CN105744270B - 一种带云台的视频编码方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带云台的视频编码方法及装置，其中所述视频编码方法包括：接收设置在云台上的采集设备采集到的视频数据，以及，接收用于指示所述云台转动或停止转动的指示消息；根据所述指示消息，确定场景变化检测的方式和GOP模式，并根据当前确定的所述场景变化检测的方式来检测所述视频数据中的场景变化帧；根据确定的所述GOP模式和所述场景变化帧对所述视频数据进行编码。本发明实施例提供的视频编码方法把云台的运动与编码设备的场景变化检测关联起来，云台转动和不转动选择不同的场景变化检测方式检测场景变化帧，这样可以提高获得关键帧的准确率，对云台运动时采用可变长的GOP模式，这样可以得到更好的视频质量，同时降低了计算开销。
Description
技术领域
本发明涉及网络与通信的多媒体领域，具体涉及一种带云台的视频编码方法及装置。
背景技术
未经压缩的原始视频序列包含巨大的数据量，使之难以在现有信道带宽条件下直接传输。因此，在视频通信中，往往需要在编码端对视频序列进行压缩。由于编码端的视频压缩通常是有损压缩，和压缩前的原始图像比，压缩后的图像质量会有所下降。为了在有限的信道带宽和压缩后的图像质量之间取得一个合理有效的平衡点，必须在编码端进行合理有效的码率控制。
在将码率资源分配到图像组GOP中各帧图像时仅仅考虑了各帧图像自身的复杂度而忽视了GOP中各帧图像之间的相关性,如对含有频繁场景切换的视频序列进行编码时，GOP中某帧图像可能因出现场景切换而与其参考帧之间毫无相关性,如果仍然采用传统的码率控制方法,将导致图像编码资源浪费和编码质量的下降。
针对场景切换问题，出现了多种码率控制算法。这些算法彼此之间的区别主要在两个方面：如何检测出场景切换及检测出场景切换的后续处理。对场景切换的检测需要根据算法的应用场合在检测精度和算法复杂度之间做出折衷。
现有场景切换的检测算法都是在对输入信源情况未知的情况下进行的，这样要消耗更多的计算资源且场景检测的准确性与人的感知存在较大的差异，存在检测的场景并非实际运动变化剧烈的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带云台的视频编码方法及装置，用以解决目前视频编码时场景切换的检测是在对输入信源情况未知的情况下进行的，场景检测不准确，导致图像编码资源不能合理分配，经编码后的视频质量低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种带云台的视频编码方法，包括：
接收设置在云台上的采集设备采集到的视频数据，以及，接收用于指示所述云台转动或停止转动的指示消息；
根据所述指示消息，确定场景变化检测的方式和GOP模式，并根据当前确定的所述场景变化检测的方式来检测所述视频数据中的场景变化帧；
根据确定的所述GOP模式和所述场景变化帧对所述视频数据进行编码。
其中，根据所述指示消息，确定场景变化检测的方式和图像组GOP模式，并根据当前确定的所述场景变化检测的方式来检测所述视频数据中的场景变化帧包括：
当接收到指示云台转动的指示消息时，则确定场景变化检测的方式为第一场景变化检测方式，确定GOP模式为可变长GOP模式，并用第一场景变化检测方式对当前接收到的视频数据进行检测，检测出设置在云台上的采集设备停止转动时，对应的视频帧，得到场景变化帧；
当接收到指示云台停止转动的指示消息时，则确定场景变化检测的方式为第二场景变化检测方式，确定GOP模式为定长GOP模式，并用第二场景变化检测方式对当前接收到的所述视频数据进行检测确定场景变化帧。
其中，用第一场景变化检测方式检测出设置在云台上的采集设备停止转动时，对应的视频帧包括：
计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
计算所述视频数据中每一视频帧的SAD值与前一视频帧的SAD值的差值；
根据所述差值，计算所述视频数据中每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度；
比较获得所述视频数据相对帧间预测编码复杂度最大的视频帧，则确定所述最大视频帧的前一帧为场景变化帧。
其中，每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度的计算公式如下：
