CN103269421B - 视频图像的降帧方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种视频图像的降帧方法，包括如下步骤：根据预设的帧缓存区个数，设置多个帧缓存区；将输入的每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；根据预设的丢帧规则读取所述帧缓存区中的所述图像。对应地本发明还提供一种视频图像的降帧系统，利用本发明对视频图像进行降帧处理时，能有效改善运动图像的卡顿现象。
Description
技术领域
本发明涉及视频图像降帧技术领域，特别是涉及一种视频图像的降帧方法和一种视频图像的降帧系统。
背景技术
视频图像的分辨率越来越大，帧率越来越高，单位时间数据量越来越大，在进行图像处理时，常常需要对视频图像做降帧处理，即将图像帧率从高降低。常见的帧率有：30帧/秒、25帧/秒、50帧/秒、56帧/秒、60帧/秒、70帧/秒、72帧/秒、75帧/秒、85帧/秒等。传统的降低图像帧率的方案主要是基于三帧缓存实现的。下面以将图像帧率从85降低为30举例说明。图1为基于三帧缓存的降低图像帧率技术的写数据帧过程，该图中所述P0是指写入的85帧图像中的第一帧，P1、P2…依次为第二、三帧…。Bank是指具有存储一帧完整图像大小的存储单元，基于三帧缓存表示需要的缓存存储单元至少可以存储三帧完整图像，同理基于四、五、六、七、八帧…缓存表示相同的意义。
从图中可以看出，基于三帧缓存设置三个缓存单元（Bank0、Bank1、Bank2），第一、二、三帧图像依次存储Bank0至Bank2中，接下来，根据当前图像帧率85帧/秒的写数据帧速度，P3、P4、P5相继写入到Bank0中，P6、P7、P8相继写入到Bank1中，以此类推。那么P5将会覆盖P3、P4，出现了图像帧覆盖，同理P8覆盖P6、P7，P54覆盖P52、P53。
图2为基于三帧缓存的降低图像帧率方案的读数据帧过程。则会出现如下情况：从存储单元中读取出来的图像帧序列为P1、P2、P5、P8、P8…P51、P51、P54…。可以看出图像帧P2到P5，跳过了P3、P4，这样会造成运动图像呈现顿挫感。从存储单元中读取了两次P8和两次P51，即读取了重复的数据帧，这样会造成运动图像呈现停顿感，上述顿挫感和停顿感统称“卡顿”，即运动图像正常运动一会，会停顿或顿挫一下，然后继续运动，如此循环。
综上：基于三帧缓存的降低图像帧率方案，往存储单元中写图像数据帧操作会出现帧覆盖的现象，从存储单元中读取图像数据帧会读取重复帧，对于静态图像人眼感觉图像显示正常，但对于运动图像人眼感觉图像运动卡顿严重。
发明内容
基于此，本发明提供一种视频图像的降帧方法和系统，利用本发明对视频图像进行降帧处理时，能有效降低运动图像的卡顿现象。
一种视频图像的降帧方法，包括如下步骤：
根据预设的帧缓存区个数，设置多个帧缓存区；
将输入的每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；
根据预设的丢帧规则读取所述帧缓存区中的所述图像。
一种视频图像的降帧系统，包括：
设置模块，用于根据预设的帧缓存区个数，设置多个帧缓存区；
写入模块，用于将输入的每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；
读取模块，用于根据预设的丢帧规则读取所述帧缓存区中的所述图像。
上述视频图像的降帧方法和系统，根据预设的帧缓存区个数设置多个帧缓存区，在写入数据时，将每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；由于输入的视频图像是在帧缓存区依次循环写入的，因此写入数据帧时不会出现帧覆盖问题，而在读取图像时进行根据预设的丢帧规则进行图像丢帧处理，则不会出现重复读取到同一帧图像的情况，从而显著改善视频图像降帧的卡顿现象。
附图说明
图1为传统技术中基于三帧缓存的降低图像帧率技术的写数据帧过程示意图。
图2为传统技术中基于三帧缓存的降低图像帧率技术的读数据帧过程示意图。
图3为本发明视频图像的降帧方法在一实施例中的流程示意图。
图4为图3中利用本发明进行降帧处理时帧图像的写入过程示意图。
图5为图3中利用本发明进行降帧处理时帧图像的读取过程示意图。
图6为本发明视频图像的降帧系统在一实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图3所示，是本发明一种视频图像的降帧数据在一实施例中的流程示意图，包括如下步骤：
S31、根据预设的帧缓存区个数，设置多个帧缓存区；
S32、将输入的每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；
S33、根据预设的丢帧规则读取所述帧缓存区中的所述图像；
