CN101765008A - 视频编解码方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种视频编解码方法、装置和系统，其中视频编解码方法，包括：判断所述预编码视频中各个宏块的运动强度，当所述宏块的运动强度大于或等于预设的阈值时，确定所述宏块为剧烈运动区域，否则确定所述宏块为非剧烈运动区域；采用下采样模式对所述剧烈运动区域进行编码处理。视频编解码装置包括确定模块、编码处理模块。本发明实施例还提供了包括上述视频编解码装置的视频编解码系统，本发明上述实施例提供的上述方法、装置和系统，能够减少视频编码过程中所需的比特，提高编码比特的利用率。

Description

视频编解码方法、装置和系统

技术领域

本发明实施例涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种视频编解码方法、装置和系统。

背景技术

为了满足在当前有限的传输带宽和存储媒体中传输和存放图像，通常需要对视频序列进行压缩编码处理。现有技术中的编码器多采用变换和预测的混合编码法。如图1所示，输入的帧或者场Fn以宏块为单位被编码器处理，如果采用帧内预测编码，其预测值PRED是由当前视频中前面已编码的参考图像经运动补偿后得出，其中参考图像用F’n-1表示。为了提高预测精度以及压缩比，实际的参考图像可在过去或未来(指显示次序上)已编码解码重建和滤波的帧中进行选择。预测值PRED和当前块相减后，产生一个残差块Dn，经块变换、量化后产生一组量化后的变换系数X，再经熵编码，与解码所需的一些边信息(如预测模式量化参数、运动矢量等)一起组成一个压缩后的码流，供传输和存储用。为了提供进一步预测用的参考图像，编码器通常具有重建图像的功能，因此需使残差图像经反量化、反变换后得到的Dn’与预测值P相加，得到uFn’(未经滤波的帧)。另外去除编码解码环路中产生的噪声以图像质量，从而提高压缩图像性能，可设置了一个环路滤波器，滤波后的输出Fn’(即重建图像)可用作参考图像。上述现有的视频编码方法以客观质量作为衡量标准，对视频序列进行编码。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下的技术问题：在快速运动的视频序列中，由于物体运动速度过快或者摄像机发生剧烈运动，当快门曝光又持续一定的时间时，会造成所拍摄的物体在底片或感光器件上留下一条轨迹。在这种情况下，人眼很难分辨出快速运动物体的细节，如果采用当前以客观质量为衡量标准的视频编码方法进行编码，其编码比特的利用率低。

发明内容

本发明实施例提供一种视频编解码方法、装置和系统，用以解决现有技术中对剧烈运动的视频编码进行编码时编码比特利用率低的缺陷，提高编码比特利用率。

本发明实施例提供一种视频编解码方法，包括：

判断所述预编码视频中各个宏块的运动强度，当所述宏块的运动强度大于或等于预设的阈值时，确定所述宏块为剧烈运动区域，否则确定所述宏块为非剧烈运动区域；

采用下采样模式对所述剧烈运动区域进行编码处理。

本发明实施例还提供一种视频编解码装置，包括：

确定模块，用于判断所述预编码视频中各个宏块的运动强度，当所述宏块的运动强度大于或等于预设的阈值时，确定所述宏块为剧烈运动区域，否则确定所述宏块为非剧烈运动区域；

编码处理模块，用于采用下采样模式对所述剧烈运动区域进行编码处理。

本发明实施例还提供了一种包括上述的视频编解码装置的视频编解码系统，还包括：

解码处理模块，用于采用上采样模式对所述剧烈运动区域进行解码处理。

本发明实施例的视频编解码方法、装置和系统，通过在对视频进行编码处理时，通过判断预编码视频帧中各个宏块的运动强度确定剧烈运动区域，对剧烈运动区域采用下采样编码模式进行编码，即先对剧烈运动区域的宏块进行下采样处理后再进行编码，能够减少视频编码过程中所需的比特，提高编码比特的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中视频编解码方法的系统框架图；

图2为本发明视频编解码方法实施例的流程示意图；

图3为本发明一个具体实施例的系统框架图；

图4为本发明视频编解码装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明视频编解码方法实施例的流程示意图，如图2所示，包括如下步骤：

步骤101、判断所述预编码视频中各个宏块的运动强度，当所述宏块的运动强度大于或等于预设的阈值时，确定所述宏块为剧烈运动区域，否则确定所述宏块为非剧烈运动区域；

步骤102、采用下采样模式对所述剧烈运动区域进行编码处理。

本实施例中通过判断预编码视频帧中各个宏块的运动强度确定剧烈运动区域，对剧烈运动区域采用下采样编码模式进行编码，即先对剧烈运动区域的宏块进行下采样处理后再进行编码，可以提高减少视频编码过程中所需的比特，提高编码比特的利用率。