其中SADraito(i)表示第i帧的相对帧间预测编码复杂度，i表示当前帧在图像组GOP中的数目，N表示预设GOP中帧的数量，SAD(i)表示第i帧的SAD值，SADdiff(i)表示第i帧的SAD值与第i帧的前一视频帧的SAD值的差值。
其中，用第二场景变化检测方式对当前接收到的视频数据进行检测确定场景变化帧包括：
计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
根据每一视频帧的SAD值，计算所述视频数据中的每一视频帧的SAD值和当前所在GOP已编码帧的SAD的平均值的比值；
确定所述比值大于预设阈值对应的视频帧为场景变化帧。
本发明实施例还提供了一种带云台的视频编码装置，包括：
接收模块，用于接收设置在云台上的采集设备采集到的视频数据，以及，接收用于指示所述云台转动或停止转动的指示消息；
处理模块，用于根据所述指示消息，确定场景变化检测的方式和GOP模式，并根据当前确定的所述场景变化检测的方式来检测所述视频数据中的场景变化帧；
编码模块，用于根据确定的所述GOP模式和所述场景变化帧对所述视频数据进行编码。
其中，所述处理模块包括：
第一处理子模块，用于当接收模块接收到指示云台转动的指示消息时，确定场景变化检测的方式为第一场景变化检测方式，确定GOP模式为可变长GOP模式，并用第一场景变化检测方式对当前接收到的视频数据进行检测，检测出设置在云台上的采集设备停止转动时，对应的视频帧，得到场景变化帧。
第二处理子模块，用于当接收模块接收到指示云台停止转动的指示消息时，则确定场景变化检测的方式为第二场景变化检测方式，确定GOP模式为定长GOP模式，并用第二场景变化检测方式对当前接收到的所述视频数据进行检测确定场景变化帧。
其中，第一处理子模块包括：
第一计算单元，用于计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
第二计算单元，用于计算所述视频数据中每一视频帧的SAD值与前一视频帧的SAD值的差值；
第三计算单元，用于根据所述差值，计算所述视频数据中每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度；
比较单元，用于得出所述视频数据相对帧间预测编码复杂度最大的视频帧，则确定所述最大视频帧的前一帧为场景变化帧。
其中，每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度的计算公式如下：
其中SADraito(i)表示第i帧的相对帧间预测编码复杂度，i表示当前帧在图像组GOP中的数目，N表示预设GOP中帧的数量，SAD(i)表示第i帧的SAD值，SADdiff(i)表示第i帧的SAD值与第i帧的前一视频帧的SAD值的差值。
其中，第二处理子模块包括：
第四计算单元，用于计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
第五计算单元，根据每一视频帧的SAD值，计算所述视频数据中的每一视频帧的SAD值和当前所在GOP已编码帧的SAD的平均值的比值；
确定单元，用于确定所述比值大于预设阈值对应的视频帧为场景变化帧。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的带云台的视频编码方法是把云台的运动与编码设备的场景检测关联起来，在云台转动时，通知编码设备，编码设备得到云台通知后，检测采集设备停止转动时对应的视频帧，此视频帧定义为场景变化帧，从而提高获得关键帧的准确率，对云台运动时采用可变长GOP模式，为场景变化帧之前的所有视频帧分配较少的编码资源，为后续的场景变化帧留下更多的编码资源，从用户角度，停止转动后的场景是用户更感兴趣的视频，更好的视频质量也能满足用户需求。
附图说明
图1为本发明实施例所述的带云台的视频编码方法流程图；
图2为本发明实施例所述的带云台的视频编码装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例用以解决目前视频编码时场景切换的检测是在对输入信源情况未知的情况下进行时，场景检测不准确，导致图像编码资源不能合理分配，经编码后的视频质量低的问题，本发明实施例提供了一种带云台的视频编码方法，如图1所示，所述视频编码方法包括：
步骤10，接收设置在云台上的采集设备采集到的视频数据，以及，接收用于指示所述云台转动或停止转动的指示消息；
步骤11，根据所述指示消息，确定场景变化检测的方式和GOP模式，并根据当前确定的所述场景变化检测的方式来检测所述视频数据中的场景变化帧；
