CN107820087B - 根据移动侦测结果动态调节码率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，控制分为2个部分，一个部分是编码qp值的控制，另一个部分是编码比特率的控制；编码qp值的控制原理：由视频图像处理算法，把一帧图像输出N个图像复杂度不相等的区域模块，依据输出的每个区域的图像复杂度和区域坐标，来单独控制编码的动态qp值；每个区域的qp值是能够动态调节的；编码比特率控制原理：根据现实场景不同，分为以下3个场景：场景a：静止条件下，图像复杂度均匀；场景b：静止条件下，图像复杂度不均匀；场景c：动态条件下，图像复杂度不均匀；根据场景不同，分别对比特率做出相应的调节。本发明能够保证图像质量、控制码流大小。

Description

根据移动侦测结果动态调节码率的方法
技术领域
本发明涉及一种根据移动侦测结果动态调节码率的方法。
背景技术
目前的H.264编码格式确定QP值后，只能根据预设的比特率限制编码数据大小。如果预设比特率较大，编码器虽然能够降低部分码率，但在保证图像质量的情况下，仍然有降低码率的空间；如果预设波特率较小，则无法保证动态环境的图像质量。所以，在一定的宽带和存储条件下，为了能够降低网络传输视频的压力和减少存储空间，我们开发了一种基于移动侦测结果，在保证图像质量的前提下，来动态调节视频码率的方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、使用方便的根据移动侦测结果动态调节码率的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，其特征在于：为完全保证图像质量和码率的关系，控制分为2个部分，一个部分是编码qp值的控制，另一个部分是编码比特率的控制，两部分最终共同调节编码码率；
编码qp值的控制原理：由视频图像处理算法，把一帧图像输出N个图像复杂度不相等的区域模块，依据输出的每个区域的图像复杂度和区域坐标，计算出qp值的最小值和最大值，来单独控制编码的动态qp值；某个区域场景变动时，其qp值能够动态调节，最小值≤qp值≤最大值；
编码比特率控制原理：根据现实场景不同，分为以下3个场景：
场景a：静止条件下，图像复杂度均匀；
场景b：静止条件下，图像复杂度不均匀；
场景c：动态条件下，图像复杂度不均匀；
根据场景不同，分别对比特率做出相应的调节。
编码qp值的控制中，视频图像处理算法，是指于海思IVE模块，即IntelligentVideo Engine，是海思媒体处理芯片智能分析系统中的硬件加速模块。
编码qp值的控制中，把一帧图像分成N个区域模块，1≤N≤8。
编码比特率控制中，在相对静止的条件下，图像复杂度均匀时，比特率设置成最小值1M，以保证码流大小；当移动侦测检测到有移动的状态时，码率能够达到的最大值为默认值3M，及时保证图像质量。
编码比特率控制中，移动侦测，即运动侦测(MD)，是基于海思媒体处理芯片视频侦测分析(VDA)通过检测视频的亮度变化，得出视频侦测分析结果。
根据海思IVE模块处理，输出当前场景为场景a，认为图像复杂度相似，不用输出每帧N个区域，但是需要输出一帧图像的图像复杂度系数X，系数取值为0-100，值越大，复杂度越大，根据输出系数值计算出当前帧需要使用的qp值，最小qp值公式：minQP＝30-X/20，最大qp值公式：maxQP＝50-X/25，场景变动时，qp值动态可调，最小值≤qp值≤最大值；同时把比特率设置成1024K大小，以限制码流大小。此时区域坐标值不用考虑，相当于输出了一个区域，这一个区域是这一帧图像。
根据海思IVE模块处理，输出当前场景为场景b，一帧内不同区域的图像复杂度差别很大，输出N个图像区域，N取值范围为1-8内的一个整数，区域标号(即区域坐标)为S1、S2、S3……SN，并且复杂度越大，SN越大，SN作为加权值(加权值是1-N范围的整数)，相邻的加权值大的区域如果与加权值小的区域有重合的地方，在重合地方，加权值大的区域的qp值会覆盖掉加权值小的区域的qp值；并且每个区域分别输出图像的平均复杂度系数XS，系数取值范围为0-100，值越大，复杂度越大，根据输出系数值计算当前区域的需要设置的qp值，最小qp值公式：minQP＝30-XS/20，最大qp值公式：maxQP＝50-XS/25，场景变动时，qp值动态可调，最小值≤qp值≤最大值；根据系数值计算当前比特率值，控制码流大小；XN为每个区域的复杂度。静止时比特率最小值为1M。