在上述实施例的基础上，在解码端还进一步包括如下步骤：

步骤103、采用上采样模式对所述剧烈运动区域进行解码处理。

上述的判断预编码视频中是否存在剧烈运动区域，具体可以通过如下的实施方式，即编码端首先识别含有剧烈运动的子序列，计算运动强度。运动强度使用如下公式进行计算：

$I=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m\∈M_n}{\mathrm{\Σ}}(\underset{s\∈S_m}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{SAE}\left(D_s\right)/{\left|s\right|}_0+w\underset{p\∈m}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{abs}(p-p_{n-1})/{\left|p\right|}_0)$

其中，N为输入序列帧的长度，n为当前帧的序号，Mn为第n帧中的宏块集，m为当前宏块的序号，Sm为当前宏块m中子块的集合，s为当前子块的序号，Ds为每个子块使用现有编码器所选择的最佳匹配块与原始图像之间的残差，|s|₀和|p|₀分别是当前子块s和宏块m中的像素个数，p为当前宏块m中的像素，p_n-1为当前像素p在前一帧相同空间位置所对应的像素值，w为可调的权重因子。如果I大于给定的阈值，输入序列将被看作快速运动，并在这些子序列中进一步选择合成区域。

本发明实施例中在编码端首先对输入的视频序列进行运动分析，判断当前序列是否包含剧烈运动。如果当前序列包含剧烈运动区域，对剧烈运动区域进行选择，将所选择的剧烈运动区域进行下采样处理，并将下采样处理后的宏块送入编码器进行编码。对所选择的剧烈运动区域，仅编码其下采样后的低分辨率数据。另外在具体实施方式中，还可以仅对部分剧烈运动区域采用下采样模式进行编码。

具体的对下采样处理后的宏块(剧烈运动区域)进行编码处理可采用常规编码方式进行编码，针对帧内编码模式和帧间编码模式的情况，在对相邻宏块和参考帧进行处理时会有所不同。具体的在使用帧内编码模式对所述宏块进行编码时，若已解码的相邻宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则使用相邻宏块进行帧内预测；若已解码的相邻宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的相邻宏块进行下采样处理，并使用下采样处理后的相邻宏块进行帧内预测；另外在使用帧间编码模式对所述宏块进行编码时，若参考帧的相应宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则使用所述相应宏块进行帧间预测；若所述参考帧的相应宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对参考帧的相应宏块进行下采样处理，并使用下采样处理后参考帧的相应宏块进行帧间预测。

对于非剧烈运动区域使用常规编码方式进行编码，具体的在使用帧内编码模式对非剧烈运动区域的宏块进行编码时，若已解码的相邻宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的相邻宏块进行上采样处理，并使用上采样处理后的相邻宏块进行帧内预测；在使用帧间编码模式对非剧烈运动区域的宏块进行编码时，若参考帧的相应宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的参考帧的相应宏块进行上采用处理，并使用上采样后的相应宏块进行帧间预测。

在解码端，需要对剧烈运动区域和非剧烈运动区域的进行解码。在对剧烈运动区域进行解码时，且当前宏块为帧内编码模式时，若已解码的相邻宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则使用相邻宏块进行帧内预测；若已解码的相邻宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的相邻宏块进行下采样处理，并使用下采样处理后的相邻宏块进行帧内预测；在当前宏块为帧间编码模式时，若参考帧的相应宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则使用所述对应宏块进行帧间预测；若所述参考帧的相应宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对参考帧的相应宏块进行下采样处理，并使用下采样处理后参考帧的相应宏块进行帧间预测。

另外对于非剧烈运动区域，在当前宏块为帧内编码模式时，若已解码的相邻宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的相邻宏块进行上采样处理，并使用上采样处理后的相邻宏块进行帧内预测；在使用帧间编码模式对非剧烈运动区域的宏块进行解码时，若参考帧的相应宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的参考帧的相应宏块进行上采用处理，并使用上采样后的相应宏块进行帧间预测。

本发明上述实施例中不对上采样和下采样的方法作具体限定，具体的上采样可以采用SVC提供的上采样方法，下采样可以采样SVC提供的工具DownConvertStaticd实现。图3为本发明一个具体实施例的系统框架图。

图4为本发明视频编解码装置实施例的结构示意图，如图4所示，该装置包括确定模块11、编码处理模块12，其中确定模块11用于判断所述预编码视频中各个宏块的运动强度，当所述宏块的运动强度大于或等于预设的阈值时，确定所述宏块为剧烈运动区域，否则确定所述宏块为非剧烈运动区域；编码处理模块12用于采用下采样模式对所述剧烈运动区域进行编码处理。

本发明上述实施例提供的视频编解码装置，通过判断预编码视频帧中各个宏块的运动强度确定剧烈运动区域，对剧烈运动区域采用下采样编码模式进行编码，即先对剧烈运动区域的宏块进行下采样处理后再进行编码，可以提高减少视频编码过程中所需的比特，提高编码比特的利用率。

