CN114051139A - 视频编码方法和装置 - Google Patents

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CN114051139A CN202111321184.8A CN202111321184A CN114051139A CN 114051139 A CN114051139 A CN 114051139A CN 202111321184 A CN202111321184 A CN 202111321184A CN 114051139 A CN114051139 A CN 114051139A
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Abstract

本公开公开了一种视频编码方法和装置，涉及视频处理技术领域。其中的视频编码方法包括：获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓；根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率；根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。本公开能够在优化编码的视频质量的同时，降低视频编码中的系统资源消耗。

Description

视频编码方法和装置
技术领域
本公开涉及视频处理技术领域，尤其涉及一种视频编码方法和装置。
背景技术
视频转码，是指将已经压缩编码的视频码流转换成另一个视频码流，以适应不同的网络带宽、不同的终端处理能力和不同的用户需求。
为了减少视频转码过程中的质量波动，通常采用多次编码技术。相关技术中，在对视频进行多次编码时，基于第N-1次编码的质量评价信息，比如第N-1次编码的PNSR(峰值信噪比)，对第N次编码进行质量优化，但是其存在系统资源消耗多的问题。
发明内容
本公开要解决的一个技术问题是，提供一种视频编码方法和装置，以在优化编码的视频质量的同时，降低视频编码中的系统资源消耗。
根据本公开的一方面，提出一种视频编码方法，包括：获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓；根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率；根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。
在一些实施例中，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率包括：判断所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间是否匹配；在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间匹配的情况下，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
在一些实施例中，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率还包括：在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间不匹配的情况下，根据预设的目标码率取值区间设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
在一些实施例中，根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码包括：根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率，确定所述视频帧序列中每一帧所包含的编码单元的目标量化参数；对于所述视频帧序列中的每一帧，对所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。
在一些实施例中，对所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整包括：对于所述视频帧序列中的每一帧，获取预先设置的该帧的量化参数的调整因子，或者，根据当前次编码中已编码帧的量化参数的调整因子确定该帧的量化参数的调整因子；根据该帧的量化参数的调整因子与所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数，得到调整后的编码单元的目标量化参数。
在一些实施例中，对所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整包括：获取预先设置的该帧的量化参数的调整因子；根据该帧的量化参数的调整因子与所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数，得到调整后的编码单元的目标量化参数。
在一些实施例中，获取所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓包括对所述视频帧序列中的每一帧进行背景建模，以识别出所述视频帧序列中每一帧的前景像素；根据所述前景像素，通过轮廓查找算法确定所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
根据本公开的另一方面，还提出一种视频编码装置，包括：获取模块，被配置为获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓；确定模块，被配置为根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率；编码模块，被配置为根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。
在一些实施例中，所述确定模块包括：判断单元，被配置为判断所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间是否匹配；设置单元，被配置为在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间匹配的情况下，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
在一些实施例中，所述设置单元还被配置为：在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间不匹配的情况下，根据预设的目标码率取值区间设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
在一些实施例中，所述编码模块被配置为：根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率，确定所述视频帧序列中每一帧所包含的编码单元的目标量化参数；对于所述视频帧序列中的每一帧，对所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。
根据本公开的再一方面，还提出一种视频编码装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行上述的视频编码方法。
根据本公开的又一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的视频编码方法。
