[發明專利]一種視頻壓縮編碼與解碼方法及其裝置

無效

• 申請號: 201310088291.X
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103179402A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 李衛軍;田震;董肖莉;張麗萍;阮曉虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N5/262
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及視頻分析領域，尤其涉及一種高效的視頻壓縮編碼與解碼方法，其是一種將前景與背景分離、分別進行編碼存儲的視頻壓縮方法。

背景技術

隨著多媒體信息技術的不斷發展，視頻信息大量涌現。視頻數據作為一種表達信息的綜合媒體，已成為我們現實生活中一個重要的信息載體。隨著監控采像設備的日益普及，產生了海量的視頻數據，視頻存儲是視頻監控系統應用中非常重要的一個環節。海量的視頻數據通常需要進行長時間的存儲，才能為日后的視頻錄像資料檢索、回放等提供服務。

最常見的存儲視頻數據的方法是簡單地對全時段的視頻原始資料進行存儲。這種方式保存了大量背景信息，即保存的信息中存在很大冗余，耗費了龐大的存儲成本，難以保存長時期的視頻記錄。因此必須將視頻原始資料進行壓縮存儲，縮小存儲空間，延長存儲時效。

隨著視頻壓縮技術的發展，出現了很多視頻壓縮的算法與技術，例如MPEG壓縮算法，其優點是解碼之后的畫質比較清晰，但是該算法壓縮率低，占用寬帶很大；H.264壓縮技術的壓縮率高，但解碼之后的畫質相對較差，占用帶寬隨畫面運動的復雜度而大幅變化；MPEG-1壓縮技術的壓縮速率高，但隨著速率的提高，解碼之后的圖像質量有所降低；MPEG-2壓縮技術的畫面質量較高，但占用寬帶非常大；MPEG-4更好的結合了MPEG-1和MPEG-2的優點，畫面質量較高，占用存儲空間較小。

目前大部分監控視頻都具有如下特點：(1)大部分的監控場景中，只有很少的時間內會出現動態目標，大部分時間只有監控背景信息；(2)動態目標往往只占監控范圍的小部分區域，而大部分區域為監控背景。而在實際應用當中，重點監控對象主要為動態目標，背景的圖像質量，或者風吹草動等細節變化并不十分重要。

傳統壓縮技術僅僅根據前后幀的數據相關性進行視頻壓縮，不區分對待監控背景和動態目標信息，提高壓縮率，會同時犧牲監控背景和動態目標的圖像質量。而本專利辦法將動態目標從監控背景中分離出來，對背景信息進行建模采用高比例的壓縮，對動態目標采用低比例的壓縮甚至不壓縮，然后通過數據融合保存為一個視頻壓縮文件，在提高監控視頻壓縮率的同時保持監控目標的圖像質量。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于目前的視頻壓縮技術的壓縮較低，無法在很大程度上提高存儲空間的利用率，延長存儲時效，本發明公開了一種視頻壓縮編碼與解碼方法，其在通用壓縮編碼的基礎之上，通過對視頻內容進行分析，分離視頻信息中的背景與前景信息，對兩者分別進行編碼壓縮。在解碼階段，可以利用前景軌跡對背景與前景信息進行融合，從而實現視頻的流暢播放。通過該方法提高了視頻壓縮比，更加節省存儲空間，提高了視頻存儲的時效。同時，在視頻播放時不會嚴重影響畫面質量。

(二)技術方案

本發明提供了一種視頻壓縮編碼與解碼方法，其包括以下步驟：

步驟1：實時建立視頻的背景模型，并根據背景模型對背景視頻進行壓縮編碼；

步驟2：檢測前景運動目標，保存前景運動目標的相關信息，并根據檢測到的前景運動目標對前景視頻數據進行壓縮編碼；

步驟3：將上述壓縮編碼后的背景視頻數據和前景視頻數據整合為新的視頻文件；

步驟4：解碼上述新的視頻文件，將所述壓縮編碼后的背景視頻數據和前景視頻數據融合后進行視頻播放。

本發明還提供了一種視頻壓縮編碼與解碼裝置，其包括：

背景視頻壓縮編碼模塊，其實時建立視頻的背景模型，并根據背景模型對背景視頻進行壓縮編碼；

前景運動目標壓縮編碼模塊，其檢測前景運動目標，保存前景運動目標的相關信息，并根據檢測到的前景運動目標對前景視頻數據進行壓縮編碼；

融合模塊，其將上述壓縮編碼后的背景視頻數據和前景視頻數據整合為新的視頻文件；

解碼播放模塊，其解碼上述新的視頻文件，將所述壓縮編碼后的背景視頻數據和前景視頻數據融合后進行視頻播放。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

1、本發明能夠在更大程度上節省存儲空間，在通用視頻壓縮方法的基礎上，實時對視頻內容進行分析，達到更高的壓縮比，大大提高了視頻存儲的時效。

2、本發明能夠通過建立背景模型檢測前景運動目標，從而分離背景與前景，對背景和前景視頻數據采用不同方式分別進行編碼，針對各自的特點采取不同的壓縮方式。