CN108632618B - 用于对视频流进行编码的方法、视频编码器和摄像机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于对视频流进行编码的方法、视频编码器和摄像机。该方法包含接收将被编码的视频流的帧、在帧中执行运动检测以识别稳定区域、以及对帧进行时间滤波以提供时间滤波像素值。针对在帧的稳定区域中的像素，在像素属于帧中的将被帧内编码的像素块的条件下，在对像素进行编码时使用时间滤波像素值。在像素改为属于帧中的将被帧间编码的像素块的条件下，在对像素进行编码时使用在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时所使用的值。

Description

用于对视频流进行编码的方法、视频编码器和摄像机
技术领域
本发明涉及视频编码领域。更具体地，本发明涉及一种用于对视频流进行编码的方法、视频编码器和摄像机。
背景技术
摄像机的使用正变得日益普及。摄像机的一个应用是用于监控。例如，可以布置摄像机网络来监视场景。由摄像机捕捉的视频流通常在被传输到网络中的另一节点(例如服务器或客户端)之前在摄像机中被编码。
视频编码通常受制于在一方面为编码视频流的比特率和另一方面为编码视频的质量之间的折衷。在如上所述的相机系统中，由摄像机捕捉的视频流通常会因噪声而降级。由于对噪声进行编码是昂贵，而且对视频质量没有贡献，因此视频流优选在编码之前进行噪声滤波。由于现代编解码器(例如实现h.264或h.265标准的编解码器)对时间噪声比对空间噪声敏感得多，所以通常在对视频流进行编码之前应用时间噪声滤波器。
当场景中没有移动时，时间噪声滤波在不引入人为因素的情况下对于减少噪音非常有效。例如，考虑在视频流的两个连续帧之间场景中没有移动的情况。在这种情况下，时间噪声是当前帧和前一帧中相同像素之间的唯一差异，并且时间滤波器对于在不引入人为因素的条件下降低噪声是有效的。然而，即使时间噪声在这样的像素中减少，视频流的连续帧之间的像素值仍将存在波动。这些波动以不希望的方式影响输出比特率。特别是，像素值的时间波动影响帧间编码块的编码成本。更详细地，如果像素属于帧中的将被帧间编码的像素块，即，编码依赖于预测来自前一帧的像素中的值，则只要像素值已经从前一帧改变其值，就将存在用于对该像素值进行编码的成本。然而，如果像素值反而相对于前一帧保持不变，则可以通过仅参考前一帧的像素值而无成本地对该像素进行编码。因此有改进的余地。
发明内容
鉴于以上所述，因此本发明的目的是提供一种进一步降低编码视频流的比特率的编码方法。
根据本发明的第一方面，上述目的通过一种对视频流进行编码的方法来实现，该方法包含：
接收将被编码的视频流的帧，
在帧中执行运动检测以识别稳定区域，其中稳定区域是帧中的未检测到运动的区域，
对帧进行时间滤波以便为帧中的每个像素提供时间滤波像素值，
针对在帧的稳定区域中的每个像素：
在像素属于帧中的将被帧内编码的像素块的条件下，在对像素进行编码时使用时间滤波像素值，
在像素属于帧中的将被帧间编码的像素块的条件下，在对像素进行编码时使用在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时所使用的值。
所提出的方法基于以下认识：通过消除在未检测到运动的像素中的由噪声引起的像素值的时间波动，可以减少比特率。具体而言，如果像素属于帧的稳定区域并且该像素属于将被帧间编码的像素块，则在对该像素进行编码时使用在对前一帧中的对应像素进行编码时所使用的值。结果，通过仅参考前一帧的对应像素，可以无成本地或者少成本地对该像素进行帧间编码。因此，只要像素中不存在运动并且只要该像素属于将被帧间编码的块，则编码器所使用的像素值就被“冻结(frozen)”，即保持在恒定级别。恒定级别每当像素属于将被帧内编码的块时被更新，并且对应于那时的时间滤波像素值。以这种方式，帧间编码块将更便宜，原因在于帧之间的时间波动被移除，并且帧内编码块的成本将保持相同。与此同时，图像质量不会受到太大影响。
