CN105306934A - 一种低复杂度片源的编码方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低复杂度片源的编码方法及系统。本发明方法用GOP的运动强度来表示当前片段复杂度,然后利用运动强度来调整GOP的划分结构,消除图片组层的时间信息冗余度;接着,进一步根据运动强度,调整GOP中初始I帧的量化参数,使编码器能够根据编码片源的复杂度来进一步调整片源的视频压缩质量,从而达到编码性能的优化。
Description
技术领域
本发明涉及视频编码领域,尤其涉及一种低复杂度片源的编码方法及系统。
背景技术
视频编码片源按运动复杂度分,可以简单的表示为:运动剧烈和相对静止的两类。这两类片源在时间信息冗余度上具有完全不同的特性:运动剧烈的序列时间冗余度低,相对静止的则具有很高的时间冗余度。通用编码参数的编码方法,由于其没有考虑到不同GOP(画面组,GroupofPictures)图像特征的不同性,使得其在相对静止片源编码上没有达到最优化,无法将低复杂度片源所含信息的冗余度,最大化消除。
发明内容
本发明实施例的目的在于提出一种…方法,旨在解决现有技术….问题。
本发明实施例是这样实现的,一种低复杂度片源的编码方法,所述方法包括以下步骤:
步骤A:计算当前GOP的运动强度TI_gopt;
步骤B:判断如果满足TI_gopt<Thres2*numberblock,则进入步骤C;否则对当前GOP中所有帧进行编码,然后进入步骤E;
步骤C:根据运动强度调整GOP划分;
步骤D:根据当前GOP的运动强度,来调整GOP中初始I帧的量化参数并编码,然后对当前GOP中剩余的帧进行编码;
步骤E:如果下一个GOP存在,则将下一个GOP设置为当前GOP,返回步骤A;否则,结束;
其中,numberblock表示一帧图像包含的块总数,Thres2表示第二判定阈值。
本发明实施例的另一目的在于提出一种低复杂度片源的编码系统,所述系统包括:
运动强度计算装置,用于计算当前GOP的运动强度TI_gopt;
运动强度阈值判断处理模块,用于判断如果满足TI_gopt<Thres2*numberblock,则进入GOP划分调整模块;否则对当前GOP中所有帧进行编码,然后进入第一判断处理模块;numberblock表示一帧图像包含的块总数;Thres2表示第二判定阈值,0<Thres2<0.2;
GOP划分调整模块,用于根据运动强度调整GOP划分;具体为:
判断如果numberframes_gop-fps*4>Thres3或者fps*4-numberframes_gop>Thres3/2,则令fps*4:fps*4+Thres3,然后进入编码装置;否则,则令然后进入编码装置。
其中,numberframes_gop表示原始设置GOP所包含的帧数,表示调整以后GOP所包含的帧数,Thres3表示第三判定阈值,Thres3<2*fps;“变量=表达式?值1:值2”表示如果表达式成立,则变量=值1,否则变量=值2;
编码装置,用于根据当前GOP的运动强度,来调整GOP中初始I帧的量化参数并编码,然后对当前GOP中剩余的帧进行编码;
第一判断处理模块,用于判断如果下一个GOP存在,则将下一个GOP设置为当前GOP,再重新回到运动强度计算装置;否则,结束。
本发明的有益效果
本发明提出一种低复杂度片源的编码方法及系统。本发明方法用GOP的运动强度来表示当前片段复杂度,然后利用运动强度来调整GOP的划分结构,消除图片组层的时间信息冗余度;接着,进一步根据运动强度,调整GOP中初始I帧的量化参数,使编码器能够根据编码片源的复杂度来进一步调整片源的视频压缩质量,从而达到编码性能的优化。
附图说明
图1是本发明优选实施例一种低复杂度片源的编码方法流程图;
图2是图1方法中步骤Step1的详细流程图;
图3是图1方法中步骤Step4的详细流程图;
图4是图2方法中步骤Step13的详细流程图;
图5是本发明优选实施例一种低复杂度片源的编码系统结构图;
图6是图5系统中运动强度计算装置的详细结构图;
图7是图5中编码装置的详细结构图;
图8是图6中运动强度计算模块的详细结构图;
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。
本发明提出一种低复杂度片源的编码方法及系统。本发明方法用GOP的运动强度来表示当前片段复杂度,然后利用运动强度来调整GOP的划分结构,消除图片组层的时间信息冗余度;接着,进一步根据运动强度,调整GOP中初始I帧的量化参数,使编码器能够根据编码片源的复杂度来进一步调整片源的视频压缩质量,从而达到编码性能的优化。