本发明实施例还提供了一种视频编解码系统，该系统包括上述的视频编解码装置，还包括解码处理模块，该模块用于采用上采样模式对所述剧烈运动区域进行解码处理。

本发明上述实施例提供的视频编解码方法、装置和系统，通过在进行视频编码时，首先判断预编码视频帧中各个宏块的运动强度确定剧烈运动区域，对剧烈运动区域采用下采样编码模式进行编码，即先对剧烈运动区域的宏块进行下采样处理后再进行编码，可以提高减少视频编码过程中所需的比特，提高编码比特的利用率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种视频编解码方法，其特征在于，包括：

判断所述预编码视频中各个宏块的运动强度，当所述宏块的运动强度大于或等于预设的阈值时，确定所述宏块为剧烈运动区域，否则确定所述宏块为非剧烈运动区域；

采用下采样模式对所述剧烈运动区域进行编码处理。

2.根据权利要求1所述的视频编解码方法，其特征在于，所述采用下采样模式对所述剧烈运动区域进行编码处理包括：

对所述剧烈运动区域对应的宏块进行下采样处理，对下采样处理后的宏块进行编码处理。

3.根据权利要求2所述的视频编解码方法，其特征在于，所述对下采样处理后的宏块进行编码处理包括：

在使用帧内编码模式对所述宏块进行编码时，若已解码的相邻宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则使用相邻宏块进行帧内预测；若已解码的相邻宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的相邻宏块进行下采样处理，并使用下采样处理后的相邻宏块进行帧内预测；

在使用帧间编码模式对所述宏块进行编码时，若参考帧的相应宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则使用所述相应宏块进行帧间预测；若所述参考帧的相应宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对参考帧的相应宏块进行下采样处理，并使用下采样处理后参考帧的相应宏块进行帧间预测。

4.根据权利要求3所述的视频编解码方法，其特征在于，对于非剧烈运动区域进行编码包括：

在使用帧内编码模式对非剧烈运动区域的宏块进行编码时，若已解码的相邻宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的相邻宏块进行上采样处理，并使用上采样处理后的相邻宏块进行帧内预测；若已解码的相邻宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则直接使用相邻宏块进行帧内预测；

在使用帧间编码模式对非剧烈运动区域的宏块进行编码时，若参考帧的相应宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的参考帧的相应宏块进行上采用处理，并使用上采样后的相应宏块进行帧间预测；若参考帧的相应宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则直接使用所述相应宏块像素进行帧间预测。

5.根据权利要求1所述的视频编解码方法，其特征在于，还包括：

采用上采样模式对所述剧烈运动区域进行解码处理。

6.根据权利要求5所述的视频编解码方法，其特征在于，所述采用上采样模式对所述剧烈运动区域进行解码处理包括：

对采用下采样处理的宏块的编码数据进行解码处理，并对解码后获得的宏块进行上采样处理。

7.根据权利要求6所述的视频编解码方法，其特征在于，所述对采用下采样处理的宏块的编码数据进行解码处理包括：

在使用帧内编码模式对所述宏块进行解码时，若已解码的相邻宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则使用相邻宏块进行帧内预测；若已解码的相邻宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的相邻宏块进行下采样处理，并使用下采样处理后的相邻宏块进行帧内预测；

在使用帧间编码模式对所述宏块进行解码时，若参考帧的相应宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则使用所述相应宏块进行帧间预测；若所述参考帧的相应宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对参考帧的相应宏块进行下采样处理，并使用下采样处理后参考帧的相应宏块进行帧间预测。

8.根据权利要求7所述的视频编解码方法，其特征在于，对于非剧烈运动区域进行解码包括：

在使用帧内编码模式对非剧烈运动区域的宏块进行解码时，若已解码的相邻宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的相邻宏块进行上采样处理，并使用上采样处理后的相邻宏块进行帧内预测；若已解码的相邻宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则直接使用相邻宏块进行帧内预测；

在使用帧间编码模式对非剧烈运动区域的宏块进行解码时，若参考帧的相应宏块为采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则对已解码的参考帧的相应宏块进行上采用处理，并使用上采样后的相应宏块进行帧间预测。若参考帧的相应宏块为未采用下采样编码模式进行编码处理的宏块，则直接使用所述相应宏块像素进行帧间预测。

9.一种视频编解码装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于判断所述预编码视频中各个宏块的运动强度，当所述宏块的运动强度大于或等于预设的阈值时，确定所述宏块为剧烈运动区域，否则确定所述宏块为非剧烈运动区域；

编码处理模块，用于采用下采样模式对所述剧烈运动区域进行编码处理。

10.一种包括权利要求9所述的视频编解码装置的视频编解码系统，其特征在于，还包括：

解码处理模块，用于采用上采样模式对所述剧烈运动区域进行解码处理。

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