根据海思IVE模块处理，输出当前场景为场景c，一帧内不同区域的图像复杂度差别很大，输出N个图像区域，N取值范围为1-8内的一个整数，并且复杂度越大，区域标号(即区域坐标)为S1、S2、S3……SN，SN越大，SN作为加权值(加权值是1-N范围的整数)，相邻的加权值大的区域如果与加权值小的区域有重合的地方，在重合地方，加权值大的区域的qp值会覆盖掉加权值小的区域的qp值；并且每个区域分别输出图像的平均复杂度系数XS，系数取值为0-100，值越大，复杂度越大，根据输出系数值计算当前区域的需要设置的qp值，最小qp值公式：minQP＝28-XS/20，最大qp值公式：maxQP＝52-XS/25，场景变动时，qp值动态可调，最小值≤qp值≤最大值；根据系数值计算当前比特率值，
Figure GDA0002247592750000032
控制码流大小；XN为每个区域的复杂度。动态时比特率最大值为3M。
海思VPSS(Video Process Sub-System)视频处理子系统,支持对一幅输入图像进行统一预处理，如去噪、去隔行等，然后再对各通道分别进行缩放、锐化等处理，最后输出多种不同分辨率的图像。
本发明是基于海思VBR(Variable Bit Rate)可变比特率的方式编码，即允许在码率统计时间内编码码率波动，从而保证编码图像质量平稳。
本发明的有益效果是，结构简单、使用方便，网络传输彩色视频时，在一定的宽带和存储条件下，降低网络传输压力和减少存储空间，保证图像质量，来动态调节视频码率，控制码流大小。
附图说明
图1、2、3依次为场景a、b、c控制原理示意图。图4、5、6依次为场景a、b、c的视频一帧图像，本发明针对的是彩色图像。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。
本发明的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，为完全保证图像质量和码率的关系，控制分为2个部分，一个部分是编码qp值的控制，另一个部分是编码比特率的控制，两部分最终共同调节编码码率。
编码qp值的控制原理：把一帧图像分成N个roi区域(感兴趣区域)，每个区域的qp值是可以动态调节的，调节的方式是：依赖于海思IVE模块(IVE(Intelligent VideoEngine)是海思媒体处理芯片智能分析系统中的硬件加速模块)，把一帧图像输出N个图像复杂度不相等的区域模块，依据输出的每个区域的图像复杂度和区域坐标，计算出qp值的最小值和最大值，来单独控制编码的动态qp值；某个区域场景变动时，其qp值能够动态调节，最小值≤qp值≤最大值。
编码比特率控制原理：根据现实场景不同，分为以下3个场景：
场景a：静止条件下，图像复杂度均匀。
场景b：静止条件下，图像复杂度不均匀。
场景c：动态条件下，图像复杂度不均匀。
根据场景不同，分别对比特率做出相应的调节。
编码qp值的控制中，把一帧图像分成N个区域模块，1≤N≤8。
在相对静止的条件下，不会触发移动侦测(运动侦测(MD)，是基于海思媒体处理芯片视频侦测分析(VDA)通过检测视频的亮度变化，得出视频侦测分析结果)，图像复杂度均匀时，可以把比特率设置成最小值1M大小，以保证码流大小。当移动侦测检测到有移动的状态时，码率可以提高到的最大值为默认值3M大小，能够及时保证图像质量。
见图1，根据海思IVE模块处理，输出当前场景为场景a，可认为图像复杂度相似，可以不用输出每帧N个区域，但是需要输出一帧图像的图像复杂度系数X，系数取值为0-100，值越大，复杂度越大，根据输出系数值计算出当前帧需要使用的qp值，最小qp值公式：minQP＝30-X/20，最大qp值公式：maxQP＝50-X/25，场景变动时，qp值动态可调，最小值≤qp值≤最大值；同时把比特率设置成1024K大小，以限制码流大小。
