[發明專利]面向監控視頻的高效視頻編碼標準量化參數級聯方法

有效

• 申請號: 202011107125.6
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112218078B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 公衍超;楊豆豆;楊楷芳;劉穎;林慶帆;王富平
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: H04N19/124
• 分類號: H04N19/124;H04N19/70
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

一種面向監控視頻的高效視頻編碼標準量化參數級聯方法，由確定第1幀的量化參數并編碼、確定前兩個圖像組幀的量化參數并編碼、確定第2圖像組幀的最優參考幀概率、確定第1幀和前兩個圖像組幀的平均標準差、確定與幀失真相關的參數、確定與幀碼率相關的參數、確定前兩個圖像組幀的平均幀間差、確定幀間參考幀的參數、確定牛頓?拉夫遜參數、確定大于等于第三圖像組幀的量化參數偏移量、編碼大于等于第三個圖像組的幀步驟組成。本發明解決了現有技術沒有全面考慮視頻幀間的編碼依賴性，現有技術模型參數獲取復雜，不適用于監控視頻編碼的問題。本發明具有編碼率失真性能高、模型參數計算簡單、編碼時延小等優點，可用于監控視頻編碼技術領域中。

技術領域

本發明屬于視頻編碼技術領域，具體涉及到面向監控視頻的高效視頻編碼標準量化參數級聯方法。

背景技術

視頻監控系統已經被廣泛應用于公共安全，智慧交通，智慧家居等各個領域，為我國國民經濟生活的各個方面起著越來越重要的作用。在視頻監控系統中，采集的原始監控視頻非常龐大，只有通過視頻編碼處理后才能對監控視頻數據進行有效的網絡傳輸與存儲。視頻編碼的目的是用更少的編碼碼率獲得更高質量的編碼重建視頻。

目前隨著高清監控視頻設備的大量普及，面向高清視頻的高效視頻編碼標準被廣泛采用。采用高效視頻編碼標準編碼監控視頻時，視頻的編碼效率與給每個幀選擇的量化參數取值密切相關。量化參數級聯方法是研究如何給每個基本單元(幀或者區域)選擇最優化的量化參數取值的一類技術。

目前高效視頻編碼標準采用固定的量化參數級聯方法，即當前時間層幀的量化參數在前一時間層幀的量化參數基礎上加1。這種固定的量化參數級聯方法由于沒有考慮視頻包含的內容特性及視頻幀之間的編碼依賴性，所以其編碼性能較低。一些更加有效的量化參數級聯方法被提出，這些方法可以分為兩大類：基于實驗統計的方法和基于編碼依賴性建模的方法。基于實驗統計的方法是通過選擇大量視頻，分析實驗數據，建立某些視頻內容特性與量化參數取值之間的關系模型，例如建立視頻空時復雜度與量化參數取值關系的模型。基于實驗統計的方法雖然考慮了視頻的內容特性，但是沒有考慮視頻幀間的編碼依賴性，所以這類方法的編碼率失真性能也有待于提高。基于編碼依賴性建模的方法同時考慮了視頻內容特性及視頻幀之間的編碼依賴性，這類方法理論上可以達到更高的編碼率失真性能。在高效視頻編碼標準中采用了多參考幀技術用于更加有效地去除幀之間的時域冗余。多參考幀技術導致當前的編碼幀會與多個其他幀之間存在復雜的編碼依賴性。特別是對于監控視頻，其包含的視頻內容通常總體上運動較緩慢，其幀之間的編碼依賴性更大。

當前提出基于編碼依賴性建模的量化參數級聯方法都只考慮了當前編碼幀與部分幀之間的編碼依賴性。理論上更加全面的考慮編碼依賴性會獲得更加優化的量化參數取值。另外大部分量化參數級聯方法的模型參數獲得方式比較復雜，例如通過預編碼獲得，通過運動估計獲得，如此復雜的計算過程也不適用于視頻監控系統這類對于實時性要求較高的視頻應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術的缺點，提供一種全面考慮視頻幀之間編碼依賴性、編碼率失真性能高、模型參數計算簡單、編碼時延小的面向監控視頻的高效視頻編碼標準量化參數級聯方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案是由下述步驟組成：

(1)確定第1幀的量化參數并編碼

在編碼配置文件中設定第1幀的量化參數QP_I，QP_I∈{1,2,...,51}，使用QP_I編碼第1幀。

(2)確定前兩個圖像組幀的量化參數并編碼

前兩個圖像組中第P幀的量化參數QP_ξ,P按照式(1)確定：