在本实施例中，考虑到降帧前后存在帧率值差异，在步骤S31中根据预设的帧缓存区个数对应地设置多个缓冲区，具体地，可根据存储器的存储容量，将存储器平均分成多个存储空间，所述存储空间的个数等于所述帧缓存区的个数；待降帧的视频图像输入时，将输入的每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；输入的待降帧的视频图像往帧缓存区中写入每一帧图像的同时，会进行降帧处理并输出图像，实际应用时，由于图像数据的写入需要一定时间，具体可在所述待降帧的视频图像写入三帧图像后再开始读取，根据预设的丢帧规则，跳跃访问帧缓存区，丢弃部分帧图像，读取所述帧缓存区中的图像并输出。
在一较佳实施例中，可将输入的待降帧的视频图像的输入帧率除以预设的输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数；
在本实施例中，考虑到降帧前后存在帧率值差异，需针对性地设置帧缓存区的个数；具体是先获取待降帧的视频图像，读取视频图像的帧率；降帧前后的帧率值差异，也即是对视频图像进行降帧处理时，视频图像数据的写入速度和读取速度两者的比值；因此在本实施例中通过降帧前后的帧率值差异来设置帧缓存区的个数；将所述输入帧率除以预设的输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到帧缓存区个数。
假设降帧前帧率为N1，降帧后帧率为N2，则输入到存储单元的视频图像帧率为N1，从存储单元输出的视频图像帧率为N2，计算降帧前后帧率的比值，降帧比例=输入帧率：输出帧率=[N1/N2]；
在本实施例中，所述将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到帧缓存区个数的步骤为：若所述降帧比例值为整数，则将所述降帧比例值加上所述预设整数，得到所述帧缓存区个数；若所述降帧比例值为小数，则将所述降帧比例值的整数部分加上一后，再加上所述预设整数，得到所述帧缓存区个数；
上述降帧比例=输入帧率：输出帧率=[N1/N2]中，[]表示取整操作，当降帧比例值为小数时，取整后的数为整数部分加上1，例如[3.1]=3+1=4；当降帧比例值为整数时，取整后的数为整数部分，例如[3]=3）；对降帧比例值取整后，加上预设整数值M，得到帧缓存区个数，帧缓存区个数n=[N1/N2]+M；其中预设整数值M优选为大于或等于2的整数。例如，将源图像帧率从85降低为30，则降帧比例为输入帧率除以输出帧率，即[85/30]=[2.8333]=2+1=3，根据预设整数值M，则最终的降帧比例值为n=3+M，得到针对此次降帧过程的帧缓存区个数。
在一较佳实施例中，可将预设的最大输入帧率除以预设的最小输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数；在本实施例中，可根据常见的帧率值及实际的需求，预设最大输入帧率和最小输入帧率，将预设的最大输入帧率除以预设的最小输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数；将所述降帧比例值取整的过程具体可为：若所述降帧比例值为整数，则将所述降帧比例值加上所述预设整数，得到所述帧缓存区个数；若所述降帧比例值为小数，则将所述降帧比例值的整数部分加上一后，再加上所述预设整数，得到所述帧缓存区个数；在本实施例中，通过预设的最大输入帧率和最小输出帧率可获得固定的帧缓存区个数。
在写入数据时，将每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；输出图像时，可根据预设的丢帧规则读取所述帧缓存区中的所述图像；具体地，在一较佳实施例中，所述预设的丢帧规则可为：根据所述输入的视频图像当前写入的帧缓存区，读取所述当前写入的帧缓存区的上一个帧缓存区中储存的所述图像；
比如若设置有5个帧缓存区，对其进行排序，依次为Bank0～Bank4，若当前输入的视频图像写入的是第3个帧缓存区（Bank2），则读取图像时，可判断到当前写入图像的第3个缓存区的前一个写入图像的帧缓存区为第2个帧缓存区（Bank1），访问Bank1中读取其存储的图像；若当前写入的帧缓存区是第1个（Bank0），则可判断第1个帧缓存区的前一个写入图像的帧缓存区为第5个帧缓存区（Bank4），访问Bank4中读取其存储的图像；以此类推；
上述处理实现了图像读取时的丢帧处理，由于输入的视频图像是在帧缓存区依次循环写入的，因此写入数据帧时不会出现帧覆盖问题，而在读取图像时根据上述丢帧规则进行丢帧处理，则不会出现重复读取到同一帧图像的情况，从而显著改善视频图像降帧的卡顿现象。
其中对于帧缓存区的访问，即将输入的视频图像的每一帧图像写入帧缓存区以及读取帧缓存区中储存的所述图像时，可通过对帧缓存区进行寻址的方式来实现；比如在将存储器平均分为多个帧缓存区时，记录每个帧缓存区的首地址，在进行读写操作时根据各个帧缓存区的首地址访问对应的帧缓存区进行数据写入和数据读取。