紧接着的前一帧是指紧接在另一帧之前的帧，即在两帧之间不存在其它帧。在下文中，为了简单起见，术语前一帧和紧接着的前一帧将被互换使用。
时间滤波像素值是指被输入有像素值的时间滤波器的输出值。
如果两个像素具有相同的像素位置，即使在视频流的不同帧中，这两个像素也被认为是对应的。
在对视频帧序列进行编码时，通常根据所使用的编码标准将每个视频帧划分成像素块，例如16×16像素、32×32像素或64×64像素的块，并且逐块对该帧进行编码。这些块被称为h.264/MPEG-4(第四代运动图像压缩标准)AVC(高级视频编码)中的宏块，以及h.265/HEVC(高效率视频编码)中的编码单元。因此，这里使用的帧的像素块通常是指从h.264/MPEG-4AVC中已知的宏块或者从h.265/HEVC中已知的编码单元。
这些块可以被编码为块内块(intra-block)(有时被称为I-块)，或者被编码为块间块(inter-block)(有时被称为P-块或B-块)。如果块是帧内编码的，则像素值仅参照当前帧进行编码，例如通过从相同帧中的相邻块的边缘外推。这与通过执行运动补偿参照参考帧(该参考帧可以对应于视频流中的前一帧)中的像素块进行编码的帧间编码块相反。
该方法可以进一步包含：针对不在帧的稳定区域中的像素，在对像素进行编码时使用时间滤波像素值。因此，作为缺省，在对像素进行编码时使用时间滤波像素值。然而，在像素属于稳定区域的条件下，并且附加地，在像素属于将被帧间编码的块的条件下，使用在对前一帧进行编码时所使用的值。
上述方法的前提是预先知道(即预先编码)帧中的哪些像素块将被帧间编码以及哪些像素块将被帧内编码。为此目的，该方法可以进一步包含：接收用于指示帧的像素块将被帧内编码还是将被帧间编码的信息。基于接收到的信息，可以做出关于在对像素进行编码时使用哪个值的决定，即，是否应当使用时间滤波值或者在对前一帧的对应像素进行编码时所使用的值。
已知的视频编码技术，例如h.264和h.265，使用帧间预测来减少一系列帧之间的视频数据。这涉及例如基于块的运动补偿之类的技术，其中可以通过在参考帧中查找匹配块来逐块预测新帧。通过帧间预测，每个帧被分类为特定类型的帧，例如帧内(intra-frame)(有时被称为I-帧，例如在H.264中)或者帧间帧(inter-frame)(有时被称为P-帧或B-帧，例如在H.264中)。帧内帧是一个可以独立解码而不需要参考任何其他帧的独立的帧。这与参考一个或多个在先解码的帧的帧间帧相反。帧内帧和帧间帧按照一定顺序被布置在由画面组(GOP)结构所定义的视频流中。帧内帧指示GOP结构的开始，并且随后有数个帧间帧。
接收到的信息可以包括用于识别视频流中的哪些帧将被编码为帧内帧、以及视频流中的哪些帧将被编码为帧间帧的画面组GOP结构，其中帧内帧中的所有像素块将被帧内编码。接收到的GOP结构因此可以被用来推断当前帧是帧内帧还是帧间帧。
如上所述，帧内帧的所有像素块被帧内编码。在一些实施例中，帧间帧的所有像素块被帧间编码。然而，在其他实施例中，帧间帧的一些像素块被帧内编码，而帧间帧的其他像素块被帧间编码。以这种方式，以帧内编码块表示新参考点也可以在帧内帧之间设置。这有时被称为“帧内刷新(intra-refresh)”。具体而言，可以存在识别帧间帧中的将被帧内编码的像素块的预定模式。接收到的信息可能包含这种模式。更具体地，该信息可以进一步包括用于识别GOP结构的帧间帧中的哪些像素块将被帧内编码、以及GOP结构的帧间帧中的哪些像素块将被帧间编码的模式。根据接收到的GOP结构和接收到的模式，可以由此确定帧中的像素块是否将被帧间编码或者将被帧内编码。