实施例一
图1是本发明优选实施例一种低复杂度片源的编码方法流程图;所述方法包括以下步骤:
Step1:计算当前GOP的运动强度TI_gopt。
图2是图1方法中步骤Step1的详细流程图,包括步骤Step11-Step13;
Step11:对framet,1的亮度信息帧framey,t,1进行下采样处理,获取
全文中,framet,1为当前GOP在播放顺序上的第一帧;t表示当前GOP的标号;framey,t,1称为framet,1的亮度信息帧;为framey,t,1进行下采样处理后的亮度信息帧,称为第一处理帧;下采样方法可采用公知的最邻近法、双线性插值、三次卷积等。
Step12:对framet,1+m的亮度信息帧framey,t,1+m进行下采样处理,获取
全文中,framet,1+m为当前GOP在播放顺序上的第m+1个帧;1≤m≤M-1;M表示GOP所包含的帧数;framey,t,1+m称为framet,1+m的亮度信息帧;为framey,t,1+m进行下采样处理后的亮度信息帧,称为第二处理帧;与应具有相同的分辨率。
Step13:利用第一处理帧和第二处理帧,计算当前GOP的运动强度,记为TI_gopt。。
图4是图2方法中步骤Step13的详细流程图,包括步骤Step131-Step133):
Step131:将第一处理帧划分成当前编码参数允许的最大块(当前编码器设置的块的最大尺寸;再将第二处理帧划分成同样大小的块。
Step132:计算每一个块的块统计变量tit,n。
全文中,为第i行第j列的像素值;为第i行第j列的像素值;
为第一处理帧的第n个块,为第二处理帧的第n个块;Step133:计算当前GOP的运动强度TI_gopt;
全文中,Thres1表示第一判定阈值,可取Thres1=8*(1+24/fps),fps表示编码片源的帧率;表示对满足条件的所有变量求和;numberblock表示一帧图像包含的块总数,tit,n表示第n个块的块统计变量。
Step2:如果TI_gopt<Thres2*numberblock,则进入Step3;否则对当前GOP中所有帧进行编码,然后进入Step5。
全文中,Thres2表示第二判定阈值,一般可取0<Thres2<0.2。
Step3:根据运动强度调整GOP划分。即
如果numberframes_gop-fps*4>Thres3或者fps*4-numberframes_gop>Thres3/2,则令fps*4:fps*4+Thres3,然后进入Step4;否则,则令 然后进入Step4。
全文中,numberframes_gop表示原始设置GOP所包含的帧数,表示调整以后GOP所包含的帧数,Thres3表示第三判定阈值,一般可取Thres3<2*fps;“变量=表达式?值1:值2”表示如果表达式成立,则变量=值1,否则变量=值2。信道容错能力强弱由用户自行设置,一般业内公知,固定网络信道容错能力好,移动信道能力差,普设即可。
Step4:根据当前GOP的运动强度,来调整GOP中初始I帧的量化参数并编码,然后对当前GOP中剩余的帧进行编码。(剩余的帧就是指当前GOP中除了“根据当前GOP的运动强度,来调整GOP中初始I帧的量化参数并编码”中,所指的帧以外的帧)
具体如下:
图3是图1方法中步骤Step4的详细流程图,包括Step41-Step42;
Step41:首先,计算framet,1量化参数的修正值,然后利用调整后的量化参数对framet进行编码。
全文中, QPmin表示编码器设定最小量化参数;QPmax表示编码器设定的最大量化参数;QPt,1表示RC(码率控制)输出的framet,1初始量化参数;表示framet,1量化参数的修正值;>>表示右位移运算;△QPmin表示量化参数调整下限,一般-10<△QPmin<△QPmax;△QPmax表示表示量化参数调整上限,一般0<△QPmax<10;weight表示权重调整因子,一般0.6≤weight<1;const表示量化参数调整常量,一般const=(ceil(numberblock*weight)>>bit)+1;ceil(x)表示大于x的最小整数;bit表示位移常量,一般1<bit≤log2numberblock-1。
Step42:对当前GOP中剩余的帧进行编码。
