CN105049853A - 一种基于片源分析的sao编码方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于片源分析的SAO编码方法及系统。本发明方法通过对编码片源的分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值，根据SAO模块控制参数值，确定当前帧编码时是否开启SAO模块，从而自适应调整常规的SAO编码方法，在提升率失真性能同时，减少编码时间。

Description

一种基于片源分析的SAO编码方法及系统

技术领域

本发明涉及视频编解码领域，尤其涉及一种基于片源分析的SAO编码方法及系统。

背景技术

SAO(Sampleadaptiveoffset，自适应样点补偿)是HEVC(HighEfficiencyVideoCoding，高效率视频编码)中新增加的技术，其性价比远远超过H264的去块滤波和ALF(AdaptiveLoopFilter,ALF)。常规的SAO编码方法是两层控制模式，即在编码参数控制整体视频序列的SAO模块开关，然后在编码单元通过SAO-RDO(Rate-DistortionOptimization，率失真优化)控制各个单元的SAO开关和对应的SAO模式。如果编码参数层SAO设置不合理，则会带来计算量的上升或者是率失真性能的下降。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种基于片源分析的SAO编码方法，旨在解决现有技术SAO编码方法中如果编码参数层SAO设置不合理，则会带来计算量的上升或者是率失真性能的下降问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于片源分析的SAO编码方法，所述方法包括以下步骤：

Step0：计算当前压缩率；

Step1：选择当前帧的分析帧；

Step2：对当前帧进行图片信息分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值；

Step3：按编码顺序对当前帧、当前帧的分析帧及位于当前帧、当前帧的分析帧之间的所有图像帧进行编码，每编码完一帧，则令累加变量coded_num＝coded_num+1；

Step4：如果当前序列还有未编码的图像帧，则按编码顺序将当前序列还有未编码的第一个图像帧设置为当前帧，然后进入Step5；否则，结束；

Step5：如果累加变量coded_num>T，则进入Step3；否则，令coded_num＝0，然后进入步骤Step1；

其中，T表示周期常量。

本发明实施例的另一目的在于提出一种基于片源分析的SAO编码系统，所述系统包括：

当前压缩率计算模块，用于计算当前压缩率；

当前帧分析帧选择模块，用于选择当前帧的分析帧；

SAO模块控制参数值获取装置，用于对当前帧进行图片信息分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值；

编码模块，用于按编码顺序对当前帧、当前帧的分析帧及位于当前帧、当前帧的分析帧之间的所有图像帧进行编码，每编码完一帧，则令累加变量coded_num＝coded_num+1；

第一判断模块，用于判断是否当前序列还有未编码的图像帧，若是，则进入当前帧设置模块，否则，结束；

当前帧设置模块，用于按编码顺序将当前序列还有未编码的第一个图像帧设置为当前帧；

第二判断模块，用于是否满足累加变量coded_num>T，若是，则进入编码模块；否则进入累加变量初始化模块；其中，T表示周期常量；

累加变量初始化模块，用于设置coded_num＝0，然后进入当前帧分析帧选择模块。

本发明的有益效果

本发明提出一种基于片源分析的SAO编码方法及系统。本发明方法通过对编码片源的分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值，根据SAO模块控制参数值，确定当前帧编码时是否开启SAO模块，从而自适应调整常规的SAO编码方法，在提升率失真性能同时，减少编码时间。

附图说明

图1是本发明优选实施例一种基于片源分析的SAO编码方法流程图；

图2是图1中步骤Step2包含的方法流程图；

图3是图2中步骤Step21包含的方法流程图；

图4是本发明优选实施例一种基于片源分析的SAO编码系统结构图；

图5是图4中SAO模块控制参数值获取装置的结构图；

图6是图5中复杂度参数计算模块的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。应当理解，此处所描写的具体实施例，仅仅用于解释本发明，并不用以限制本发明。

本发明提出一种基于片源分析的SAO编码方法及系统。本发明方法通过对编码片源的分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值，根据SAO模块控制参数值，确定当前帧编码时是否开启SAO模块，从而自适应调整常规的SAO编码方法，在提升率失真性能同时，减少编码时间。