GOP结构以及上面提到的模式是可以被用于预测帧或者像素块将被帧内编码还是帧间编码的预定结构的示例。然而，将帧编码为帧内帧或帧间帧也可能存在其他原因。例如，当编码的视频流通过网络从编码器传输时，一些帧可能被丢失，即它们将永远不会到达接收者。如果发生这种情况，则可能有必要通过对新的帧内帧进行编码来“重新开始”编码，而不管帧内帧是否通过GOP结构来安排。新的帧内帧的编码可以根据请求(例如通过网络接口的请求)来进行。接收到的信息因此可以包括帧被编码为帧内帧的请求。
在一些实施例中，可以在使用在对前一帧进行编码时所使用的像素值来对像素进行编码之前执行附加检查。更具体地说，如果时间滤波的值偏离在对前一帧的对应像素进行编码时所使用的像素值太多，则图像质量可能会受到影响。如果是这种情况，则可以优选在对像素进行编码时使用时间滤波像素值。更详细地说，该方法可以进一步包含：
针对在帧的稳定区域中的每个像素：
将时间滤波像素值与在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时所使用的值进行比较，
在时间滤波像素值不同于在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时所使用的值超过阈值的条件下，即使该像素属于帧中的将被帧间编码的像素块，在对该像素进行编码时使用时间滤波像素值。
该方法还可以进一步包含存储时间滤波像素值和在对像素进行编码时所使用的值。以这种方式，在处理下一帧时，可以使用时间滤波像素值和在对像素进行编码时所使用的值。
对帧进行时间滤波的步骤可以包含：针对帧中的每个像素，更新相对于视频流的紧接着的前一帧所计算的时间滤波像素值，其中相对于紧接着的前一帧所计算的时间滤波像素值是通过将该时间滤波像素值与帧的像素值组合来更新。以这种方式，为了执行时间滤波而不是像素的完整时间历史，仅需要存储紧接着的前一帧的时间滤波像素值。
相对于紧接着的前一帧所计算的时间滤波像素值可以通过形成相对于紧接着的前一帧所计算的时间滤波像素值和该帧的像素值的加权平均值来更新。通过以这种方式更新先前计算的时间滤波像素值，该时间滤波像素值将对应于不仅紧接着的前一帧，而且紧接着的前一帧之前的帧的累积。
权重可以取决于在运动检测步骤中确定的像素属于稳定区域的概率。概率越低，时间滤波像素值的相对权重越低，并且帧的像素值的相对权重越高。
根据本发明的第二方面，上述目的通过一种视频编码器来实现，该视频编码器包含：
接收器，该接收器被配置为接收将被编码的视频流的帧，
运动检测器，该运动检测器被配置为在该帧中执行运动检测以识别稳定区域，其中稳定区域是帧中的未检测到运动的区域，
时间滤波器，该时间滤波器被配置为对帧进行时间滤波以便为帧中的每个像素提供时间滤波像素值，
编码器，该编码器被配置为：针对在帧的稳定区域中的每个像素，在像素属于帧中的将由编码器进行帧内编码的像素块的条件下，在对像素进行编码时使用时间滤波像素值，并且在像素属于帧中的将由编码器进行帧间编码的像素块的条件下，在对像素进行编码时使用在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时所使用的值。
根据本发明的第三方面，上述目的通过包含根据第二方面的视频编码器的摄像机来实现。
根据本发明的第四方面，上述目的通过其上存储有计算机代码指令的非暂时性计算机可读介质来实现，该计算机代码指令在由具有处理能力的设备执行时适于执行根据第一方面的方法。
第二、第三和第四方面通常可以具有与第一方面相同的特征和优点。进一步指出，除非另有明确说明，否则本发明涉及特征的所有可能组合。
附图说明
参照附图，通过以下对本发明优选实施例的说明性和非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的上述以及其他目的、特征和优点，其中相同的附图标记将用于相似的元素，其中：
图1示出了一种根据实施例的摄像机。
图2示出了一种根据实施例的视频编码器。
图3示出了视频流的特定像素位置的测量像素值、时间滤波像素值和编码像素值。
