CN107124610A - 一种视频编码方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视频编码方法及装置，所述方法包括：针对待编码的当前帧，如果所述当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值；判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值；如果是，将所述当前帧编码为I帧。由于在本发明中针对当前帧为虚拟I帧时，计算得到的所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值大于预先设定的差值阈值，则可以认为场景发生变化，将当前帧编码为一个I帧，从而保证了当场景发生变化时，画面质量良好且码率不会明显增大。

Description

一种视频编码方法及装置
技术领域
本发明涉及视频编码领域，尤其涉及一种视频编码方法及装置。
背景技术
H.264是继MPEG(Moving Pictures Expert Group，动态图像专家组)4之后的新一代数字视频压缩格式，能够在相同的带宽下提供更好的图像质量，在同等图像质量下提供更低的码率。对于相同的图像，采用H.264技术压缩后的数据量只有采用MPEG2技术压缩后的数据量的1/8，采用MPEG4技术压缩后的数据量的1/3，因此被广泛地应用于视频监控领域。随着用户需求的增长，降低码率成为视频编码的重心。
现有技术中，通常是使用Smart(智能)264编码技术来降低码率，Smart264编码技术简单来说就是增大GOP(Group Of Pictures，画面组)的H.264技术，也就是增大I帧间隔。GOP是一个I帧(参考帧)的周期，通常为帧率的2倍左右，而Smart264则是将I帧间隔也就是GOP从原本帧率的2倍增大到原本帧率的30～40倍，那么I帧的数量就会有效的减少，I帧所占的数据的信息量就会较少，从而达到降低码率的目的。图1A为现有技术提供的一种编码帧序列图，在使用Smart264编码技术时，预先设定一部分P帧的参考帧只为I帧，则参考帧只为I帧的这部分P帧称为虚拟I帧，如图1A所示的I’对应为虚拟I帧，P对应为P帧，I对应为I帧，在进行编码的过程中，虚拟I帧为仅以I帧为参考帧时，计算该虚拟I帧的运动矢量及与参考帧的运动矢量差值，P帧除最开始以I帧为参考帧，计算该P帧的运动矢量及与参考帧的运动矢量外，其余部分均以虚拟I帧及P帧为参考帧，计算该P帧的运动矢量及与参考帧的运动矢量。
在VBR(Variable Bit Rate，动态比特率)码率控制模式下，当视频画面剧烈运动时，即场景发生变化时，为了保证视频画面质量良好，需要增加每个虚拟I帧的大小，从而导致视频码率明显增大，并且由于虚拟I帧是以场景变化前的I帧为参考帧的，还会导致场景变化后的视频画面质量较差。另外，在实际应用中，尤其是安防监控行业中，通常会采用CBR(Contants Bit Rate，固定比特率)码率控制模式，当视频画面剧烈运动时，即场景发生变化时，CBR码率控制模式下，为了保证码率，会导致场景变化后的视频画面质量较差，即画面出现马赛克。
发明内容
本发明提供一种视频编码方法及装置，用以解决现有技术中存在当视频画面剧烈运动时导致的视频码率明显增大及视频画面质量较差的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种视频编码方法，该方法包括：
针对待编码的当前帧，如果所述当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，其中所述虚拟I帧为仅以I帧为参考帧的P帧；
判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值；
如果是，将所述当前帧编码为I帧。
进一步地，所述计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值包括：
按照预设的划分方式，将所述虚拟I帧及其参考的I帧划分成多个宏块；
计算所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的运动矢量的子差值；
将所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的子差值的和，确定为所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值。
进一步地，如果所述当前帧非虚拟I帧，所述方法还包括：
对所述当前帧进行编码。
进一步地，如果所述差值不大于预先设定的差值阈值，所述方法还包括：
将所述当前帧编码为虚拟I帧。
本发明提供了一种视频编码装置，该装置包括：
计算模块，用于针对待编码的当前帧，如果所述当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值；
判断模块，用于判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值；如果是，触发编码模块；
编码模块，用于将所述当前帧编码为I帧。
进一步地，所述计算模块，具体用于按照预设的划分方式，将所述虚拟I帧及其参考的I帧划分成多个宏块；计算所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的运动矢量的子差值；将所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的子差值的和，确定为所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值。
进一步地，所述编码模块，还用于如果所述当前帧非虚拟I帧，对所述当前帧进行编码。
进一步地，所述编码模块，还用于如果所述差值不大于预先设定的差值阈值，将所述当前帧编码为虚拟I帧。
本发明提供了一种视频编码方法及装置，所述方法包括：针对待编码的当前帧，如果所述当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，其中所述虚拟I帧为仅以I帧为参考帧的P帧；判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值；如果是，将所述当前帧编码为I帧。由于在本发明中针对当前帧为虚拟I帧时，计算得到的所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值大于预先设定的差值阈值，可以认为视频画面剧烈运动，即场景发生变化，则将当前帧编码为一个I帧，从而保证了当视频画面剧烈运动时，视频画面质量良好且视频码率不会明显增大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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1A为现有技术提供的一种编码帧序列图；