如图4所示，是利用本发明进行视频图像从85帧/秒降低到30帧/秒时，帧图像的写入示意图，在本实施例中，预设整数值M为2，降帧比例值为n=[85/30]+2=5，因此设置5个帧缓存区，从图4可看到，帧缓存区从Bank0～Bank4，每一帧图像按顺序依次写入帧缓存区中。
根据本实施例进行视频图像降帧处理，如图5所示，能输出间隔均匀的帧图像，相对传统的降帧技术，其顿挫感现象明显改善；
从图4和图1的对比可看到，图1利用三帧缓存进行降帧时，系统设置三个缓存单元（Bank0、Bank1、Bank2），第一、二、三帧图像依次存储Bank0至Bank2中，接下来，根据当前图像帧率85帧/秒的写数据帧速度，P3、P4、P5相继写入到Bank0中，P6、P7、P8相继写入到Bank1中，以此类推，每一个缓存单元中，按照写帧速度依次写入三帧图像后，再在下一个缓存单元中依次写入三帧图像；读取帧图像时，由于帧图像的写入需要一定时间，因此传统的降帧方法在读取数据时，会在三个缓存单元都写入头三帧图像后再开始进行数据读取，并且都设置为从第三个缓存单元开始读数据；
因此输入的视频图像数据写入至帧缓存区时，当前写入的帧图像会覆盖掉该帧缓存区已写入的帧图像，即出现了图像帧覆盖现象；若降帧前视频图像帧率与降帧后视频图像的帧率存在较大差异，比如从85帧/秒降低到15帧/秒，帧率的差异足有5倍以上，当采用三帧缓存方法进行降帧时，视频图像数据的写入速度远大于视频图像数据的读取速度，帧缓存区中帧图像被快速地覆盖，而视频图像数据的读取速度相对较慢，读取到帧缓存区中当前存储的帧图像时，该帧缓存区中已被覆盖掉较多的帧图像，每一次读取到的帧图像与上一次读取到的帧图像之间被丢弃的帧图像太多，因此会造成运动图像呈现出较严重的顿挫感；
同理，若降帧前视频图像帧率与降帧后视频图像的帧率之间差异较小，比如从85帧/秒降低到75帧/秒，当采用三帧缓存方法进行降帧时，视频图像数据的写入速度与视频图像数据的读取速度差异不大，在进行降帧处理，输出视频图像数据时，读取帧缓存区里当前存储一帧图像后，再次读取该帧缓存区里存储的帧图像，由于新的一帧图像未完成写入操作，就会出现两次读取的都是同一帧图像，即读取了重复的数据帧，因此会造成运动图像呈现出停顿感；
而本实施例中，通过根据降帧前后帧率值的差异设置不同的帧缓存区，缓冲区的个数通过输入帧率和输出帧率的比值来确定，在写入数据时，将每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；本实施例根据降帧前后的帧率值差异，即对视频图像进行降帧处理时，视频图像数据的写入速度和读取速度两者的比值，针对性地设置帧缓存区个数，因此能输出间隔均匀的帧图像，相对传统的降帧技术，其顿挫感现象明显改善，具体的示意图可如图5所示。
对应地，本发明还提供一种视频图像的降帧系统，如图6所示，包括：
设置模块61，用于根据预设的帧缓存区个数，设置多个帧缓存区；
写入模块62，用于将输入的每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；
读取模块63，用于根据预设的丢帧规则读取所述帧缓存区中的所述图像；
在本实施例中，考虑到降帧前后存在帧率值差异，在设置模块61中根据预设的帧缓存区个数对应地设置多个缓冲区，具体地，可根据存储器的存储容量，将存储器平均分成多个存储空间，所述存储空间的个数等于所述帧缓存区的个数；待降帧的视频图像输入时，将输入的每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；输入的待降帧的视频图像往帧缓存区中写入每一帧图像的同时，会进行降帧处理并输出图像，具体可在所述待降帧的视频图像开始写入三帧图像后再开始读取，根据预设的丢帧规则，丢弃部分帧图像，读取所述帧缓存区中的图像。
在一较佳实施例中，所述设置模块61可用于：
将输入的待降帧的视频图像的输入帧率除以预设的输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数；
在本实施例中，考虑到降帧前后存在帧率值差异，需针对性地设置帧缓存区的个数；具体是先获取待降帧的视频图像，读取视频图像的帧率；降帧前后的帧率值差异，也即是对视频图像进行降帧处理时，视频图像数据的写入速度和读取速度两者的比值；因此在本实施例中通过降帧前后的帧率值差异来设置帧缓存区的个数；将所述输入帧率除以预设的输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到帧缓存区个数；
在本实施例中，所述设置模块61可包括：
第一加法模块，用于若所述降帧比例值为整数，则将所述降帧比例值加上所述预设整数，得到所述帧缓存个数；
第二加法模块，用于若所述降帧比例值为小数，则将所述降帧比例值的整数部分加上一后，再加上所述预设整数，得到所述帧缓存个数。
在一较佳实施例中，所述设置模块61可用于：
将预设的最大输入帧率除以预设的最小输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数。