图4是一种根据实施例的方法的流程图。
图5是一种根据其他实施例的方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明，其中示出了本发明的实施例。这里公开的系统和设备将在操作过程中进行描述。
图1示出了摄像机100。摄像机100包含传感器101、图像管线102和网络接口104。图像管线102具有图像处理部分106和布置在图像处理部分106下游的视频编码器108。摄像机100的总体结构因此是常规的。然而，摄像机100在视频编码器108的内部结构和功能方面不同于常规的摄像机。
摄像机100被布置成经由传感器101来捕捉连续帧的视频流。帧通过图像管线102，帧在图像管线102处通过图像处理部分106和视频编码器108处理。从视频编码器108输出的编码视频流(即，编码帧序列)然后可以作为比特流经由网络接口104在网络上传输，例如传输到视频解码器。
图2更详细地示出了视频编码器108。该视频编码器包含接收器110、运动检测器112、时间滤波器114、编码器116和发射器118。
视频编码器108，特别是编码器116，通常使用例如由标准h.264或h.265定义的帧间帧预测来减少一系列帧之间的视频数据。通过帧间帧预测，每个帧被分类为特定类型的帧，例如帧内帧(有时被称为I-帧，例如在h.264中)或者帧间帧(有时被称为P-帧或B-帧，例如在h.264中)。帧内帧是一个可以独立解码而不需要参考其他图像的独立的帧。具体而言，当对帧内帧进行编码时，通过预测、变换和熵编码利用单个帧的给定信道中的像素的空间冗余来对亮度和色度信道进行编码。这与参考较早的帧内帧和/或帧间帧的部分来对帧进行编码的帧间帧相反。在对帧间帧进行编码时，利用了分离帧之间的时间冗余，并且编码依赖于运动补偿预测技术，该运动补偿预测技术通过对所选像素块中的像素从一帧到另一帧的运动进行编码而根据一个或多个在前帧来预测帧的部分。
视频编码器108因此包含被配置为实现视频编码器108的功能的各种组件110、112、114、116、118。通常，视频编码器108可以包含被配置为实现组件110、112、114、116、118以及更具体地这些组件的功能的电路。
在硬件实现中，组件110、112、114、116、118中的每个可以对应于专用的并且被专门设计成提供组件的功能的电路。该电路可以是一个或多个集成电路(例如一个或多个专用集成电路)的形式。作为示例，时间滤波器114因此可以包含在使用时对接收到的视频流中的帧进行时间滤波的电路。
在软件实现中，电路相反可以是处理器(例如微处理器)的形式，该处理器与存储在(非暂时性)计算机可读介质(例如非易失性存储器)上的计算机代码指令相关联，使得视频编码器108执行本文公开的任何方法。在这种情况下，组件110、112、114、116、118因此可以分别对应于存储在计算机可读介质上的计算机代码指令的一部分，该计算机代码指令在由处理器执行时使得视频编码器108执行组件的功能。
应当理解的是，还可以具有硬件和软件实现的组合，这意味着组件110、112、114、116、118中的一些组件的功能以硬件来实现，而其他组件的功能以软件来实现。
现在将参照图2、图3、以及图4的流程图来描述视频编码器108的操作。
在步骤S02，接收器110接收将被编码的视频流的帧。
在步骤S04，运动检测器112在帧中执行运动检测。运动检测的目的是识别帧中的稳定区域，即帧的未发生运动的区域。任何已知的运动检测算法都可以用于此目的。
简单的运动检测算法可以计算当前帧中的测量像素值与前一帧中对应像素的测量像素值之间的差值。如果差值大于阈值，则确定像素中存在运动。否则，确定像素中没有运动，即该像素属于稳定区域。更高级的运动检测算法一次只会检查一组像素以获得更可靠的结果。
