[發明專利]一種基于漸進式生成背景幀的監控視頻編碼方法

在審

• 申請號: 202210484443.7
• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN115037938A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 雷為民;張偉;王宇;孟歡
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04N19/149
• 分類號: H04N19/149;H04N19/154;H04N19/176;H04N19/52;H04N7/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

1.一種基于漸進式生成背景幀的監控視頻編碼方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1：將編碼器編碼的第一個I幀初始化為背景幀，并將其插入編碼器的參考幀列表中作為長期背景參考幀；

步驟2：將當前待編碼的圖像幀分割成圖像塊，分割方式與編碼器劃分CTU即CodingTree Unit的方式一致；

步驟3：對分割后圖像幀的圖像塊進行運動度量；

步驟4：基于步驟3獲取運動度量值后將所述運動度量值和閾值進行比較，如果所述運動度量值小于所述閾值，則判斷其為潛在背景塊；利用圖像塊碼本模型判定潛在背景塊是否為背景塊；所述閾值為運動度量值的閾值；

步驟5：在編碼器的CTU結構中增加標記符號記錄圖像塊是否為背景塊，若為背景塊則判定該背景塊的預測參考價值，并通過所述參考價值調整編碼參數，若為非背景塊則采取默認參數進行編碼；

步驟6：編解碼器重建編碼幀后，提取背景塊并對長期背景參考幀的對應區域進行替換，為后續編碼幀提供參考；

重復步驟2至步驟6，編碼后續圖像幀，直至視頻中每一幀圖像都被編碼。

2.根據權利要求1所述的一種基于漸進式生成背景幀的監控視頻編碼方法，其特征在于，步驟3運動度量值計算方法如式1和式2所示：

其中公式1表示對相鄰幀F_T和F_T-1的第K個圖像塊做差分運算生成差分圖像塊公式2計算差分圖像塊的運動度量值上式中和分別表示視頻幀F_T和F_T-1中第K個圖像塊中位于位置(i,j)的像素值，N表示圖像塊的邊長。

3.根據權利要求1所述的一種基于漸進式生成背景幀的監控視頻編碼方法，其特征在于，步驟4利用圖像塊碼本模型判定潛在背景塊是否為背景塊具體為：

步驟A：為視頻幀的每個圖像塊位置維護一個碼本，碼本中包含著若干碼元，碼元為候選背景塊的集合，初始化階段將所述碼本置空；

步驟B：將待處理的潛在背景塊與所處位置對應碼本中的碼元逐個進行匹配，若匹配成功則將該潛在背景塊放入該碼元中，若匹配失敗或碼本為空則新建一碼元，并將該潛在背景塊放入新建碼元中；

步驟C：每間隔N幀對碼本中所有碼元進行一次碼元分析，符合判定條件的碼元將被判定為背景碼元，其余冗余碼元將被清理；

步驟D：當碼本中已存在背景碼元時，與背景碼元匹配成功的潛在背景塊則可以被判定為背景塊，但是為了防止在編碼過程中對相同的背景塊重復進行高質量編碼浪費碼流，在背景塊檢測過程中僅對與同一背景碼元匹配成功的首個潛在背景塊判定為背景塊。

4.根據權利要求3所述的一種基于漸進式生成背景幀的監控視頻編碼方法，其特征在于，步驟4.2具體為：

利用感知哈希算法計算圖像塊的哈希值，將圖像塊之間哈希值的漢明距離作為圖像塊之間的相似度度量，尋找碼本中與待處理潛在背景塊具有最小漢明距離的碼元，若該碼元中圖像塊的哈希值與待處理潛在背景塊的哈希值的漢明距離小于閾值D則匹配成功，將該待處理潛在背景塊放入該碼元中，否則匹配失敗，新建一碼元并將該待處理潛在背景塊放入該新建碼元中；所述閾值D為潛在背景塊與碼元中圖像塊的感知哈希值間漢明距離的閾值。

5.根據權利要求3所述的一種基于漸進式生成背景幀的監控視頻編碼方法，其特征在于，步驟4.3具體為：

基于碼本中各碼元包含的圖像塊數量，尋找碼本中包含圖像塊數量最多的碼元并將其與閾值Thf比較，若該碼元中的圖像塊數量大于閾值Thf則將該碼元判定為潛在背景碼元；所述閾值Thf為碼元中所包含圖像塊數量的閾值；

或者，基于碼本中各碼元所包含圖像塊的出現時間間隔累計值，尋找碼本中圖像塊的出現時間間隔累計值最大的碼元并將該時間間隔累計值與閾值T比較，若大于閾值則將該碼元判定為潛在背景碼元；所述閾值T為碼元中所包含圖像塊的出現時間間隔累計值的閾值；

若碼本中不存在背景碼元，則直接將潛在背景碼元判定為背景碼元，若碼本中已存在背景碼元，則分別對潛在背景碼元與該背景碼元所包含的圖像塊進行紋理復雜度計算，若潛在背景碼元內圖像塊的紋理復雜度低于該背景碼元，則將該潛在背景碼元設定為新的背景碼元并將原背景碼元清理，否則清理該潛在背景碼元。