CN106791837B - 视频编码的前驱分析方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了视频编码的前驱分析方法和装置，通过获取原始视频图像；将原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；将第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值；将原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；对第二视频图像进行帧复杂度分析，从而在稍微降低视频编码前驱分析质量的情况下，降低计算量，提高编码速度。

Description

视频编码的前驱分析方法和装置

技术领域

本发明涉及视频技术领域，尤其是涉及视频编码的前驱分析方法和装置。

背景技术

目前，视频编码器是通过前驱分析方法来提高视频编码效率，前驱分析方法是指在视频编码时，“向前”对若干帧图像进行的分析和处理，主要是通过1/2均值下采样、自适应量化参数调整等。

但是，随着人们对高质量视频的需求越来越高，视频的分辨率也越来越高，越来越多的视频内容都是以高清(分辨率1920x1080)、甚至4K(分辨率3840x2160或者4096x2160)的分辨率进行采集、处理和传输的。更高的分辨率意味着更大的计算量，这样使得即便在1/2下采样后，分析速率仍然成为了限制视频编码器编码速率的瓶颈。因此，迫切需要提高分析速度，通常采用并行的方法来达到提速的目的。

采用并行的方法，一方面，这是一种利用更多计算资源换取时间的方法，实质上并没有降低计算量，如果在图像分辨率更大，例如8K，这种方法不一定能够达到实时，即便其达到实时处理的要求了，那么其对计算资源的消耗也是巨大的。另一方面，并行计算方法使得算法变得复杂，实现起来更加困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供视频编码的前驱分析方法和装置，在没有降低视频编码前驱分析质量的情况下，降低计算量，提高编码速度。

第一方面，本发明实施例提供了视频编码的前驱分析方法，所述方法包括：

获取原始视频图像；

将所述原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；

将所述第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值；

将所述原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；

对所述第二视频图像进行帧复杂度分析。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一视频图像包括多个块，所述将所述第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值包括：

获取每个所述块的标准差；

将每个所述块的标准差根据经验公式进行计算，从而得到每个所述块的量化参数调整值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述将所述原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像包括：

将所述原始视频图像的四个像素点求平均，得到所述第一视频图像的像素点。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，将所述原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像包括：

根据所述原始视频图像中待计算的像素矩阵与系数矩阵的点积，得到所述第二视频图像的像素点。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述对所述第二视频图像进行帧复杂度分析包括：

计算所述第二视频图像中的一帧图像的所有块的SATD值；

对所述所有块的SATD值求和，从而确定所述一帧图像的复杂度。

第二方面，本发明实施例还提供视频编码的前驱分析装置，所述装置包括：

获取单元，用于获取原始视频图像；

第一下采样单元，用于将所述原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；

调整单元，用于将所述第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值；

第二下采样单元，用于将所述原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；

分析单元，用于对所述第二视频图像进行帧复杂度分析。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一视频图像包括多个块，所述调整单元包括：

获取每个所述块的标准差；

将每个所述块的标准差根据经验公式进行计算，从而得到每个所述块的量化参数调整值。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一下采样单元包括：

将所述原始视频图像的四个像素点求平均，得到所述第一视频图像的像素点。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第二下采样单元包括：

根据所述原始视频图像中待计算的像素矩阵与系数矩阵的点积，得到所述第二视频图像的像素点。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述分析单元包括：

计算所述第二视频图像中的一帧图像的所有块的SATD值；

对所述所有块的SATD值求和，从而确定所述一帧图像的复杂度。

本发明实施例提供了视频编码的前驱分析方法和装置，通过获取原始视频图像，将原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；将第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值；将原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；对第二视频图像进行帧复杂度分析，从而在没有降低视频编码前驱分析质量的情况下，降低计算量，提高编码速度。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

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

图1为本发明实施例一提供的视频编码的前驱分析方法流程图；

图2为本发明实施例一提供的第一下采样过程示意图；

图3为本发明实施例一提供的第二下采样过程示意图；

图4为本发明实施例二提供的视频编码的前驱分析装置示意图。

图标：

10-获取单元；20-第一下采样单元；30-调整单元；40-第二下采样单元；50-分析单元。

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，下面将结合附图对本发明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做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。