在步骤S06，帧被输入到对帧进行时间滤波的时间滤波器114。原则上，时间滤波器114可以实现任何已知的时间滤波方法。然而，优选地，时间滤波器114被实现为使得其仅需要访问当前帧的像素值以及前一帧的时间滤波像素值。通过这种方式，可以减少需要存储的数据量。举例来说，对于每个像素位置，时间滤波器114可以例如通过将前一帧的时间滤波像素值与当前帧的像素值组合，基于当前帧的像素值来更新前一帧的时间滤波像素值。然后可以存储更新后的时间滤波像素值，以便在处理后续帧时使用。图3进一步说明了这一点。
图3示意性地示出了，除其他外，视频流中的特定像素位置处的根据时间的测量像素值302a-e(三角形)和时间滤波像素值304a-e(正方形)。假设视频流在时间t-2开始。时间t-2处的时间滤波像素值304a最初被设置为等于时间t-2处的测量像素值302a。当接收到对应于时间t-1的新帧时，通过将来自前一帧的时间滤波像素值304a与在时间t-1处测量的像素值302b组合，来更新来自前一帧的时间滤波像素值304a。如此获得的经更新的时间滤波像素值304b被存储以备将来使用。例如，可以根据下面的公式来计算前一帧的时间滤波像素值304a与当前帧的像素值302b的加权和：
Xt-1＝aXt-2+(1-a)Yt-1，
其中Xt-1表示在时间t-1处更新的时间滤波像素值(即，项304b)，Xt-2表示在时间t-2处计算的时间滤波像素值(即，项304a)，以及Yt-1表示在时间t-1处测量的像素值(即，项302b)。“a”是确定如何混合测量像素值302b和来自前一帧的时间滤波像素值304a的参数。参数a的值在时间上可以是恒定的。然而，参数a的值在时间上也可以改变。具体地，它可以基于来自运动检测器112的用于指示像素中存在运动的概率的信息。
每当接收到新帧时，时间滤波器114重复上述过程。因此，在时间t，时间滤波像素值304c被计算为时间滤波像素值304b和测量像素值302c的组合，依此类推。
该方法的下一个步骤是由编码器116对帧进行编码。然而，编码器116根据像素中是否已经检测到运动以及像素是否属于将被帧内编码或帧间编码的像素块，而相对于帧的像素将使用不同的输入值。这将在下面进行描述。
在步骤S08中，对于帧中的每个像素，编码器116检查是否在步骤S04中通过运动检测器112在像素中检测到运动。对于检测到运动的那些像素，即对于不在帧的稳定区域中的那些像素，编码器116将在步骤S12中在对像素进行编码时使用时间滤波像素值。
如果编码器116在步骤S08中相反发现在步骤S04中通过运动检测器112在像素中没有检测到运动，即该像素属于稳定区域，则编码器116前进到步骤S10。
在针对帧的稳定区域中的每个像素执行的步骤S10中，编码器116检查像素是否属于帧中的将被帧内编码的像素块。为了执行该检查，编码器116可以访问或者接收指示像素块是否将被帧内编码或帧间编码的信息。该信息可以被存储在视频编码器116的存储器中。例如，视频编码器108可以访问用于定义视频流中布置帧内帧和帧间帧的顺序的像素组GOP结构。帧内帧中的所有像素块被帧内编码，即，在不参考另一帧的情况下被编码。然而，对于帧间帧不一定如此，即，帧间帧的所有像素块不一定被帧间编码。在一些条件下，预先确定哪些帧间帧的块将被帧内编码。例如，可能存在一种识别帧间帧中的将被帧内编码的块的模式，有时称为帧内刷新模式。视频编码器108，更具体地编码器116，可以访问或者接收该模式。基于该模式，编码器116因此可以推断将被编码为帧内块和帧间块的帧的块。
替代地或附加地，视频编码器116可以接收来自网络接口104的以将帧编码为帧内帧的请求。例如，如果帧在传输中被丢失并且编码需要通过对帧内帧进行编码来重新开始，则情况可能如此。
要注意的是，步骤S10中的判定是基于可用的预编码的信息。因此，如果根据可用的预编码的信息来对块进行帧间编码，并且编码器116在编码处理期间由于某种原因随后决定对块进行帧内编码，则步骤S10的结果仍然是该块将被帧间编码。