如图4可判定为场景a，图像色彩比较单一，复杂度均匀，输出整张图片的图像复杂度系数X＝80，计算当前帧最小qp＝30-80/20＝26,最大qp＝50-80/25＝46.8，取整数为46(后面计算结果都为取整后的数据)，比特率设置为1024K。
见图2，根据海思IVE模块处理，输出当前场景为场景b，一帧内不同区域的图像复杂度差别很大，输出N个图像区域(N取值1-8内的一个整数)，区域标号为S1、S2、S3……SN，并且复杂度越大，SN越大，SN作为加权值(加权值是1-N范围的整数)，相邻的加权值大的区域如果与加权值小的区域有重合的地方，在重合部分，加权值大的区域的qp值会覆盖掉加权值小的区域的qp值；并且每个区域分别输出图像的平均复杂度系数XS，系数取值为0-100，值越大，复杂度越大，根据输出系数值计算当前区域的需要设置的qp值，由于移动侦测功能并没有被触发，使用下面的参数计算，最小qp值公式：minQP＝30-XS/20，最大qp值公式：maxQP＝50-XS/25，场景变动时，qp值动态可调，最小值≤qp值≤最大值；根据系数值计算当前比特率值，
Figure GDA0002247592750000051
控制码流大小；XN为每个区域的复杂度。
如图5可判定为场景b，图像复杂度差别很大，如图输出了5个区域：
标号1的区域复杂度为20，可计算出最小qp为29，最大qp取整数为50；
标号2的区域复杂度为32，计算最小qp为28，最大qp为48；
标号3的区域复杂度为44，计算最小qp为27，最大qp为48；
标号4的区域复杂度为70，计算最小qp为26，最大qp为47；
标号5的区域复杂度为95，计算最小qp为25，最大qp为46；
最后计算当前比特率：1024+5.16*(20+32+44+70+95)/5＝1293(取整)；整个视频基本处于静止状态，以上数据将不再进行变动。
见图3，根据海思IVE模块处理，输出当前场景为场景c，一帧内不同区域的图像复杂度差别很大，输出N个图像区域(N取值1-8内的一个整数)，区域标号为S1、S2、S3……SN，并且复杂度越大，SN越大，SN作为加权值(加权值是1-N范围的整数)，相邻的加权值大的区域如果与加权值小的区域有重合的地方，在重合部分，加权值大的区域的qp值会覆盖掉加权值小的区域的qp值；并且每个区域分别输出图像的平均复杂度系数XS，系数取值为0-100，值越大，复杂度越大，根据输出系数值计算当前区域的需要设置的qp值，移动侦测功能被触发，使用下面的参数计算，最小qp值公式：minQP＝28-XS/20，最大qp值公式：maxQP＝52-XS/25，场景变动时，qp值动态可调，最小值≤qp值≤最大值；根据系数值计算当前比特率值，
Figure GDA0002247592750000061
控制码流大小；XN为每个区域的复杂度。
如图6可判定为场景c，图像复杂度差别很大,并且是运动场景，如图输出了4个区域：
标号1的区域复杂度为10，可计算出最小qp为27，最大qp取整数为51；
标号2的区域复杂度为34，计算最小qp为26，最大qp为50；
标号3的区域复杂度为56，计算最小qp为25，最大qp为49；
标号4的区域复杂度为77，计算最小qp为24，最大qp为48；
最后计算当前比特率：2048+10.24*(10+34+56+77)/4＝2501(取整)；场景为动态场景，以上数据会随着场景变化而变化。

Claims (8)

1.一种根据移动侦测结果动态调节码率的方法，其特征在于：
为完全保证图像质量和码率的关系，控制分为2个部分，一个部分是编码qp值的控制，另一个部分是编码比特率的控制，两部分最终共同调节编码码率；
编码qp值的控制原理：由视频图像处理算法，把一帧图像输出N个图像复杂度不相等的区域模块，依据输出的每个区域的图像复杂度和区域坐标，计算出qp值的最小值和最大值，来单独控制编码的动态qp值；某个区域场景变动时，其qp值能够动态调节，最小值≤qp值≤最大值；
编码比特率控制原理：根据现实场景不同，分为以下3个场景：
场景a：静止条件下，图像复杂度均匀；
场景b：静止条件下，图像复杂度不均匀；
场景c：动态条件下，图像复杂度不均匀；
根据场景不同，分别对比特率做出相应的调节；