实施例一

图1是本发明优选实施例一种基于片源分析的SAO编码方法流程图；所述方法包括以下步骤：

Step0：计算当前压缩率。

Com＝bitrate/(fps*width*height)。

其中，Com表示当前压缩率；width、height分别表示当前序列的宽度、高度分辨率；fps表示当前序列的采样帧率。

Step1：选择当前帧的分析帧。

$para\_frame={\mathrm{frame}}_{refp}^{code\left(refp\right)},$ refp＝t+fps*const1

其中，表示当前帧，t表示当前帧的播放序号，code(t)表示当前帧的编码序号；表示当前帧的分析帧，记为para_frame，当前帧的分析帧为辅助确定当前待编码帧特性，而选取的辅助帧；refp表示当前帧的分析帧的播放序号，code(refp)表示当前帧的分析帧的编码序号；const1表示第一阈值常量，一般0<const1<2。

Step2：对当前帧进行图片信息分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值。

图2是步骤Step2包含的方法流程图(包括步骤Step21-Step22)；

Step21：计算当前帧的复杂度参数。

图3是步骤Step21包含的方法流程图(包括步骤Step211-Step212)；

Step211：将当前帧及当前帧的分析帧划分为NXN的块，计算每一个块的复杂度参数。

var_k＝std(y(i,j)-y_p(i,j)|y(i,j)∈block_k且y₁(i,j)∈blockp_k)，N_min≤N≤N_max；

其中，N_max、N_min分别表示编码单元的最大尺寸、最小尺寸(文中所指尺寸是对应单元的一维尺寸，即如果N_max＝64表示此时最大编码单元即为64x64的块)；std(_{变量|条件})表示对满足条件的所有变量求均方差；y(i,j)、y_p(i,j)分别表示当前帧、当前帧的分析帧的亮度信息第i行第j列的像素值；block_k、blockp_k分别表示当前帧、当前帧的分析帧的第k个块；k表示块的位置序号；var_k表示第k个块的复杂度参数。

Step212：求取当前帧的复杂度参数。

var＝mean(var_k)

其中，mean(_变量)表示对变量求均值；var表示当前帧的复杂度参数。

Step22：如果var/const2+const3<Com，则令sao_enable＝1；否则，sao_enable＝0。

其中，const2、const3表示第二、第三阈值常量，一般100<const2<1000，-0.01<const3<0.03；sao_enable表示当前编码片段SAO模块控制参数值，

其值等于1表示开启SAO模块，其值等于0表示关闭SAO模块。Step3：按编码顺序对当前帧、当前帧的分析帧及位于当前帧、当前帧的分析帧之间的所有图像帧进行编码，每编码完一帧，则coded_num＝coded_num+1；

其中，编码时根据SAO模块控制参数值，确定当前帧编码时是否开启SAO模块。coded_num表示累加变量，其初始值为0。

Step4：如果当前序列还有未编码的图像帧，则按编码顺序将当前序列还有未编码的第一个图像帧设置为当前帧，然后进入Step5；否则，结束。

Step5：如果coded_num>T，则进入Step3；否则，coded_num＝0，然后进入步骤Step1。

其中，T表示周期常量，一般T≥refp。

实施例二

图4是本发明优选实施例一种基于片源分析的SAO编码系统结构图；所述系统包括：

当前压缩率计算模块，用于计算当前压缩率；

Com＝bitrate/(fps*width*height)。

其中，Com表示当前压缩率；width、height分别表示当前序列的宽度、高度分辨率；fps表示当前序列的采样帧率。

当前帧分析帧选择模块，用于选择当前帧的分析帧；

$para\_frame={\mathrm{frame}}_{refp}^{code\left(refp\right)},$ refp＝t+fps*const1

其中，表示当前帧，t表示当前帧的播放序号，code(t)表示当前帧的编码序号；表示当前帧的分析帧，记为para_frame，当前帧的分析帧为辅助确定当前待编码帧特性，而选取的辅助帧；refp表示当前帧的分析帧的播放序号，code(refp)表示当前帧的分析帧的编码序号；const1表示第一阈值常量，一般0<const1<2。

SAO模块控制参数值获取装置，用于对当前帧进行图片信息分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值；

编码模块，用于按编码顺序对当前帧、当前帧的分析帧及位于当前帧、当前帧的分析帧之间的所有图像帧进行编码，每编码完一帧，则令coded_num＝coded_num+1；coded_num表示累加变量，其初始值为0。