图1B为本发明实施例1提供的一种视频编码方法的示意图；
图2为本发明实施例2提供的一种视频编码方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种视频编码装置的结构图。
具体实施方式
为了保证视频画面质量良好且视频码率不会明显增大，本发明实施例提供了一种视频编码方法及装置。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
实施例1：
图1B为本发明实施例提供的一种视频编码方法的示意图，该方法包括以下步骤：
S101：针对待编码的当前帧，如果所述当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，其中所述虚拟I帧为仅以I帧为参考帧的P帧。
本发明实施例提供的视频编码方法应用于图像采集设备，该图像采集设备可以为摄像机、摄影机等能够进行图像采集的设备，图像采集设备能够计算当前帧与其参考帧的运动矢量的差值。
本发明实施例中提供的视频编码方法，是以H.264编码技术为基础的视频编码方法，还可以是以H.265编码技术为基础的视频编码方法。尤其适用于以Smart264编码技术为基础的视频编码方法。
简单来说，Smart264是增大I帧间隔的H.264编码技术，Smart264则是将I帧间隔也就是GOP从原本帧率的2倍增大到原本帧率的30～40倍，没有应用Smart264的H.264编码技术相当于2秒产生一个I帧，而应用Smart264的H.264编码技术相当于20秒产生一个I帧，两个相邻的I帧间的时间间隔很长。所以本发明提供的视频编码方法，尤其适用于以本发明实施例中提供的视频编码方法。
在本发明实施例中，帧类型至少包括：P帧、虚拟I帧及I帧，其中所述虚拟I帧为仅以I帧为参考帧的P帧。
所述图像采集设备确定所述当前帧是否为虚拟I帧的过程属于现有技术，在本发明实施例中对该过程不做赘述。
所述计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值可以是，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧中每个对应像素点的运动矢量的差值。
S102：判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值；如果是，进行S103。
通过判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值，可以判断出采集的视频图像所在的场景是否发生变化，从而进行后续步骤。
所述差值阈值预先保存在图像采集设备中，所述差值阈值可以是用户根据实际需求设置的。
S103：将所述当前帧编码为I帧。
如果所述差值大于预先设定的差值阈值，可以认为视频画面剧烈运动，当前场景发生变化，将所述当前帧编码为I帧，可以保证画面质量良好，并且无论在CBR码率控制模式还是VBR码率控制模式下，都可以保证视频画面的码率不会明显增大。
当图像采集设备尤其是球机运动时会产生视频画面剧烈运动。
所述将所述当前帧编码为I帧可以是图像采集设备包括的主控单元判断所述差值大于所述差值阈值，则向图像采集设备中包括的编码器发送强制产生I帧请求，编码器根据接收到的强制产生I帧请求，将所述当前帧编码为I帧。
下面以一个具体的实施例对本发明实施例进行说明，例如图像采集设备确定待编码的当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值为60，所述图像采集设备预先设定的差值阈值为50，则判断所述差值60大于所述差值阈值50，则将所述当前帧编码为I帧。
由于在本发明中针对当前帧为虚拟I帧时，计算得到的所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，大于预先设定的差值阈值，可以认为视频画面剧烈运动，即场景发生变化，则将当前帧编码为一个I帧，从而保证了当视频画面剧烈运动时，视频画面质量良好且视频码率不会明显增大。
实施例2：
在上述实施例的基础上，本发明实施例中，所述计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值包括：
按照预设的划分方式，将所述虚拟I帧及其参考的I帧划分成多个宏块；
计算所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的运动矢量的子差值；
将所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的子差值的和，确定为所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值。
所述预设的划分方法可以将虚拟I帧及其参考的I帧划分成多个宏块，每个宏块的大小可以相同，也可以不同，但虚拟I帧及其参考的I帧中对应的每宏块的大小是相同的。并且，将虚拟I帧及其参考的I帧划分成多个宏块后，得到的每个宏块的形状可以是规则的，也可以是不规则的。
为了方便计算，在本发明实施例中该预设的划分方式，可以是将虚拟I帧及其参考的I帧划分为多个矩形的宏块。具体的可以是采用4*4的等分划分方式，将虚拟I帧及其参考的I帧等分划分为16个规则的矩形宏块，也可以是8*8的等分划分方式，将虚拟I帧及其参考的I帧等分划分为64个规则的矩形宏块，也可以是64*64的等分划分方式，将虚拟I帧及其参考的I帧等分划分为4096个规则的矩形宏块等。宏块划分得数量越多，每个宏块中包含的像素点越少，所需查找的运动矢量个数越多，计算得到的差值越准确，所以较优的是，采用所述预设的划分方法为64*64的等分划分方式，将所述虚拟I帧及其参考的I帧分别被划分为64*64＝4096个宏块。
计算每个宏块的运动矢量的差值的过程属于现有技术，在本发明实施例中对该过程不做赘述。
将每个宏块的运动矢量的子差值加和，将加和结果作为所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值。
由于在本发明中针对当前帧为虚拟I帧时，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，如果所述差值大于预先设定的差值阈值，可以认为视频画面剧烈运动，即采集的视频画面所在的场景发生变化，则将当前帧编码为一个I帧，从而保证了当视频画面剧烈运动时，视频画面质量良好且视频码率不会明显增大。
实施例3：
在上述各实施例的基础上，本发明实施例中，如果所述差值不大于预先设定的差值阈值，所述方法还包括：
对所述当前帧进行编码。
如果所述差值不大于预先设定的差值阈值，则可以认为视频画面所在的场景未发生变化，对当前帧进行编码，可以保证画面质量良好，所述对当前帧进行编码具体地，将所述当前帧编码为虚拟I帧。
