[發明專利]面向監控視頻的高效視頻編碼標準幀級碼率控制方法

有效

• 申請號: 202011108317.9
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112218084B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 公衍超;呂顯龍;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: H04N19/147
• 分類號: H04N19/147;H04N19/70;H04N7/18
• 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

1.一種面向監控視頻的高效視頻編碼標準幀級碼率控制方法，其特征在于由下述步驟組成：

(1)確定預編碼的目標碼率

關閉高效視頻編碼標準國際制定組織推薦的測試軟件HM中的碼率控制功能，設置初始量化參數QP_ini，QP_ini∈{1,2,...,51}，使用HM中默認的量化參數級聯配置對監控視頻前四個圖像組的幀進行編碼，得到第一個預編碼的目標碼率R_tar,per,1，按式(1)和式(2)分別得到第二個預編碼的目標碼率R_tar,per,2和第三個預編碼的目標碼率R_tar,per,3：

R_tar,per,2＝η₁R_tar,per,1 (1)

R_tar,per,3＝η₂R_tar,per,1 (2)

其中η₁、η₂為伸縮因子，η₁∈(0.15,0.50]，η₂∈[0.01,0.15]；

(2)預編碼視頻前4個圖像組的幀

用HM的基于自適應比率比特分配權重的幀級碼率控制方法，在第一個預編碼的目標碼率R_tar,per,1、第二個預編碼的目標碼率R_tar,per,2、第三個預編碼的目標碼率R_tar,per,3下分別對視頻的前4個圖像組的幀進行編碼；

(3)確定影響第4圖像組幀失真的模型參數

采用最小二乘法按式(3)擬合獲得第4圖像組幀的失真受其幀間參考幀影響的模型參數a_4,j,r和b_4,j,r：

其中D_4,j表示第4圖像組中第j個幀的失真，D_4,j,r表示第4個圖像組中第j個幀的第r個幀間參考幀的失真，j表示幀在圖像組中的顯示排序，j∈{1,2,...N_G}，N_G表示圖像組大小，r表示幀間參考幀序號，r∈{1,2,...N_r}，N_r表示幀間參考幀的數目，N_G和N_r為有限的正整數；

(4)確定影響第4圖像組幀碼率的模型參數

采用最小二乘法按式(4)擬合獲得第4個圖像組幀的碼率受其幀間參考幀影響的模型參數d_4,j,r

R_4,j＝(d_4,j,r)^-1R_4,j,r (4)

其中R_4,j表示第4圖像組中第j個幀的碼率，R_4,j,r表示第4圖像組中第j個幀的第r個幀間參考幀的碼率；

(5)確定第4圖像組幀率失真特性的模型參數

采用最小二乘法按式(5)擬合獲得反映 第4圖像組幀率失真特性的模型參數C_4,j和K_4,j：

(6)確定第4圖像組幀參考幀率失真特性的模型參數

采用最小二乘法按式(6)擬合獲得反映 第4圖像組幀的幀間參考幀率失真特性的模型參數C_4,j,r和K_4,j,r：

(7)確定第4圖像組幀參考幀的參考概率

按式(7)確定第4圖像組幀的參考幀的參考概率P_4,j,r：

其中N_4,j,PU表示第4圖像組中第j個幀的預測單元數目，N_4,j,r,PU表示第4圖像組中第j個幀選擇第r個參考幀作為參考幀的預測單元數目；

(8)確定第4圖像組幀的牛頓-拉夫遜參數

按式(8)確定第4圖像組幀的牛頓-拉夫遜參數θ_4,j：

其中R_tar表示設定的目標碼率，f表示視頻幀率，w和h表示視頻圖像的寬度和高度，χ_4,j為第4圖像組中第j個幀對應的伸縮因子，按式(9)確定：

其中bpp表示比特每像素，bpp取值由式(10)確定：

(9)確定第4圖像組幀分配的基礎目標碼率

按式(11)確定第4圖像組幀對應的基礎目標碼率：

其中R_4,j,bac為第4圖像組中第j個幀對應的基礎目標碼率；

(10)確定第4圖像組幀目標碼率分配權重

按式(12)確定第4圖像組幀對應的目標碼率分配權重：

其中ω_4,j為第4圖像組中第j個幀對應的目標碼率分配權重；

(11)編碼監控視頻

按式(13)確定視頻所有圖像組幀對應的目標碼率分配權重：

ω_i,j＝ω_4,j (13)

其中ω_i,j表示視頻第i個圖像組第j個幀對應的目標碼率分配權重，i∈{1,2,...N_v}，N_v表示視頻中圖像組的數目，N_v為有限的正整數；

在編碼器中設定目標碼率R_tar，用目標碼率分配權重ω_i,j對監控視頻進行幀級碼率控制。