第一判断模块，用于判断是否当前序列还有未编码的图像帧，若是，则进入当前帧设置模块，否则，结束；

当前帧设置模块，用于按编码顺序将当前序列还有未编码的第一个图像帧设置为当前帧；

第二判断模块，用于是否满足coded_num>T，若是，则进入编码模块；否则进入累加变量初始化模块；其中，T表示周期常量，一般T≥refp。

累加变量初始化模块，用于设置coded_num＝0，然后进入当前帧分析帧选择模块。

图5是图4中SAO模块控制参数值获取装置的结构图；

进一步地，所述SAO模块控制参数值获取装置包括：

复杂度参数计算模块，用于计算当前帧的复杂度参数。

第三判断模块，用于判断是否var/const2+const3<Com，并将判断结果发送给SAO模块控制参数值设置模块；

SAO模块控制参数值设置模块，用于根据第三判断模块的判断结果，当满足var/const2+const3<Com时，令sao_enable＝1；否则，sao_enable＝0。

其中，const2、const3表示第二、第三阈值常量，一般100<const2<1000，-0.01<const3<0.03；sao_enable表示当前编码片段SAO模块控制参数值，其值等于1表示开启SAO模块，其值等于0表示关闭SAO模块。

图6是图5中复杂度参数计算模块的结构图。

进一步地，所述复杂度参数计算模块包括：

块复杂度参数计算子模块，用于将当前帧及当前帧的分析帧划分为NXN的块，计算每一个块的复杂度参数。

var_k＝std(y(i,j)-y_p(i,j)|y(i,j)∈block_k且y₁(i,j)∈blockp_k)，N_min≤N≤N_max；

其中，N_max、N_min分别表示编码单元的最大尺寸、最小尺寸(文中所指尺寸是对应单元的一维尺寸，即如果N_max＝64表示此时最大编码单元即为64x64的块)；std(_{变量|条件})表示对满足条件的所有变量求均方差；y(i,j)、y_p(i,j)分别表示当前帧、当前帧的分析帧的亮度信息第i行第j列的像素值；block_k、blockp_k分别表示当前帧、当前帧的分析帧的第k个块；k表示块的位置序号；var_k表示第k个块的复杂度参数。

帧复杂度参数计算子模块，用于求取当前帧的复杂度参数。

var＝mean(var_k)

其中，mean(_变量)表示对变量求均值；var表示当前帧的复杂度参数。

本领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序指令相关硬件来完成的，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质可以为ROM、RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于片源分析的SAO编码方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

Step0：计算当前压缩率；

Step1：选择当前帧的分析帧；

Step2：对当前帧进行图片信息分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值；

Step3：按编码顺序对当前帧、当前帧的分析帧及位于当前帧、当前帧的分析帧之间的所有图像帧进行编码，每编码完一帧，则令累加变量coded_num＝coded_num+1；

Step4：如果当前序列还有未编码的图像帧，则按编码顺序将当前序列还有未编码的第一个图像帧设置为当前帧，然后进入Step5；否则，结束；

Step5：如果累加变量coded_num>T，则进入Step3；否则，令coded_num＝0，然后进入步骤Step1；

其中，T表示周期常量。

2.如权利要求1所述的基于片源分析的SAO编码方法，其特征在于，

所述计算当前压缩率具体为：

Com＝bitrate/(fps*width*height)；

其中，Com表示当前压缩率；width、height分别表示当前序列的宽度、高度分辨率；fps表示当前序列的采样帧率；

所述选择当前帧的分析帧具体为：

$para\_frame={\mathrm{frame}}_{refp}^{code\left(refp\right)},$ refp＝t+fps*const1；

其中，表示当前帧，t表示当前帧的播放序号，code(t)表示当前帧的编码序号；表示当前帧的分析帧，记为para_frame，refp表示当前帧的分析帧的播放序号，code(refp)表示当前帧的分析帧的编码序号；const1表示第一阈值常量。

3.如权利要求1所述的基于片源分析的SAO编码方法，其特征在于，

第一阈值常量取值范围为：0<const1<2；

周期常量取值范围为：T≥refp。

4.如权利要求3所述的基于片源分析的SAO编码方法，其特征在于，

所述步骤“对当前帧进行图片信息分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值”包括以下步骤：

计算当前帧的复杂度参数var；

判断如果var/const2+const3<Com，则令sao_enable＝1；否则，sao_enable＝0；

其中，const2、const3表示第二、第三阈值常量；sao_enable表示当前编码片段SAO模块控制参数值，其值等于1表示开启SAO模块，其值等于0表示关闭SAO模块。