为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例一提供的视频编码的前驱分析方法流程图。

参照图1，该方法包括以下步骤：

步骤S101，获取原始视频图像；

步骤S102，将所述原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；

这里，第一下采样为1/2下采样，以帧为单位读取原始视频图像，对每一帧图像在水平和垂直方向上进行1/2下采样，得到第一视频图像。

步骤S103，将第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值；

这里，在原始方法中，自适应量化参数调整是在原始分辨率上进行的，而在第一视频图像中，自适应量化参数调整是在1/2分辨率上进行的，其数据量变为原来的1/4。

步骤S104，将原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；

这里，第二下采样为1/4下采样，通过将原始视频图像进行1/4下采样，得到第二视频图像。

步骤S105，对第二视频图像进行帧复杂度分析。

这里，帧复杂度分析是在1/4分辨率上进行的，其数据量也变为原来的1/4。

进一步的，所述第一视频图像包括多个块，所述将所述第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值包括：

获取每个所述块的标准差；

将每个所述块的标准差根据经验公式进行计算，从而得到每个所述块的量化参数调整值。

具体地，对于一幅图像来说，编码时有一个原始的量化参数QP，用来对整幅图像做量化。由于人眼对图像中平缓区域的变化更为敏感，因此我们希望在平缓区域尽量编码质量好一点，即量化参数设置的小一点；在复杂的区域可以编的稍差一点，即量化参数设置的大一点。

将图像分成多个16x16的块之后，计算一下每个块的标准差，这个标准差即所谓的交流能量。

将每个块的标准差根据经验公式进行计算，从而得到每个块的量化参数调整值，这个量化参数调整值就是在整幅图像QP的基础上做一个偏移。其中，对于一个720x576的原始视频图像，将图像进行1/2下采样后，变成360x288的第一视频图像，为了继续使用原来的经验值，所以也用16x16的块计算，那么一共23x18个块。这样做的好处是：经验值不需要再调试；计算量可以减少到原来的1/4。

进一步的，所述将所述原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像包括：

将所述原始视频图像的四个像素点求平均，得到所述第一视频图像的像素点。

这里，第一下采样过程具体可参照图2，第一视频图像中的点q(x,y)是由原视频图像中的四点求均值得到，由公式(1)可知：

其中，令x＝y＝0时，对P(0,0)、P(1,0)、P(0,1)和P(1,1)的和求平均，得到Q(0,0)。

进一步的，将所述原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像包括：

根据原始视频图像中待计算的像素矩阵与系数矩阵的点积，得到第二视频图像的像素点。

这里，对于原始视频图像中一个4x4大小的块P来说，其第二下采样得到第二视频图像中一个点q，q是原始视频图像中待计算的4x4像素矩阵与系数矩阵的点积，具体可参照图3，第二视频图像的像素点由公式(2)可知：

q＝Ω·P (2)

其中，P为原始视频图像中待计算的像素矩阵，q为第二视频图像的像素点，Ω为加权因子。

需要说明的是，4x4加权因子在中间拥有较高的权值，在边界上的权值相对较小，这样使得第二视频图像的像素点更多地保留了对应位置附近位置像素的信息。

进一步的，所述对所述第二视频图像进行帧复杂度分析包括：

计算第二视频图像中的一帧图像的所有块的SATD值；

对所有块的SATD值求和，从而确定一帧图像的复杂度。

这里，帧复杂度分析，是对一个视频序列，每一帧和每一帧的复杂度不一样，那么为了保证码率恒定，需要根据每一帧的复杂度来对该帧的量化系数进行调整。

帧复杂度是用所有块的SATD和来表示的。例如，对于一个判定为I帧的某一个8x8的块，对其预测值与实际值求一个SATD，然后对于这一帧中所有块都求一个SATD之后，相加即得到本帧的的一个复杂度。SATD值越小代表编码与预测越接近，证明我们的选择越好。

其中，SATD值可看作简单的时频变换，其值在一定程度上可以反映帧复杂度的大小，进而可以近似表示生成码流的大小。

本发明实施例提供了视频编码的前驱分析方法，通过获取原始视频图像，将原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；将第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值；将原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；对第二视频图像进行帧复杂度分析，从而在没有降低视频编码前驱分析质量的情况下，降低计算量，提高编码速度。

