塊最終只能使用一種預測模式，這就需要遍歷可供選擇的多種模式，最終選擇壓縮性能最好的預測模式。因此，宏塊預測模式的選擇是基于的H.264轉碼器中最主要的耗時部分之一，它嚴重影響了轉碼速度，使得轉碼器在要求高實時性的場合下受到很大限制。因此，在基于H.264的視頻轉碼中，如何快速選擇宏塊的預測模式，是決定轉碼速度的最關鍵因素之一。

發(fā)明內容

為了解決低比特率下且要求轉碼速度快的問題，本發(fā)明的目的是提供一種實時的基于H.264的低比特率視頻轉碼方法，該方法是基于H.264的低比特率下的視頻轉碼，重點是宏塊預測模式的選擇方法，適用于無線視頻監(jiān)控，互聯網視頻監(jiān)控，無線視頻點播等領域，本方法不僅可以顯著加快轉碼速度，而且保證了重新編碼后的圖像質量，滿足了實時性的要求。

本發(fā)明解決其技術問題所采取的技術方案是：

本發(fā)明是利用模式識別技術來進行宏塊預測模式的選擇。宏塊預測模式選擇的過程就是模式識別中類別決策的過程。將提取的特征輸入到分類器中，得到分類結果，也就是宏塊的預測模式。分類器是通過離線訓練得到的，因此，本發(fā)明設計的視頻轉碼分為離線建模和在線轉碼兩個階段進行，離線建模：用來完成分類器的設計，在線轉碼時，使用該分類器完成對宏塊預測模式的選擇；

離線建模的步驟包括：

1)挑選視頻：不同的視頻序列具備不同的特征，首先需要挑選出常用的具備各種典型特征的視頻序列，并將這些視頻序列使用H.264標準進行編碼；

2)視頻解碼：使用H.264解碼器，將壓縮好的樣本視頻序列進行完全解碼，得到像素域數據；

3)提取特征：從解碼得到的數據中提取出預測模式，殘差數據，量化參數三個特征；同時使用全模式搜索法獲取當前三個特征決定的最優(yōu)模式作為目標類別；

4)分類器設計：用前述三個特征和目標類別，使用現有成熟的模式識別方法設計出分類器。

在線轉碼：使用離線建模得到的分類器，根據在線提取的特征，完成分類功能，即得到宏塊的模式預測；在線轉碼的步驟包括：

1)在線解碼：使用H.264解碼器，完全解碼在線的實時視頻流，得到像素域數據，這里的解碼方法和離線建模階段的解碼方法相同；

2)提取特征：從在線解碼信息中提取出預測模式，殘差數據，量化參數三個特征；提取這三個特征的方法與離線建模提取三個特征的方法相同；

3)模式預測：將前述提取的三個特征，輸入到離線建立的分類器中，得到分類結果，也就是預測模式，完成宏塊模式預測的選擇；

4)重新計算運動矢量：針對選擇的宏塊預測模式，重新計算運動矢量；

5)重新編碼：使用選擇好的預測模式和重新計算的運動矢量，重新對視頻進行編碼并輸出。

離線建模和在線轉碼都需要從解碼信息中提取三個特征：預測模式，殘差數據，量化參數。本發(fā)明中所述三個特征提取方法步驟如下：