Step5:如果下一个GOP存在,则将下一个GOP设置为当前GOP,再重新回到Step1;否则,结束。
实施例二
图5是本发明优选实施例一种低复杂度片源的编码系统结构图;所述系统包括:
运动强度计算装置,用于计算当前GOP的运动强度TI_gopt;
运动强度阈值判断处理模块,用于判断如果满足TI_gopt<Thres2*numberblock,则进入GOP划分调整模块;否则对当前GOP中所有帧进行编码,然后进入第一判断处理模块;numberblock表示一帧图像包含的块总数;Thres2表示第二判定阈值,一般可取0<Thres2<0.2;
GOP划分调整模块,用于根据运动强度调整GOP划分;具体为:
判断如果numberframes_gop-fps*4>Thres3或者fps*4-numberframes_gop>Thres3/2,则令fps*4:fps*4+Thres3,然后进入编码装置;否则,则令然后进入编码装置。
全文中,numberframes_gop表示原始设置GOP所包含的帧数,表示调整以后GOP所包含的帧数,Thres3表示第三判定阈值,一般可取Thres3<2*fps;“变量=表达式?值1:值2”表示如果表达式成立,则变量=值1,否则变量=值2。信道容错能力强弱由用户自行设置,一般业内公知,固定网络信道容错能力好,移动信道能力差,普设即可。
编码装置,用于根据当前GOP的运动强度,来调整GOP中初始I帧的量化参数并编码,然后对当前GOP中剩余的帧进行编码;
第一判断处理模块,用于判断如果下一个GOP存在,则将下一个GOP设置为当前GOP,再重新回到运动强度计算装置;否则,结束。
图6是图5系统中运动强度计算装置的详细结构图;
进一步地,所述运动强度计算装置包括第一处理帧获取模块、第二处理帧获取模块和运动强度计算模块,
第一处理帧获取模块,用于对framet,1+m的亮度信息帧framey,t,1+m进行下采样处理,获取
全文中,framet,1+m为当前GOP在播放顺序上的第一帧;t表示当前GOP的标号;framey,t,1称为framet,1的亮度信息帧;为framey,t,1进行下采样处理后的亮度信息帧,称为第一处理帧;下采样方法可采用公知的最邻近法、双线性插值、三次卷积等。
第二处理帧获取模块,用于对framet,1+m的亮度信息帧framey,t,1+m进行下采样处理,获取
全文中,framet,1+m为当前GOP在播放顺序上的第m+1个帧;1≤m≤M-1;M表示GOP所包含的帧数;framey,t,1+m称为framet,1+m的亮度信息帧;为framey,t,1+m进行下采样处理后的亮度信息帧,称为第二处理帧;与应具有相同的分辨率。
运动强度计算模块,用于利用第一处理帧和第二处理帧,计算当前GOP的运动强度;
图8是图6中运动强度计算模块的详细结构图;
进一步地,所述运动强度计算模块包括块划分模块、块统计变量计算模块和运动强度计算子模块,
块划分模块,用于将第一处理帧划分成当前编码参数允许的最大块(当前编码器设置的块的最大尺寸);再将第二处理帧划分成同样大小的块。
块统计变量计算模块,计算每一个块的块统计变量tit,n。
全文中,为第i行第j列的像素值;为第i行第j列的像素值;
运动强度计算子模块,计算当前GOP的运动强度TI_gopt。
全文中,Thres1表示第一判定阈值,可取Thres1=8*(1+24/fps),fps表示编码片源的帧率;表示对满足条件的所有变量求和;tit,n表示第n个块统计变量。
图7是图5中编码装置的详细结构图;进一步地,所述编码装置包括量化参数的修正值计算模块,用于计算framet,1量化参数的修正值
全文中, QPmin表示编码器设定最小量化参数;QPmax表示编码器设定的最大量化参数;QPt,1表示RC(码率控制)输出的framet,1初始量化参数;表示framet,1量化参数的修正值;>>表示右位移运算;△QPmin表示量化参数调整下限,一般-10<△QPmin<△QPmax;△QPmax表示表示量化参数调整上限,一般0<△QPmax<10;weight表示权重调整因子,一般0.6≤weight<1;const表示量化参数调整常量,一般const=(ceil(numberblock*weight)>>bit)+1;ceil(x)表示大于x的最小整数;bit表示位移常量,一般1<bit≤log2numberblock-1。
第一编码模块,用于利用调整后的量化参数对framet,1进行编码。