在本实施例中，可根据常见的帧率值及实际的需求，预设最大输入帧率和最小输入帧率，将预设的最大输入帧率除以预设的最小输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数；将所述降帧比例值取整的过程具体可为：若所述降帧比例值为整数，则将所述降帧比例值加上所述预设整数，得到所述帧缓存区个数；若所述降帧比例值为小数，则将所述降帧比例值的整数部分加上一后，再加上所述预设整数，得到所述帧缓存区个数；在本实施例中，通过预设的最大输入帧率和最小输出帧率可获得固定的帧缓存区个数。
在一较佳实施例中，所述读取模块63中的所述预设的丢帧规则可为：
根据所述输入的视频图像当前写入的帧缓存区，读取所述当前写入的帧缓存区的上一个帧缓存区中储存的所述图像；比如若设置有5个帧缓存区，当前输入的视频图像写入的是第3个帧缓存区，则读取图像时，从第2个帧缓存区中读取其存储的图像，实现了图像读取时的丢帧处理，由于输入的视频图像是在帧缓存区依次循环写入的，因此写入数据帧时不会出现帧覆盖问题，而在读取图像时进行丢帧处理，则不会出现重复读取到同一帧图像的情况，从而显著改善视频图像降帧的卡顿现象。
本发明视频图像的降帧方法和系统，根据预设的帧缓存区个数设置多个帧缓存区，在写入数据时，将每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；由于输入的视频图像是在帧缓存区依次循环写入的，因此写入数据帧时不会出现帧覆盖问题，而在读取图像时进行根据预设的丢帧规则进行图像丢帧处理，则不会出现重复读取到同一帧图像的情况，从而显著改善视频图像降帧的卡顿现象。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种视频图像的降帧方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据预设的帧缓存区个数，设置多个帧缓存区；将输入的每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；
根据预设的丢帧规则读取所述帧缓存区中的所述图像；所述预设的丢帧规则为：根据所述输入的视频图像当前写入的帧缓存区，读取所述当前写入的帧缓存区的上一个帧缓存区中储存的所述图像；
其中，将输入的待降帧的视频图像的输入帧率除以预设的输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数；或将预设的最大输入帧率除以预设的最小输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数。
2.根据权利要求1所述的视频图像的降帧方法，其特征在于，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数的步骤为：
若所述降帧比例值为整数，则将所述降帧比例值加上所述预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数；
若所述降帧比例值为小数，则将所述降帧比例值的整数部分加上一后，再加上所述预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数。
3.根据权利要求2所述的视频图像的降帧方法，其特征在于，所述设置多个帧缓存区的步骤为：根据存储器的存储容量，将存储器平均分成多个存储空间，所述存储空间的个数等于所述预设的帧缓存区个数。
4.一种视频图像的降帧系统，其特征在于，包括：
设置模块，用于根据预设的帧缓存区个数，设置多个帧缓存区；
写入模块，用于将输入的每一帧图像按顺序依次写入至每一个所述帧缓存区中，当写入至最后一个所述帧缓存区后，则重新从第一个所述帧缓存区中写入所述图像；
读取模块，用于根据预设的丢帧规则读取所述帧缓存区中的所述图像；所述读取模块中的所述预设的丢帧规则为：根据所述输入的视频图像当前写入的帧缓存区，读取所述当前写入的帧缓存区的上一个帧缓存区中储存的所述图像；
所述设置模块用于：
将输入的待降帧的视频图像的输入帧率除以预设的输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数；或将预设的最大输入帧率除以预设的最小输出帧率得到降帧比例值，将所述降帧比例值取整后加上预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数。
5.根据权利要求4所述的视频图像的降帧系统，其特征在于，所述设置模块包括：
第一加法模块，用于若所述降帧比例值为整数，则将所述降帧比例值加上所述预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数；
第二加法模块，用于若所述降帧比例值为小数，则将所述降帧比例值的整数部分加上一后，再加上所述预设整数，得到所述预设的帧缓存区个数。
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