5.如权利要求4所述的基于片源分析的SAO编码方法，其特征在于，

第二阈值常量const2取值范围为：100<const2<1000；

第三阈值常量const3取值范围为：-0.01<const3<0.03。

6.如权利要求5所述的基于片源分析的SAO编码方法，其特征在于，

所述“计算当前帧的复杂度参数”具体为：

将当前帧及当前帧的分析帧划分为NXN的块，计算每一个块的复杂度参数；

var_k＝std(y(i,j)-y_p(i,j)|y(i,j)∈block_k且y₁(i,j)∈blockp_k)，N_min≤N≤N_max；

其中，N_max、N_min分别表示编码单元的最大尺寸、最小尺寸；std(变量|条件)表示对满足条件的所有变量求均方差；y(i,j)、y_p(i,j)分别表示当前帧、当前帧的分析帧的亮度信息第i行第j列的像素值；block_k、blockp_k分别表示当前帧、当前帧的分析帧的第k个块；k表示块的位置序号；var_k表示第k个块的复杂度参数；

求取当前帧的复杂度参数；

var＝mean(var_k)

其中，mean(变量)表示对变量求均值；var表示当前帧的复杂度参数。

7.一种基于片源分析的SAO编码系统，其特征在于，所述系统包括：

当前压缩率计算模块，用于计算当前压缩率；

当前帧分析帧选择模块，用于选择当前帧的分析帧；

SAO模块控制参数值获取装置，用于对当前帧进行图片信息分析，获取当前片段的SAO模块控制参数值；

编码模块，用于按编码顺序对当前帧、当前帧的分析帧及位于当前帧、当前帧的分析帧之间的所有图像帧进行编码，每编码完一帧，则令累加变量coded_num＝coded_num+1；

第一判断模块，用于判断是否当前序列还有未编码的图像帧，若是，则进入当前帧设置模块，否则，结束；

当前帧设置模块，用于按编码顺序将当前序列还有未编码的第一个图像帧设置为当前帧；

第二判断模块，用于是否满足累加变量coded_num>T，若是，则进入编码模块；否则进入累加变量初始化模块；其中，T表示周期常量；

累加变量初始化模块，用于设置coded_num＝0，然后进入当前帧分析帧选择模块。

8.如权利要求7所述的基于片源分析的SAO编码系统，其特征在于，

所述计算当前压缩率具体为：

Com＝bitrate/(fps*width*height)；

其中，Com表示当前压缩率；width、height分别表示当前序列的宽度、高度分辨率；fps表示当前序列的采样帧率；

所述选择当前帧的分析帧具体为：

$para\_frame={\mathrm{frame}}_{refp}^{code\left(refp\right)},$ refp＝t+fps*const1；

其中，表示当前帧，t表示当前帧的播放序号，code(t)表示当前帧的编码序号；表示当前帧的分析帧，记为para_frame，refp表示当前帧的分析帧的播放序号，code(refp)表示当前帧的分析帧的编码序号；const1表示第一阈值常量，0<const1<2。

9.如权利要求8所述的基于片源分析的SAO编码系统，其特征在于，

所述SAO模块控制参数值获取装置包括：

复杂度参数计算模块，用于计算当前帧的复杂度参数；

第三判断模块，用于判断是否var/const2+const3<Com，并将判断结果发送给SAO模块控制参数值设置模块；

SAO模块控制参数值设置模块，用于根据第三判断模块的判断结果，当满足var/const2+const3<Com时，令sao_enable＝1；否则，sao_enable＝0；

其中，var表示当前帧的复杂度参数；const2、const3表示第二、第三阈值常量，100<const2<1000，-0.01<const3<0.03；sao_enable表示当前编码片段SAO模块控制参数值，其值等于1表示开启SAO模块，其值等于0表示关闭SAO模块。

10.如权利要求9所述的基于片源分析的SAO编码系统，其特征在于，

所述复杂度参数计算模块包括：

块复杂度参数计算子模块，用于将当前帧及当前帧的分析帧划分为NXN的块，计算每一个块的复杂度参数；

var_k＝std(y(i,j)-y_p(i,j)|y(i,j)∈block_k且y₁(i,j)∈blockp_k)，N_min≤N≤N_max；

其中，N_max、N_min分别表示编码单元的最大尺寸、最小尺寸；std(变量|条件)表示对满足条件的所有变量求均方差；y(i,j)、y_p(i,j)分别表示当前帧、当前帧的分析帧的亮度信息第i行第j列的像素值；block_k、blockp_k分别表示当前帧、当前帧的分析帧的第k个块；k表示块的位置序号；var_k表示第k个块的复杂度参数；

帧复杂度参数计算子模块，用于求取当前帧的复杂度参数；

var＝mean(var_k)

其中，mean(变量)表示对变量求均值。