第二编码模块,用于对当前GOP中剩余的帧进行编码。
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)
1.一种低复杂度片源的编码方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤A:计算当前GOP的运动强度TI_gopt;
步骤B:判断如果满足TI_gopt<Thres2*numberblock,则进入步骤C;否则对当前GOP中所有帧进行编码,然后进入步骤E;
步骤C:根据运动强度调整GOP划分;
步骤D:根据当前GOP的运动强度,来调整GOP中初始I帧的量化参数并编码,然后对当前GOP中剩余的帧进行编码;
步骤E:如果下一个GOP存在,则将下一个GOP设置为当前GOP,返回步骤A;否则,结束;
其中,numberblock表示一帧图像包含的块总数,Thres2表示第二判定阈值。
2.如权利要求1所述的低复杂度片源的编码方法,其特征在于,
所述第二判定阈值Thres2的取值范围为:0<Thres2<0.2。
3.如权利要求1所述的低复杂度片源的编码方法,其特征在于,
所述步骤“计算当前GOP的运动强度TI_gopt”具体包括以下步骤:
对framet,1的亮度信息帧framey,t,1进行下采样处理,获取
对framet,1+m的亮度信息帧framey,t,1+m进行下采样处理,获取
利用第一处理帧和第二处理帧,计算当前GOP的运动强度;
其中,framet,1为当前GOP在播放顺序上的第一帧;t表示当前GOP的标号;framey,t,1称为framet,1的亮度信息帧;为framey,t,1进行下采样处理后的亮度信息帧,称为第一处理帧;
framet,1+m为当前GOP在播放顺序上的第m+1个帧;1≤m≤M-1;M表示GOP所包含的帧数;framey,t,1+m称为framet,1+m的亮度信息帧;为framey,t,1+m进行下采样处理后的亮度信息帧,称为第二处理帧;与具有相同的分辨率。
4.如权利要求3所述的低复杂度片源的编码方法,其特征在于,
所述步骤“利用第一处理帧和第二处理帧,计算当前GOP的运动强度”具体为:
将第一处理帧划分成当前编码参数允许的最大块;再将第二处理帧划分成同样大小的块;
计算每一个块的块统计变量tit,n;
其中,为第i行第j列的像素值;为第i行第j列的像素值;表示对与进行减法运算,然后对所有求取的求均方差,其中要求属于并且属于 为第一处理帧的第n个块,为第二处理帧的第n个块;
计算当前GOP的运动强度TI_gopt;
其中
其中,Thres1表示第一判定阈值,Thres1=8*(1+24/fps),fps表示编码片源的帧率;表示对满足条件的所有变量求和;numberblock表示一帧图像包含的块总数,tit,n表示第n个块的块统计变量。
5.如权利要求1所述的低复杂度片源的编码方法,其特征在于,
所述步骤“根据运动强度调整GOP划分”具体为
判断如果numberframes_gop-fps*4>Thres3或者fps*4-numberframes_gop>Thres3/2,则令然后进入步骤D;否则,则令然后进入步骤D;
其中,numberframes_gop表示原始设置GOP所包含的帧数,表示调整以后GOP所包含的帧数,Thres3表示第三判定阈值,Thres3<2*fps;“变量=表达式?值1:值2”表示如果表达式成立,则变量=值1,否则变量=值2,信道容错能力强弱由用户设置。
6.如权利要求1所述的低复杂度片源的编码方法,其特征在于,
所述“根据当前GOP的运动强度,来调整GOP中初始I帧的量化参数并编码,然后对当前GOP中剩余的帧进行编码”具体为:
计算framet,1量化参数的修正值,然后利用调整后的量化参数对framet,1进行编码;
其中,QPmin表示编码器设定最小量化参数;QPmax表示编码器设定的最大量化参数;QPt,1表示码率控制RC输出的framet,1初始量化参数;表示framet,1量化参数的修正值;>>表示右位移运算;△QPmin表示量化参数调整下限,-10<△QPmin<△QPmax;△QPmax表示量化参数调整上限,0<△QPmax<10;weight表示权重调整因子,0.6≤weight<1;const表示量化参数调整常量,const=(ceil(numberblock*weight)>>bit)+1;ceil(x)表示大于x的最小整数;bit表示位移常量,1<bit≤log2numberblock-1。