步骤12，根据确定的所述GOP模式和所述场景变化帧对所述视频数据进行编码。
在本发明的具体实施例中，当系统控制台控制云台转动时，会带动采集设备做相应的运动，由此，采集设备采集的原始视频对应的场景会发生剧烈变化，云台在转动时，接收到的各视频帧之间存在很大的变化，在云台停止转动时，各视频帧之间变化较小，理想的情况是找到云台停止转动的那一帧为场景变化帧，因此，当接收到指示云台转动的指示消息时，则确定场景变化检测的方式为第一场景变化检测方式，并用第一场景变化检测方式对当前接收到的视频数据进行检测，检测出设置在云台上的采集设备停止转动时，对应的视频帧，即得到场景变化帧，当接收到指示云台转动的指示消息时，确定GOP模式为可变长GOP模式，设定场景变化帧为一个新的GOP起始帧，并重新组织GOP长度，对于场景变化帧之前的所有视频帧分配较少的编码资源，同时为场景变化帧为起始帧的GOP分配较多的编码资源，根据分配的编码资源和检测出的场景变化帧对视频数据进行编码。
在本发明的具体实施例中，当云台转动时，选择可变长GOP模式时，对于场景变化帧之前的每个视频帧分配的编码资源可以利用公式Tb(i)＝计算得出，其中，Tb(i)是从编码器缓冲区占用度角度为第i帧分配的编码资源；Cb是当前可用信道带宽；Ft是编码帧率；Tbl(i)是目标缓冲区占用度；Cbl(i)是实际缓冲区占用度；w1为加权系数，取值在0.9到0.6之间,w2是加权系数，取值在0到l之间。同时为场景变化帧为起始帧的GOP分配的资源可以利用公式来确定，其中Ngop是当前GOP包含的帧数，Rpre是上一个GOP对当前GOP的影响，w为加权系数，可以取1到1.2之间的任意值，Rgop表示场景变化帧为起始帧的GOP占用的的编码资源。当然可以理解的是，这里并不限定具体为场景变化帧分配编码资源的多少，可以通过现有技术中其他方法来确定可变长GOP模式时，为场景变化帧分配编码资源的大小。
在本发明的具体实施例中，当接收到指示云台停止转动的指示消息时，则确定场景变化检测的方式为第二场景变化检测方式，并用第二场景变化检测方式对当前接收到的所述视频数据进行检测确定场景变化帧，当接收到指示云台停止转动的指示消息时，确定GOP模式为定长GOP模式，不改变场景变化帧的编码类型，而是通过为场景变化帧分配更多的目标比特或调整场景变化帧的量化参数来改善场景变化对视频质量的影响。
在本发明的上述实施例中，用第一场景变化检测方式检测出设置在云台上的采集设备停止转动时，对应的视频帧包括：
计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
计算所述视频数据中每一视频帧的SAD值与前一视频帧的SAD值的差值；
根据所述差值，计算所述视频数据中每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度；
比较获得所述视频数据相对帧间预测编码复杂度最大的视频帧，则确定所述最大视频帧的前一帧为场景变化帧。
在本发明的具体实施例中，当接收到指示云台转动的消息时，理想的情况是找到云台停止转动的那一帧为场景变化帧，云台转动时，每一视频帧的SAD值与前一视频帧的SAD值差异较大，而云台停止转动后，每一视频帧的SAD值与前一视频帧的SAD值差异较小，同时云台停止转动时对应的视频帧的SAD值与云台停止转动后的第一帧的SAD值差异最大，利用公式SADraito(i)＝计算所述视频数据中每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度，相对帧间预测编码复杂度最大的视频帧的前一帧即为场景变化帧。
在本发明的具体实施例中，其中计算每个视频帧的SAD值的算法可以利用现有算法实现，在这里不做详述。当然可以理解的是，在云台转动时，计算所述视频数据中每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度的公式可以利用本实施例提供的公式的任意变形公式，并不做具体限定。
在本发明的上述实施例中，用第二场景变化检测方式对当前接收到的视频数据进行检测确定场景变化帧包括：
计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
根据每一视频帧的SAD值，计算所述视频数据中的每一视频帧的SAD值和当前所在GOP已编码帧的SAD的平均值的比值；
确定所述比值大于预设阈值对应的视频帧为场景变化帧。