如果编码器116在步骤S10中发现像素属于将被帧内编码的块，则编码器116在对该像素进行编码时使用来自步骤S06的时间滤波像素值，参见步骤S12。
如果编码器116在步骤S10中发现像素属于将被帧间编码的块，则编码器116在对该像素进行编码时使用在对前一帧的对应像素进行编码时所使用的值，步骤S14。不管怎样，编码器116在编码时所使用的值被存储以供将来使用。
在图3的示例中进一步说明了上述情况。在图3的示例中，假定例示的像素位置属于帧的稳定区域，即，在所示的时间间隔期间在步骤S08中通过运动检测器112在像素中未检测到运动。圆306a-e示出了在不同时间点对像素进行编码时由编码器116所使用的值。这些值也由图3中的Zt-2，...Zt+2表示。
如上面进一步讨论的，视频流在时间t-2开始。视频流的第一帧被编码为帧内帧，即帧的所有块都被帧内编码。时间t-2处的像素因此属于将被帧内编码的块。时间t-2处的标记“I-块”表示块是帧内块，其中I-块是例如在h.264中用于帧内编码块的术语。在步骤S10和S12之后，在时间t-2，编码器116在对像素进行编码时所使用的值306a被设置为时间滤波像素值304a，即Zt-2＝Xt-2。
在时间t-1，像素属于将被帧间编码的块，如标记“P-块”所示。P-块是例如在h.264中用于帧间编码块的术语。在步骤S10和S14之后，在时间t-1，编码器116在对像素进行编码时所使用的值306b是在对前一帧中的相同像素进行编码时所使用的值，即值306a。换句话说，Zt-1＝Zt-2。编码器116因此将复制在对前一帧进行编码时所使用的值。
在时间t，像素再次属于将被帧间编码的块，如标记“P-块”所示。因此，在步骤S10和S14之后，编码器116在对像素进行编码时所使用的值306c是在对前一帧中的相同像素进行编码时所使用的值306b，即Zt＝Zt-1。
出于相同的原因，在时间t+1重复相同的事情，并且Zt+1＝Zt。
在下一帧中，即在时间t+2，像素相反属于将被帧内编码的块，如时间t+2处的标记“I-块”所示。在步骤S10和S12之后，在时间t+2，编码器116在对像素进行编码时所使用的值306e是在时间t+2处更新后的时间滤波像素值304e，即Zt+2＝Xt+2。
查看整个时间序列，编码器116在对像素进行编码时所使用的值在时间t-2、t-1、t、t+1保持恒定，并且等于时间t-2处的时间滤波像素值Xt-2。编码器116所使用的值因此在时间t-2处被冻结在时间滤波器114的输出级别。该值保持冻结直到像素被包括在帧内编码块中的下一时间，在这种情况下该下一时间是时间t+2。此时，编码器116所使用的值被设置为时间滤波器114在时间t+2的输出。在时间t+2，编码器116所使用的值因此被再次冻结，直到该像素属于帧内编码块的下一时间，此时是在时间t+2处、在时间滤波器114的输出级别。由于像素中的值在帧间编码期间保持恒定，所以编码器116可以通过仅参考前一帧中的值来对像素进行编码。因此，编码器116的输出比特率可以显著降低。同时，视频质量不会受到太大影响。
随着时间的推移，可能发生时间滤波器114的当前输出值开始偏离像素中的值被冻结的级别，即偏离对应于时间滤波器114的旧输出值的级别。如果偏差变得太大，视频质量可能会受到影响，并且解码的视频中可能存在视觉伪像。图5示出了旨在克服该潜在问题的实施例。
图5的实施例与结合图4描述的实施例的不同之处在于执行额外的检查以弄清与时间滤波器114的旧输出值对应的冻结值是否过多地偏离时间滤波器114的当前输出值。
更详细地，针对属于帧的稳定区域的像素以及针对属于将被帧间编码的像素块的像素，编码器116在步骤S13a将时间滤波像素值与在对前一帧的对应像素进行编码时所使用的值进行比较。换句话说，编码器116将时间滤波器114的当前输出与在对前一帧进行编码时所使用的值(即，“冻结”级别)进行比较。参照图3，编码器116因此将在时间t-1处将时间滤波像素值304b与在对前一帧中的像素进行编码时所使用的值306a进行比较。用公式表示，编码器116因此将Xt-1与Zt-2进行比较。通过构造的方式，Zt-2＝Xt-2，所以实际上这意味着编码器116将Xt-1与Xt-2进行比较。
如果编码器116在步骤S13b中发现时间滤波像素值304b与在对前一帧进行编码时所使用的值306a之间的差值低于或者等于预定义的阈值，则编码器116使用在对前一帧中的对应像素进行编码时所使用的值306a。因此，在这种情况下，结果与图4实施例中的结果相同。
然而，如果编码器116在步骤S13b中发现差值高于阈值，则编码器116改为使用时间滤波像素值304b。以这种方式，在对像素进行编码时所使用的值即使在帧内编码块之间也可以被冻结在新的级别。
阈值可以通过在测试视频流上运行编码来根据经验设置，并且弄清阈值中哪些值引起可接受的视频质量。阈值还可以根据可用带宽来用作调优参数。如果带宽非常有限，则可以设置阈值的高值(其在极限情况中等同于使用图4的实施例)，然而如果更多带宽可用，则可以选择阈值的较低值。以这种方式，可以实现带宽和视频质量之间的期望折衷。
应当理解的是，本领域技术人员可以以许多方式修改上述实施例，并且仍然使用如以上实施例中所示的本发明的优点。例如，本发明的实施例可以用于不同的应用，例如视频会议或者运动数字视频。还应当理解的是，本发明可以与使用具有帧内和帧间编码(例如，h.264、h.265和VPX(总线技术))的GOP结构的任何编码方案一起使用。因此，本发明不应限于所示实施例，而是应当仅由所附权利要求限定。另外，如本领域技术人员所理解的，可以组合所示出的实施例。

Claims (11)

1.一种对视频流进行编码的方法，包含：
接收将被编码的视频流的帧；
在所述帧中执行运动检测以识别稳定区域，其中所述稳定区域是所述帧中的未检测到运动的区域；
对所述帧进行时间滤波以便为所述帧中的每个像素提供时间滤波像素值；
针对不在所述帧的所述稳定区域中的每个像素：
在对所述像素进行编码时，使用所述时间滤波像素值作为输入值；以及
针对在所述帧的所述稳定区域中的每个像素：
在所述像素属于所述帧中的将被帧内编码的像素块的条件下，在对所述像素进行编码时，使用所述时间滤波像素值作为输入值，并且
在所述像素属于所述帧中的将被帧间编码的像素块的条件下，在对所述像素进行编码时，使用在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时用作输入值的值作为输入值。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：接收用于指示所述帧的像素块将被帧内编码还是将被帧间编码的信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述信息包括用于识别所述视频流中的哪些帧将被编码为帧内帧、以及所述视频流中的哪些帧将被编码为帧间帧的画面组GOP结构，其中帧内帧中的所有像素块将被帧内编码。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述信息进一步包括用于识别所述GOP结构的所述帧间帧中的哪些像素块将被帧内编码、以及所述GOP结构的所述帧间帧中的哪些像素块将被帧间编码的模式。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述信息包括所述帧被编码为帧内帧的请求。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：
针对所述帧的所述稳定区域中的每个像素：
将所述时间滤波像素值与所述在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时用作输入值的值进行比较；并且
在所述时间滤波像素值不同于所述在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时用作输入值的值超过阈值的条件下，即使所述像素属于所述帧中的将被帧间编码的像素块，在对所述像素进行编码时使用所述时间滤波像素值作为输入值。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：存储所述时间滤波像素值和在对所述像素进行编码时被用作输入值的所述值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中对所述帧进行时间滤波的步骤包含：针对所述帧中的每个像素，通过形成相对于所述视频流的所述紧接着的前一帧所计算的时间滤波像素值和所述帧的所述像素值的加权平均值，来更新相对于所述紧接着的前一帧所计算的所述时间滤波像素值。
9.一种视频编码器(108)，包含：
接收器，所述接收器被配置为接收将被编码的视频流的帧；
运动检测器，所述运动检测器被配置为在所述帧中执行运动检测以识别稳定区域，其中所述稳定区域是所述帧中的未检测到运动的区域；
时间滤波器，所述时间滤波器被配置为对所述帧进行时间滤波以便为所述帧中的每个像素提供时间滤波像素值；以及
编码器，所述编码器被配置为：
针对不在所述帧的所述稳定区域中的每个像素，在对所述像素进行编码时使用所述时间滤波像素值作为输入值，并且
针对所述帧的所述稳定区域中的每个像素，在所述像素属于所述帧中的将由所述编码器进行帧内编码的像素块的条件下，在对所述像素进行编码时使用所述时间滤波像素值作为输入值，并且在所述像素属于所述帧中的将由所述编码器进行帧间编码的像素块的条件下，在对所述像素进行编码时使用在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时被用作输入值的值作为输入值。
10.一种包含视频编码器的摄像机，所述视频编码器包含：
接收器，所述接收器被配置为接收将被编码的视频流的帧；
运动检测器，所述运动检测器被配置为在所述帧中执行运动检测以识别稳定区域，其中所述稳定区域是所述帧中的未检测到运动的区域；
时间滤波器，所述时间滤波器被配置为对所述帧进行时间滤波以便为所述帧中的每个像素提供时间滤波像素值；以及
编码器，所述编码器被配置为：
针对不在所述帧的所述稳定区域中的每个像素，在对所述像素进行编码时使用所述时间滤波像素值作为输入值，并且
针对所述帧的所述稳定区域中的每个像素，在所述像素属于所述帧中的将由所述编码器进行帧内编码的像素块的条件下，在对所述像素进行编码时使用所述时间滤波像素值作为输入值，并且在所述像素属于所述帧中的将由所述编码器进行帧间编码的像素块的条件下，在对所述像素进行编码时使用在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时被用作输入值的值作为输入值。
11.一种非暂时性计算机可读介质，所述介质存储计算机程序，所述计算机程序通过计算设备的执行引起所述计算设备执行包括下列的操作：
接收将被编码的视频流的帧；
在所述帧中执行运动检测以识别稳定区域，其中所述稳定区域是所述帧中的未检测到运动的区域；
对所述帧进行时间滤波以便为所述帧中的每个像素提供时间滤波像素值；
针对不在所述帧的所述稳定区域中的每个像素：
在对所述像素进行编码时，使用所述时间滤波像素值作为输入值；以及
针对在所述帧的所述稳定区域中的每个像素：
在所述像素属于所述帧中的将被帧内编码的像素块的条件下，在对所述像素进行编码时，使用所述时间滤波像素值作为输入值，并且
在所述像素属于所述帧中的将被帧间编码的像素块的条件下，在对所述像素进行编码时，使用在对紧接着的前一帧的对应像素进行编码时用作输入值的值作为输入值。
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