实施例二：

图4为本发明实施例二提供的视频编码的前驱分析装置示意图。

参照图4，获取单元10，用于获取原始视频图像；

第一下采样单元20，用于将所述原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；

调整单元30，用于将所述第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值；

第二下采样单元40，用于将所述原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；

分析单元50，用于对所述第二视频图像进行帧复杂度分析。

进一步的，所述第一视频图像包括多个块，所述调整单元30包括：

获取每个所述块的标准差；

将每个所述块的标准差根据经验公式进行计算，从而得到每个所述块的量化参数调整值。

进一步的，所述第一下采样单元20包括：

将所述原始视频图像的四个像素点求平均，得到所述第一视频图像的像素点。

进一步的，所述第二下采样单元40包括：

根据所述原始视频图像中待计算的像素矩阵与系数矩阵的点积，得到所述第二视频图像的像素点。

进一步的，所述分析单元50包括：

计算所述第二视频图像中的一帧图像的所有块的SATD值；

对所述所有块的SATD值求和，从而确定所述一帧图像的复杂度。

本发明实施例提供了视频编码的前驱分析装置，通过获取原始视频图像，将原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；将第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值；将原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；对第二视频图像进行帧复杂度分析，从而在没有降低视频编码前驱分析质量的情况下，降低计算量，提高编码速度。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系数和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种视频编码的前驱分析方法，其特征在于，所述方法包括：

获取原始视频图像；

将所述原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；其中，所述第一下采样为1/2下采样，以帧为单位读取所述原始视频图像，对每一帧图像在水平和垂直方向上进行所述1/2下采样，得到所述第一视频图像，将所述原始视频图像的四个像素点求平均，得到所述第一视频图像的像素点；

将所述第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值，其中，所述自适应量化参数调整是在1/2分辨率上进行，所述第一视频图像的数据量变为原来的1/4；

将所述原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；其中，所述第二下采样为1/4下采样，通过将所述原始视频图像进行所述1/4下采样，得到所述第二视频图像；

对所述第二视频图像进行帧复杂度分析，其中，所述帧复杂度分析是在1/4分辨率上进行的，所述第二视频图像的数据量变为原来的1/4，计算所述第二视频图像中的一帧图像的所有块的SATD值，对所述所有块的SATD值求和，从而确定所述一帧图像的复杂度。

2.根据权利要求1所述的视频编码的前驱分析方法，其特征在于，所述第一视频图像包括多个块，所述将所述第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值包括：

获取每个所述块的标准差；

将每个所述块的标准差根据经验公式进行计算，从而得到每个所述块的量化参数调整值。

3.根据权利要求1所述的视频编码的前驱分析方法，其特征在于，将所述原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像包括：

根据所述原始视频图像中待计算的像素矩阵与系数矩阵的点积，得到所述第二视频图像的像素点。

4.一种视频编码的前驱分析装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取原始视频图像；

第一下采样单元，用于将所述原始视频图像进行第一下采样得到第一视频图像；其中，所述第一下采样为1/2下采样，以帧为单位读取所述原始视频图像，对每一帧图像在水平和垂直方向上进行所述1/2下采样，得到所述第一视频图像，将所述原始视频图像的四个像素点求平均，得到所述第一视频图像的像素点；

调整单元，用于将所述第一视频图像进行自适应量化参数调整，得到每个块的量化参数调整值，其中，所述自适应量化参数调整是在1/2分辨率上进行的，所述第一视频图像的数据量变为原来的1/4；

第二下采样单元，用于将所述原始视频图像进行第二下采样，得到第二视频图像；其中，所述第二下采样为1/4下采样，通过将所述原始视频图像进行所述1/4下采样，得到所述第二视频图像；

分析单元，用于对所述第二视频图像进行帧复杂度分析，其中，所述帧复杂度分析是在1/4分辨率上进行的，所述第二视频图像的数据量变为原来的1/4，计算所述第二视频图像中的一帧图像的所有块的SATD值，对所述所有块的SATD值求和，从而确定所述一帧图像的复杂度。

5.根据权利要求4所述的视频编码的前驱分析装置，其特征在于，所述第一视频图像包括多个块，所述调整单元包括：

获取每个所述块的标准差；

将每个所述块的标准差根据经验公式进行计算，从而得到每个所述块的量化参数调整值。

6.根据权利要求4所述的视频编码的前驱分析装置，其特征在于，所述第二下采样单元包括：

根据所述原始视频图像中待计算的像素矩阵与系数矩阵的点积，得到所述第二视频图像的像素点。