在本发明的具体实施例中，当云台不转动时，首先计算每一视频帧的SAD值，每一视频帧的SAD值体现了相邻两帧之间亮度值变化的剧烈程度，每一视频帧的SAD值越大，说明帧间差异越大，使用帧间预测进行压缩编码的编码复杂度也随之增大。作为两帧之间的绝对差异程度的度量手段之一，不同序列的SAD值大小水平可能相去甚远，难以找到一个统一的场景变化检测门限。因此，为适应运动剧烈程度不同的各种序列，在SAD的基础上进一步定义了当前帧的相对帧间预测编码复杂度，定义为每一视频帧的SAD值和当前所在GOP已编码帧的SAD的平均值的比值，代表了当前GOP中每一视频帧的相对于已编码帧的相对编码复杂度，如果某一视频帧的相对帧间预测编码复杂度大于预设阈值，则认为该视频帧与前几个视频帧场景变化大，检测到场景变化，其中预设阈值可以选2.2到2.7中的任意一个数，预设阈值可以选择2.5为最优值。
本发明实施例还提供了一种带云台的视频编码装置，如图2所示，包括：
接收模块20，用于接收设置在云台上的采集设备采集到的视频数据，以及，接收用于指示所述云台转动或停止转动的指示消息；
处理模块21，用于根据所述指示消息，确定场景变化检测的方式和GOP模式，并根据当前确定的所述场景变化检测的方式来检测所述视频数据中的场景变化帧；
编码模块22，用于根据确定的所述GOP模式和所述场景变化帧对所述视频数据进行编码。
在本发明的上述实施例中，所述处理模块包括：
第一处理子模块，用于当接收模块接收到指示云台转动的指示消息时，确定场景变化检测的方式为第一场景变化检测方式，确定GOP模式为可变长GOP模式，并用第一场景变化检测方式对当前接收到的视频数据进行检测，检测出设置在云台上的采集设备停止转动时，对应的视频帧，得到场景变化帧。
第二处理子模块，用于当接收模块接收到指示云台停止转动的指示消息时，则确定场景变化检测的方式为第二场景变化检测方式，确定GOP模式为定长GOP模式，并用第二场景变化检测方式对当前接收到的所述视频数据进行检测确定场景变化帧。
在本发明的上述实施例中，所述第一处理子模块包括：
第一计算单元，用于计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
第二计算单元，用于计算所述视频数据中每一视频帧的SAD值与前一视频帧的SAD值的差值；
第三计算单元，用于根据所述差值，计算所述视频数据中每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度；
比较单元，用于比较得出所述视频数据相对帧间预测编码复杂度最大的视频帧，则确定所述最大视频帧的前一帧为场景变化帧。
在本发明的上述实施例中，每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度的计算公式如下：
其中SADraito(i)表示第i帧的相对帧间预测编码复杂度，i表示当前帧在图像组GOP中的数目，N表示预设GOP中帧的数量，SAD(i)表示第i帧的SAD值，SADdiff(i)表示第i帧的SAD值与第i帧的前一视频帧的SAD值的差值。
在本发明的上述实施例中，第二处理子模块包括：
第四计算单元，用于计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
第五计算单元，根据每一视频帧的SAD值，计算所述视频数据中的每一视频帧的SAD值和当前所在GOP已编码帧的SAD的平均值的比值；
确定单元，用于确定所述比值大于预设阈值对应的视频帧为场景变化帧。
需要说明的是，该装置是与上述带云台视频编码方法实施例对应的装置，上述方法实施例中所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种带云台的视频编码方法，其特征在于，包括：
接收设置在云台上的采集设备采集到的视频数据，以及，接收用于指示所述云台转动或停止转动的指示消息；
根据所述指示消息，确定场景变化检测的方式和GOP模式，并根据当前确定的所述场景变化检测的方式来检测所述视频数据中的场景变化帧；
根据确定的所述GOP模式和所述场景变化帧对所述视频数据进行编码；
确定场景变化检测的方式和图像组GOP模式，并根据当前确定的所述场景变化检测的方式来检测所述视频数据中的场景变化帧包括：
当接收到指示云台转动的指示消息时，确定场景变化检测的方式为第一场景变化检测方式以及确定GOP模式为可变长GOP模式，并用第一场景变化检测方式对当前接收到的视频数据进行检测，将设置在云台上的采集设备停止转动时检测出的视频帧确定为场景变化帧；