对当前GOP中剩余的帧进行编码。
7.一种低复杂度片源的编码系统,其特征在于,所述系统包括:
运动强度计算装置,用于计算当前GOP的运动强度TI_gopt;
运动强度阈值判断处理模块,用于判断如果满足TI_gopt<Thres2*numberblock,则进入GOP划分调整模块;否则对当前GOP中所有帧进行编码,然后进入第一判断处理模块;numberblock表示一帧图像包含的块总数;Thres2表示第二判定阈值,0<Thres2<0.2;
GOP划分调整模块,用于根据运动强度调整GOP划分;具体为:
判断如果numberframes_gop-fps*4>Thres3或者fps*4-numberframes_gop>Thres3/2,则令然后进入编码装置;否则,则令然后进入编码装置。
其中,numberframes_gop表示原始设置GOP所包含的帧数,表示调整以后GOP所包含的帧数,Thres3表示第三判定阈值,Thres3<2*fps;“变量=表达式?值1:值2”表示如果表达式成立,则变量=值1,否则变量=值2;
编码装置,用于根据当前GOP的运动强度,来调整GOP中初始I帧的量化参数并编码,然后对当前GOP中剩余的帧进行编码;
第一判断处理模块,用于判断如果下一个GOP存在,则将下一个GOP设置为当前GOP,再重新回到运动强度计算装置;否则,结束。
8.如权利要求7所述的低复杂度片源的编码系统,其特征在于,
所述运动强度计算装置包括第一处理帧获取模块、第二处理帧获取模块和运动强度计算模块,
第一处理帧获取模块,用于对framet,1+m的亮度信息帧framey,t,1+m进行下采样处理,获取
其中,framet,1+m为当前GOP在播放顺序上的第一帧;t表示当前GOP的标号;framey,t,1称为framet,1的亮度信息帧;为framey,t,1进行下采样处理后的亮度信息帧,称为第一处理帧;
第二处理帧获取模块,用于对framet,1+m的亮度信息帧framey,t,1+m进行下采样处理,获取
其中,framet,1+m为当前GOP在播放顺序上的第m+1个帧;1≤m≤M-1;M表示GOP所包含的帧数;framey,t,1+m称为framet,1+m的亮度信息帧;为framey,t,1+m进行下采样处理后的亮度信息帧,称为第二处理帧;与具有相同的分辨率。
运动强度计算模块,用于利用第一处理帧和第二处理帧,计算当前GOP的运动强度。
9.如权利要求8所述的低复杂度片源的编码系统,其特征在于,
所述运动强度计算模块包括块划分模块、块统计变量计算模块和运动强度计算子模块,
块划分模块,用于将第一处理帧划分成当前编码参数允许的最大块;再将第二处理帧划分成同样大小的块;
块统计变量计算模块,计算每一个块的块统计变量tit,n;
其中,为第i行第j列的像素值;为第i行第j列的像素值;表示对与进行减法运算,然后对所有求取的求均方差,其中要求属于并且属于为第一处理帧的第n个块,为第二处理帧的第n个块;
运动强度计算子模块,计算当前GOP的运动强度TI_gopt;
其中
其中,Thres1表示第一判定阈值,Thres1=8*(1+24/fps),fps表示编码片源的帧率;表示对满足条件的所有变量求和;tit,n表示第n个块统计变量。
10.如权利要求7所述的低复杂度片源的编码系统,其特征在于,所述编码装置包括:
量化参数的修正值计算模块,用于计算framet,1量化参数的修正值
其中,QPmin表示编码器设定最小量化参数;QPmax表示编码器设定的最大量化参数;;QPt,1表示码率控制RC输出的framet,1初始量化参数;表示framet,1量化参数的修正值;>>表示右位移运算;△QPmin表示量化参数调整下限,-10<△QPmin<△QPmax;△QPmax表示表示量化参数调整上限,0<△QPmax<10;weight表示权重调整因子,0.6≤weight<1;const表示量化参数调整常量,const=(ceil(numberblock*weight)>>bit)+1;ceil(x)表示大于x的最小整数;bit表示位移常量,1<bit≤log2numberblock-1;
第一编码模块,用于利用调整后的量化参数对framet,1进行编码;
第二编码模块,用于对当前GOP中剩余的帧进行编码。
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