（1）输出当前场景为场景a，认为图像复杂度相似，不用输出每帧N个区域，但是需要输出一帧图像的图像复杂度系数X，根据输出系数值计算出当前帧需要使用的qp值，最小qp值公式：minQP=30-X/20，最大qp值公式：maxQP=50-X/25；场景变动时，qp值动态可调，最小值≤qp值≤最大值；同时把比特率设置成1024K大小，以限制码流大小；
（2）输出当前场景为场景b，一帧内不同区域的图像复杂度差别很大，输出N个图像区域，相邻的加权值大的区域如果与加权值小的区域有重合的地方，在重合地方，加权值大的区域的qp值会覆盖掉加权值小的区域的qp值；并且每个区域分别输出图像的平均复杂度系数XS，根据输出系数值计算当前区域的需要设置的qp值，最小qp值公式：minQP=30-XS/20，最大qp值公式：maxQP=50- XS/25；场景变动时，qp值动态可调，最小值≤qp值≤最大值；根据系数值计算当前比特率值，bit=1024+5.16*（
Figure 220924DEST_PATH_IMAGE001
）/N，控制码流大小；XN为每个区域的复杂度；
（3）输出当前场景为场景c，一帧内不同区域的图像复杂度差别很大，输出N个图像区域，相邻的加权值大的区域如果与加权值小的区域有重合的地方，在重合地方，加权值大的区域的qp值会覆盖掉加权值小的区域的qp值；并且每个区域分别输出图像的平均复杂度系数XS，根据输出系数值计算当前区域的需要设置的qp值，最小qp值公式：minQP=28-XS/20，最大qp值公式：maxQP=52-XS/25；场景变动时，qp值动态可调，最小值≤qp值≤最大值；根据系数值计算当前比特率值，bit=2048+10.24*（
Figure 197714DEST_PATH_IMAGE001
）/N，控制码流大小；XN为每个区域的复杂度。
2.根据权利要求1所述的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，其特征在于：编码qp值的控制中，视频图像处理算法，是基于海思IVE模块，即Intelligent Video Engine，是海思媒体处理芯片智能分析系统中的硬件加速模块。
3.根据权利要求1或2所述的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，其特征在于：编码qp值的控制中，把一帧图像分成N个区域模块， 1≤N≤8。
4.根据权利要求1或2所述的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，其特征在于：编码比特率控制中，在相对静止的条件下，图像复杂度均匀时，比特率设置成最小值1M，以保证码流大小；当移动侦测检测到有移动的状态时，码率能够达到的最大值为默认值3M，及时保证图像质量。
5.根据权利要求4所述的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，其特征在于：编码比特率控制中，移动侦测，即运动侦测（MD），是基于海思媒体处理芯片视频侦测分析（VDA）通过检测视频的亮度变化，得出视频侦测分析结果。
6.根据权利要求1或2所述的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，其特征在于：输出当前场景为场景a时，一帧图像的图像复杂度系数X，系数取值为0-100，值越大，复杂度越大。
7.根据权利要求1或2所述的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，其特征在于：输出当前场景为场景b时， N个图像区域，N取值1-8内的一个整数，区域标号为S1、S2、S3……SN，并且复杂度越大，SN越大，SN作为加权值，加权值是1-N范围的整数；图像的平均复杂度系数XS，系数取值为0-100，值越大，复杂度越大。
8.根据权利要求1或2所述的根据移动侦测结果动态调节码率的方法，其特征在于：输出当前场景为场景c时， N个图像区域，N取值1-8内的一个整数，区域标号为S1、S2、S3……SN，并且复杂度越大，SN越大，SN作为加权值，加权值是1-N范围的整数；图像的平均复杂度系数XS，系数取值为0-100，值越大，复杂度越大。
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