如果所述当前帧非虚拟I帧，所述方法还包括：
对所述当前帧进行编码。
如果所述非虚拟I帧为I帧，则将所述当前帧编码为I帧，如果所述非虚拟I帧为P帧，则将所述当前帧编码为P帧。
由于在本发明中针对当前帧为虚拟I帧时，计算得到的所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，大于预先设定的差值阈值，则可以认为视频画面所在的场景发生变化，将当前帧编码为一个I帧，从而保证了当视频画面所在的场景发生变化时画面质量良好且码率不会明显增大。
图2为本发明实施例提供的一种视频编码方法的流程图，该方法包括：
S201：针对待编码的当前帧，判断所述当前帧是否为虚拟I帧，如果是，进行S202；如果否，进行208。
S202：按照预设的划分方式，将所述虚拟I帧及其参考的I帧划分成多个宏块。
S203：计算所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的运动矢量的子差值。
S204：将所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的子差值的和，确定为所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值。
S205：判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值，如果是，进行S206；如果否，进行S207。
S206：将所述当前帧编码为I帧。
S207：将所述当前帧编码为虚拟I帧。
S208：对所述当前帧进行编码。
由于在本发明中针对当前帧为虚拟I帧时，计算得到的所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，大于预先设定的差值阈值，则可以认为视频画面所在的场景发生变化，将当前帧编码为一个I帧，从而保证了当视频画面剧烈运动时画面质量良好且码率不会明显增大。
图3为本发明实施例提供的一种视频编码装置的结构图，该装置包括：
计算模块31，用于针对待编码的当前帧，如果所述当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值；
判断模块32，用于判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值；如果是，触发编码模块33；
编码模块33，用于将所述当前帧编码为I帧。
所述计算模块31，具体用于按照预设的划分方式，将所述虚拟I帧及其参考的I帧划分成多个宏块；计算所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的运动矢量的子差值；将所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的子差值的和，确定为所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值。
所述编码模块33，还用于如果所述当前帧非虚拟I帧，对所述当前帧进行编码。
所述编码模块33，还用于如果所述差值不大于预先设定的差值阈值，将所述当前帧编码为虚拟I帧。
本发明提供了一种视频编码方法及装置，所述方法包括：针对待编码的当前帧，如果所述当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，其中所述虚拟I帧为仅以I帧为参考帧的P帧；判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值；如果是，将所述当前帧编码为I帧。由于在本发明中针对当前帧为虚拟I帧时，计算得到的所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，大于预先设定的差值阈值，可以认为视频画面剧烈运动，即场景发生变化，则将当前帧编码为一个I帧，从而保证了当视频画面剧烈运动时，视频画面质量良好且视频码率不会明显增大。
对于系统/装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种视频编码方法，其特征在于，该方法包括：
针对待编码的当前帧，如果所述当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值，其中所述虚拟I帧为仅以I帧为参考帧的P帧；
判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值；
如果是，将所述当前帧编码为I帧。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值包括：
按照预设的划分方式，将所述虚拟I帧及其参考的I帧划分成多个宏块；
计算所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的运动矢量的子差值；
将所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的子差值的和，确定为所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述当前帧非虚拟I帧，所述方法还包括：
对所述当前帧进行编码。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述差值不大于预先设定的差值阈值，所述方法还包括：
将所述当前帧编码为虚拟I帧。
5.一种视频编码装置，其特征在于，该装置包括：
计算模块，用于针对待编码的当前帧，如果所述当前帧为虚拟I帧，计算所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值；
判断模块，用于判断所述差值是否大于预先设定的差值阈值；如果是，触发编码模块；
编码模块，用于将所述当前帧编码为I帧。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于按照预设的划分方式，将所述虚拟I帧及其参考的I帧划分成多个宏块；计算所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的运动矢量的子差值；将所述虚拟I帧及其参考的I帧对应的每个宏块的子差值的和，确定为所述虚拟I帧与其参考的I帧的运动矢量的差值。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述编码模块，还用于如果所述当前帧非虚拟I帧，对所述当前帧进行编码。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述编码模块，还用于如果所述差值不大于预先设定的差值阈值，将所述当前帧编码为虚拟I帧。
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