[發明專利]一種基于宏塊分類的快速高效編轉碼方法

無效

• 申請號: 201210135782.0
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102665077A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 黃鐵軍;耿銘超;張賢國;田永鴻;高文
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及數字視頻編解碼技術領域，一種基于宏塊分類的快速高效編轉碼方法。

背景技術

視頻編轉碼技術是數字視頻處理的關鍵技術，針對未壓縮或已壓縮視頻文件，通過高性能、快速的編轉碼算法，可以將較大的視頻文件壓縮為占用空間更小的二進制文件。視頻編轉碼技術在實際中都有著廣泛的應用。例如視頻會議，視頻錄制，數字視頻在復雜帶寬下傳輸，各種終端設備上自適應播放視頻以及不同視頻格式之間相互轉換等。眾多實際應用更加凸顯了視頻編轉碼技術的重要性，同時視頻的應用要求編轉碼技術的快速、實時、多路超實時編轉碼。因而，快速高效的視頻編轉碼技術成為越來越急需的實用技術。

一般的視頻編轉碼算法通過快速模式決策、快速運動搜索算法對未壓縮視頻文件進行快速編碼，或者通過利用現有已壓縮的視頻文件中編碼信息，來大幅減少再次轉壓縮的復雜度。當前主流的快速編轉碼技術包含幀間、幀內的快速模式決策，運動搜索簡化等。然而視頻背景內容中包含有利于提高編轉碼效率的信息，一般的編轉碼算法沒有充分的利用視頻背景內容信息。

最近發展的視頻編轉碼技術證明，基于視頻內容的背景建模編轉碼技術，相比不利用視頻背景信息的一般的編轉碼算法，可以實現較大的性能增益。針對視頻背景特性，基于解碼重建圖像進行訓練得到背景圖像用于預測編碼（黃鐵軍，張賢國，梁路宏，黃倩，高文.一種基于背景建模的靜態攝像機視頻壓縮方法與系統.專利申請號201010034117.3）,該方法可以獲得較高的性能提升，相比一般的編轉碼方式可以節省一半以上的碼率。

雖然基于視頻內容的背景建模編轉碼技術可以獲得較高的性能提升，但是編轉碼的復雜度并沒有降低，而且視頻的背景信息也未被用于降低編轉碼復雜度。所以將視頻的背景內容應用于提升編轉碼速度成為研究的熱點。

發明內容

本發明解決的技術問題在于如何縮減編碼或轉碼復雜度，并且保持顯著的壓縮效率。

為了解決以上問題，本發明提出了一種基于宏塊分類的快速高效編轉碼方法，該方法利用視頻圖像塊不同的特征信息，將圖像內所有圖像塊進行分類，對不同類別的圖像塊使用不同的優化加速策略。

本發明提出的快速高效編轉碼方法，其主要步驟包括：

a)視頻信息獲取步驟：如果輸入為原始數據，則直接進行數字化采樣得到原始數據；如果輸入為已壓縮視頻，則應首先對壓縮視頻解碼獲取視頻信息，包括每個圖像塊的解碼結果和編碼工具使用情況信息；

b)背景圖像獲取步驟：編碼時利用解碼圖像、輸入原始圖像或者重建圖像進行訓練，得到背景圖像，或由外部輸入已有的背景圖像；

c)背景圖像選擇性的編入位流步驟：根據背景圖像的獲取方法來選擇是否將背景圖像編入位流；

d)編轉碼優化步驟：對圖像塊進行分類，并將分類信息用于編碼或轉碼優化中，解碼得到的工具使用情況信息會被重用于再編碼過程。

進一步，作為一種優選方案，在視頻信息獲取步驟中,如果輸入為已壓縮視頻，提取的編碼工具使用情況信息包括：參考幀索引號、尺寸模式，變換方法，預測方式，量化參數，環路濾波方式，熵編碼方法，位寬度信息，位寬度擴展情況，深度信息和運動向量信息。

進一步，作為一種優選方案，背景圖像獲取步驟中所使用的背景圖像獲取方法包含：

a)如果輸入為未壓縮視頻，則利用輸入原始圖像進行背景建模，或

b)如果輸入為已壓縮視頻，則利用解碼圖像進行背景建模，或

c)利用重建圖像進行背景建模，或

d)由外部直接輸入已有的背景圖像。

進一步，作為一種優選方案，背景圖像選擇性的編入位流步驟中，使用了輸入原始圖像、解碼圖像訓練或者外部輸入得到的背景圖像需要被編入位流，僅由重建圖像訓練得到的背景圖像不會編入位流。

進一步，作為一種優選方案，所述編轉碼優化步驟包括以下步驟：

a)類別劃分步驟：利用背景圖像，將當前圖像內的所有圖像塊進行分類，劃分為不同特性的圖像塊類別，

b)基于分類的編轉碼優化步驟：將分類信息應用于編碼或轉碼優化中，對不同類別的圖像塊或區域采用不同的編碼或轉碼優化過程。

進一步，作為一種優選方案，編轉碼優化步驟中在對圖像塊進行分類時，采用至少一種如下的分類策略：

a)按照圖像塊的前背景屬性進行劃分，劃分成前景、背景或者前背景邊緣塊，或

b)按照圖像塊的運動屬性進行劃分，劃分成大幅運動圖像塊，靜止圖像塊或小幅運動圖像塊，或