当接收到指示云台停止转动的指示消息时，确定场景变化检测的方式为第二场景变化检测方式以及确定GOP模式为定长GOP模式，并用第二场景变化检测方式对当前接收到的所述视频数据进行检测，确定场景变化帧。
2.根据权利要求1所述的视频编码方法，其特征在于，用第一场景变化检测方式检测出设置在云台上的采集设备停止转动时，对应的视频帧包括：
计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
计算所述视频数据中每一视频帧的SAD值与前一视频帧的SAD值的差值；
根据所述差值，计算所述视频数据中每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度；
比较获得所述视频数据相对帧间预测编码复杂度最大的视频帧，则确定所述最大视频帧的前一帧为场景变化帧。
3.根据权利要求2所述的视频编码方法，其特征在于，每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度的计算公式如下：
其中SADraito(i)表示第i帧的相对帧间预测编码复杂度，i表示当前帧在图像组GOP中的数目，N表示预设GOP中帧的数量，SAD(i)表示第i帧的SAD值，SADdiff(i)表示第i帧的SAD值与第i帧的前一视频帧的SAD值的差值。
4.根据权利要求1所述的视频编码方法，其特征在于，用第二场景变化检测方式对当前接收到的视频数据进行检测确定场景变化帧包括：
计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
根据每一视频帧的SAD值，计算所述视频数据中的每一视频帧的SAD值和当前所在GOP已编码帧的SAD的平均值的比值；
确定所述比值大于预设阈值对应的视频帧为场景变化帧。
5.一种带云台的视频编码装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收设置在云台上的采集设备采集到的视频数据，以及，接收用于指示所述云台转动或停止转动的指示消息；
处理模块，用于根据所述指示消息，确定场景变化检测的方式和GOP模式，并根据当前确定的所述场景变化检测的方式来检测所述视频数据中的场景变化帧；
编码模块，用于根据确定的所述GOP模式和所述场景变化帧对所述视频数据进行编码；
所述处理模块包括：
第一处理子模块，用于当接收模块接收到指示云台转动的指示消息时，确定场景变化检测的方式为第一场景变化检测方式以及确定GOP模式为可变长GOP模式，并用第一场景变化检测方式对当前接收到的视频数据进行检测，将设置在云台上的采集设备停止转动时，检测出的视频帧，确定为场景变化帧；
第二处理子模块，用于当接收模块接收到指示云台停止转动的指示消息时，确定场景变化检测的方式为第二场景变化检测方式以及确定GOP模式为定长GOP模式，并用第二场景变化检测方式对当前接收到的所述视频数据进行检测，确定场景变化帧。
6.根据权利要求5所述的视频编码装置，其特征在于，所述第一处理子模块包括：
第一计算单元，用于计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
第二计算单元，用于计算所述视频数据中每一视频帧的SAD值与前一视频帧的SAD值的差值；
第三计算单元，用于根据所述差值，计算所述视频数据中每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度；
比较单元，用于比较得出所述视频数据相对帧间预测编码复杂度最大的视频帧，则确定所述最大视频帧的前一帧为场景变化帧。
7.根据权利要求6所述的视频编码装置，其特征在于，每一视频帧的相对帧间预测编码复杂度的计算公式如下：
其中SADraito(i)表示第i帧的相对帧间预测编码复杂度，i表示当前帧在图像组GOP中的数目，N表示预设GOP中帧的数量，SAD(i)表示第i帧的SAD值，SADdiff(i)表示第i帧的SAD值与第i帧的前一视频帧的SAD值的差值。
8.根据权利要求5所述的视频编码装置，其特征在于，第二处理子模块包括：
第四计算单元，用于计算当前接收到的视频数据中每一视频帧的SAD值；
第五计算单元，根据每一视频帧的SAD值，计算所述视频数据中的每一视频帧的SAD值和当前所在GOP已编码帧的SAD的平均值的比值；
确定单元，用于确定所述比值大于预设阈值对应的视频帧为场景变化帧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |