CN109462759A - 用于视频编解码的编码码率确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于视频编解码的编码码率确定方法，包括：获取视频图像的纹理信息和运动参数，所述纹理信息包括图像亮度信息，所述运动参数包括运动矢量大小和运动矢量方向；利用所述纹理信息和运动参数，计算调整参数矩阵；将所述调整参数矩阵输入预设的码率控制模型，得到当前视频图像的码率值。采用本发明提供的编码码率确定方法，能在平衡视频图像质量与视频流畅度的基础上，确定编码码率，从而提高编码效率。

Description

用于视频编解码的编码码率确定方法
技术领域
本发明涉及视频编解码技术领域，尤其涉及一种用于视频编解码的编码码率确定方法。
背景技术
在视频会议应用中，视频质量和网络带宽占用是矛盾的，通常情况下视频流占用的带宽越高则视频质量也越高；如要求高质量的视频效果，那么需要的网络带宽也越大。码流(Data Rate)是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率或码流率，是视频编码中画面质量控制中最重要的部分，一般来说同样分辨率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越高。码流越大，说明单位时间内取样率越大，数据流，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件，图像质量越好，画质越清晰，但同时对播放设备的解码能力要求也越高。
发明内容
基于此，本发明实施例提供了一种用于视频编解码的编码码率确定方法。
本发明实施例提供的一种用于视频编解码的编码码率确定方法，包括如下具体步骤：
获取视频图像的纹理信息和运动参数，所述纹理信息包括图像亮度信息，所述运动参数包括运动矢量大小和运动矢量方向；
利用所述纹理信息和运动参数，根据以下数学式计算调整参数矩阵：
其中，为所述调整参数矩阵，A为参数调整模型，所述参数调整模型包含多个预设的所述调整参数矩阵分别与所述图像亮度信息、运动矢量大小和运动矢量方向的关联权重系数，μFD为所述图像亮度信息，
σMVM为所述运动矢量大小，σMDA为所述运动矢量方向；
将所述调整参数矩阵输入预设的码率控制模型，得到当前视频图像的码率值，其中，所述码率控制模型为R(q,t)为当前视频图像的码率值，qmin为预设的最小量化步长，tmax为预设的最大可用码率，q为量化步长，t为上一次编码码率，参数a和b为预设的R(q,t)对q和t变化的敏感程度系数。
优选地，所述方法中获取视频图像的纹理信息的步骤包括：
获取视频图像；
获取每帧视频图像的平均亮度值，通过以下公式计算图像亮度信息：
其中，μFD为所述图像亮度信息，FD(k)＝fk-fk-1，fk和fk-1分别为第k帧视频图像的平均亮度值和第k-1帧视频图像的平均亮度值，N为所述预设帧数，
表示N帧视频图像的平均亮度值；
将所述计算得到的图像亮度信息确定为视频图像的纹理信息。
优选地，所述方法中获取视频图像的运动参数的步骤包括：
获取视频图像；
获取每帧视频图像中被选中宏块的运动参数；
根据所述被选中宏块的运动参数，通过以下公式计算运动矢量大小：
其中，σMVM为所述运动矢量大小；MVM(k)表示第k帧视频图像的运动矢量大小，m为所述第k帧视频图像中被选中宏块的个数，MVMk(i,j)表示为第k帧视频图像中第(i，j)个所述宏块的运动矢量大小，mvxk(i,j)和mvyk(i,j)分别为第k帧中第(i，j)个所述宏块的水平分量和垂直分量；表示对N帧视频图像的运动矢量大小的方差取平均值；
根据所述被选中宏块的运动参数，通过以下公式计算运动矢量方向：
其中，σMDA为所述运动矢量方向；表示第k帧视频图像的运动矢量方向；MDAk(i,j)＝arctan(mvyk(i,j)/mvxk(i,j))，表示第k帧视频图像中第(i，j)个宏块的运动矢量方向。
本发明实施例提供的用于视频编解码的编码码率确定方法，通过获取视频图像的纹理信息和运动参数，根据所述纹理信息和运动参数，计算得到编码码率，以进一步根据所述编码码率对当前的视频图像进行编码。采用本发明提供的编码码率确定方法，能在平衡视频图像质量与视频流畅度的基础上，确定编码码率，从而提高编码效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于视频编解码的编码码率确定方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，是本发明用于视频编解码的编码码率确定方法在一实施例中的流程示意图，包括如下步骤：
步骤1、获取视频图像的纹理信息和运动参数，所述纹理信息包括图像亮度信息，所述运动参数包括运动矢量大小和运动矢量方向；
步骤2、利用所述纹理信息和运动参数，根据以下数学式计算调整参数矩阵：
其中，为所述调整参数矩阵，A为参数调整模型，所述参数调整模型包含多个预设的所述调整参数矩阵分别与所述图像亮度信息、运动矢量大小和运动矢量方向的关联权重系数，μFD为所述图像亮度信息，
σMVM为所述运动矢量大小，σMDA为所述运动矢量方向；
步骤3、将所述调整参数矩阵输入预设的码率控制模型，得到当前视频图像的码率值，其中，所述码率控制模型为R(q,t)为当前视频图像的码率值，qmin为预设的最小量化步长，tmax为预设的最大可用码率，q为量化步长，t为上一次编码码率，参数a和b为预设的R(q,t)对q和t变化的敏感程度系数。
在所述步骤1中，所述获取视频图像的纹理信息的步骤包括：
步骤11、获取视频图像；
步骤12、获取每帧视频图像的平均亮度值，通过以下公式计算图像亮度信息：
其中，μFD为所述图像亮度信息，FD(k)＝fk-fk-1，fk和fk-1分别为第k帧视频图像的平均亮度值和第k-1帧视频图像的平均亮度值，N为所述预设帧数，
表示N帧视频图像的平均亮度值；
步骤13、将所述计算得到的图像亮度信息确定为视频图像的纹理信息。
在所述步骤1中，所述获取视频图像的运动参数的步骤包括：
步骤14、获取视频图像；
步骤15、获取每帧视频图像中被选中宏块的运动参数；
根据所述被选中宏块的运动参数，通过以下公式计算运动矢量大小：
其中，σMVM为所述运动矢量大小；MVM(k)表示第k帧视频图像的运动矢量大小，m为所述第k帧视频图像中被选中宏块的个数，MVMk(i,j)表示为第k帧视频图像中第(i，j)个所述宏块的运动矢量大小，mvxk(i,j)和mvyk(i,j)分别为第k帧中第(i，j)个所述宏块的水平分量和垂直分量；表示对N帧视频图像的运动矢量大小的方差取平均值；
步骤16、根据所述被选中宏块的运动参数，通过以下公式计算运动矢量方向：
其中，σMDA为所述运动矢量方向；表示第k帧视频图像的运动矢量方向；MDAk(i,j)＝arctan(mvyk(i,j)/mvxk(i,j))，表示第k帧视频图像中第(i，j)个宏块的运动矢量方向。
本实施例通过检测每帧视频图像中宏块的运动矢量数据，再对多帧视频图像的运动矢量数据取方差，能精确并快速地检测出当前视频源序列的运动参数信息。
视频通讯中，两个或两个以上终端通过网络实现视频通讯；终端具有视频编码功能，每个终端采集本地视频数据，将视频数据进行编码后通过网络服务器转发给其他终端，其他终端接收后进行解码获得视频数据；上述的视频通讯中的终端，可包括移动终端、智能设备或计算机等不同类型的支持即时通讯应用的终端；多个不同类型的终端可同时进行视频通讯，不局限于同一类型的终端。
在本实施例中，首先需要采集视频数据，得到视频源序列；接着从视频源序列中提取多帧视频图像的特征信息，提取出的特征信息能够有效表征当前视频图像的内容，其中所述特征信息为图像的纹理信息以及运动参数。
视频图像的特征信息可包括颜色特征、纹理信息、形状特征、运动参数或轮廓特征等等；在视频通讯中，视频图像的纹理复杂度和运动剧烈程度对于视频图像质量和视频数据大小的影响较高，因此本实施例中提取的特征信息采用纹理信息和运动参数，根据这两类特征信息获得实时的编码码率，以保证视频质量和视频流畅性的平衡。
本实施例在计算编码码率时，同时考虑了视频图像内容的特征信息和编码码率，实现了动态调整编码码率，从而能获得视频图像质量与视频流畅度的最佳平衡。
在一较佳实施例中，所述纹理信息可包括图像亮度信息，所述运动参数可包括运动矢量大小和运动矢量方向；通过提取图像亮度信息作为所述纹理信息、提取运动矢量大小和运动矢量方向作为所述运动参数，可有效提高图像特征提取速度；纹理信息与运动参数也可通过从图像中提取其他信息作为表征，具体可根据需要而选择合适的图像特征数据。
本实施例中，对于所述步骤,2，可预先对已知编码码率的视频图像样本进行统计分析，计算得到多组包含调整参数矩阵及图像亮度信息、运动矢量大小及运动矢量方向的数据，再进行相关性分析，得到所述参数调整模型，参数调整模型中包括多个元素，各个元素分别为所述调整参数矩阵与图像亮度信息、运动矢量大小及运动矢量方向的关联权重系数；参数调整模型中各关联权重系数的个数可根据实际操作中样本的个数和精确度需求而选择。
在获得上述调整参数矩阵后，在所述步骤3中，将调整参数矩阵输入至码率控制模型：
令R(q,t)为所述检测到的码率，码率控制模型中包含了一个已知变量：上次一编码码率t。
在一种可选的实施例中，可以进一步结合图像质量模型得到图像质量值最大的码率，作为所述编码码率。
在计算编码码率时，可将码率控制模型做如下变换，得到：
再将该式代入到上述的图像质量模型中，通过求解，即可通过找到最佳编码码率；
计算的过程比较复杂，而可选码率都是离散、有限的，因此，也通过遍历的方式，从一较小的码率逐步递增到预设的最大可用码率tmax，依次计算每个码率下的Q(q,t)值，选择Q(q,t)最大时对应码率作为编码码率，可使计算过程更加简单，提高处理速度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种用于视频编解码的编码码率确定方法，其特征在于，包括：
获取视频图像的纹理信息和运动参数，所述纹理信息包括图像亮度信息，所述运动参数包括运动矢量大小和运动矢量方向；
利用所述纹理信息和运动参数，根据以下数学式计算调整参数矩阵：
其中，为所述调整参数矩阵，A为参数调整模型，所述参数调整模型包含多个预设的所述调整参数矩阵分别与所述图像亮度信息、运动矢量大小和运动矢量方向的关联权重系数，μFD为所述图像亮度信息，
σMVM为所述运动矢量大小，σMDA为所述运动矢量方向；
将所述调整参数矩阵输入预设的码率控制模型，得到当前视频图像的码率值，其中，所述码率控制模型为R(q,t)为当前视频图像的码率值，qmin为预设的最小量化步长，tmax为预设的最大可用码率，q为量化步长，t为上一次编码码率，参数a和b为预设的R(q,t)对q和t变化的敏感程度系数。
2.根据权利要求1所述的用于视频编解码的编码码率确定方法，其特征在于，获取视频图像的纹理信息的步骤包括：
获取视频图像；
获取每帧视频图像的平均亮度值，通过以下公式计算图像亮度信息：
其中，μFD为所述图像亮度信息，FD(k)＝fk-fk-1，fk和fk-1分别为第k帧视频图像的平均亮度值和第k-1帧视频图像的平均亮度值，N为所述预设帧数，
表示N帧视频图像的平均亮度值；
将所述计算得到的图像亮度信息确定为视频图像的纹理信息。
3.根据权利要求1所述的用于视频编解码的编码码率确定方法，其特征在于，获取视频图像的运动参数的步骤包括：
获取视频图像；
获取每帧视频图像中被选中宏块的运动参数；
根据所述被选中宏块的运动参数，通过以下公式计算运动矢量大小：
其中，σMVM为所述运动矢量大小；MVM(k)表示第k帧视频图像的运动矢量大小，m为所述第k帧视频图像中被选中宏块的个数，MVMk(i,j)表示为第k帧视频图像中第(i，j)个所述宏块的运动矢量大小，mvxk(i,j)和mvyk(i,j)分别为第k帧中第(i，j)个所述宏块的水平分量和垂直分量；表示对N帧视频图像的运动矢量大小的方差取平均值；
根据所述被选中宏块的运动参数，通过以下公式计算运动矢量方向：
其中，σMDA为所述运动矢量方向；表示第k帧视频图像的运动矢量方向；MDAk(i,j)＝arctan(mvyk(i,j)/mvxk(i,j))，表示第k帧视频图像中第(i，j)个宏块的运动矢量方向。
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