与相关技术相比，本公开实施例中，通过获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓，根据视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定视频帧序列在当前次编码的目标码率，进而，根据视频帧序列在当前次编码的目标码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码，能够在优化编码的视频质量的同时，降低编码的系统资源消耗。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1为本公开的视频编码方法的一些实施例的流程示意图。
图2为本公开的视频编码方法的另一些实施例的流程示意图。
图3为本公开的视频编码装置的一些实施例的结构示意图。
图4为本公开的视频编码装置的另一些实施例的结构示意图。
图5为本公开的视频编码系统的一些实施例的结构示意图。
图6为本公开的视频编码装置的再一些实施例的结构示意图。
图7为本公开的视频编码装置的又一些实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
图1为本公开的一些实施例中的视频编码方法的流程示意图。
在步骤S110中，获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在本公开中，对同一视频帧序列进行多次编码(或者称为多路编码)，比如两次编码，或者三次编码等等。在对同一视频帧序列进行多次编码过程中，后一次的编码实现需要依据前一次的编码信息。其中，视频帧序列包括视频中的一帧或多帧图像。示例性地，视频帧序列为YUV格式。
在一些实施例中，通过前一次对视频帧序列进行编码处理得到视频帧序列在前一次编码的实际码率，通过对视频帧序列中的每一帧进行背景建模、以及前景轮廓查找操作得到视频帧序列中每一帧的前景轮廓。其中，码率是指数据传输时单位时间内传输的数据位数，一般情况下，码率的单位是kbps，即千位每秒。
在另一些实施例中，将处理得到的前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓存至信息文件中。进而，在步骤S110中，可直接从该信息文件中读取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在再一些实施例中，将处理得到的前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓发送至视频编码装置。进而，在步骤S110中，视频编码装置接收到视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在步骤S120中，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
在一些实施例中，采用线性函数，对视频帧序列在前一次编码的实际码率进行处理，以得到视频帧序列在当前次编码的目标码率。示例性地，所述线性函数如下：
Target＝ACTUREn-1*a-b
其中，Target为视频帧序列在当前次编码的目标码率，ACTUREn-1为视频帧序列在前一次编码的实际码率，a、b为常数。具体实施时，可根据实际需求灵活设置a、b的取值，比如，在一具体示例中将a设置为1.3，将b设置成400。
在步骤S130中，根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。
在一些实施例中，步骤S130包括：根据视频帧序列在当前次编码的目标码率，确定该视频帧序列中每一帧所包含的编码单元的目标量化参数；基于步骤S110得到的视频帧序列中每一帧的前景轮廓，定位前景轮廓所对应的编码单元；对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。
其中，量化参数(QP)是量化步长的序号，对于亮度编码而言，量化步长共有52个值，QP取值是0～51，对于色度编码而言，QP的取值为0～39。量化参数反映了空间细节压缩情况，值越小，量化越精细，图像质量越高，产生的码流越长。
在上述一些实施例中，一方面，在确定视频帧序列在当前次编码的目标码率之后，会有一个逐级的码率分配过程，比如，先进行GOP(图像组)级别的分配，然后到帧级别的分配，再到Slice(条带)级别的分配再到编码单元级别的分配。从而，通过逐级的码率分配，可确定编码单元的目标码率。接下来，根据编码单元的目标码率确定编码单元的目标量化参数。示例性地，将编码单元的目标码率输入速率-量化参数模型，以根据该速率-量化参数模型确定编码单元的目标量化参数。其中，常见的速率-量化参数模型包括二次模型、一阶线性模型、对数模型、指数模型、分段模型、R-λ-QP模型、以及R-ρ-QP模型。另外，在实际工业编码器中，很多时候编码单元的目标量化参数也可以采用经验值。
另一方面，在得到视频帧序列每一帧中的前景轮廓后，定位前景轮廓所对应的编码单元。例如，对于视频帧序列中的某一帧来说，可将该帧的前景轮廓的坐标与该帧所包含的编码单元的坐标进行比较，并将坐标落在了前景轮廓坐标范围内的编码单元作为前景轮廓所对应的编码单元。接下来，对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，并根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。
相关技术基于第N-1次编码的质量评价信息对第N次编码进行质量优化，存在目标码率设置浪费，系统资源消耗多的问题。这是因为：视频编码器在进行编码时，根据视频场景不同会呈现在早期和中期视频编码质量与目标码率呈正相关的关系；而在达到一定编码质量后，随着目标码率的增长，视频编码达不到那么高的质量增益。而在本公开实施例中，通过根据前一次编码的实际码率确定当前次编码的目标码率，并基于由此确定的目标码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓指导当前次编码，能够在优化当前次编码的视频质量的同时，节省目标码率，避免目标码率设置浪费，降低视频编码中的系统资源消耗。
图2为本公开的视频编码方法的另一些实施例的流程示意图。在图2所示流程中，包括步骤S110、S120和S130。其中，步骤S120进一步包括步骤S121、S122和步骤S123。
在步骤S110中，获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在一些实施例中，通过前一次对视频帧序列进行编码处理得到视频帧序列在前一次编码的实际码率，通过对视频帧序列中的每一帧进行背景建模、以及前景轮廓查找操作得到视频帧序列中每一帧的前景轮廓，并将前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓存至信息文件中。进而，在步骤S110中，从该信息文件中读取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在一个可选实施方式中，采用混合高斯背景建模，以识别出视频帧序列中每一帧的前景像素。具体来说，混合高斯背景建模包括：取视频中M帧图像训练高斯混合模型，然后基于训练好的高斯混合模型对视频帧序列中的每一帧进行前景像素识别。其中，训练高斯混合模型的阶段主要包括：首先，初始化每个高斯模型的矩阵参数；接下来，在来了第一个像素点之后用它来创建第一个高斯分布；当后面来了新的像素点时，将新的像素点的值与前面已有的高斯分布的均值进行比较，如果该像素点的值与已有高斯分布的均值之差在3倍的方差内，则认为该像素点属于该已有高斯分布，并对其进行参数更新；如果下一次来的像素点不满足已有高斯分布，则用它来创建一个新的高斯分布。其中，基于训练好的高斯混合模型对视频帧序列中的每一帧进行前景像素识别包括：对新来的像素点进行GMM(高斯混合模型)匹配，如果该像素点的值能够匹配其中一个高斯分布，则认为该像素点是背景，否则认为该像素点是前景。
在另一个可选实施方式中，采用KNN(K邻近)模型进行背景建模，以识别视频帧序列中每一帧的前景像素。需要指出的是，本公开并不局限于以上两种背景建模方式。在不影响本公开实施的情况下，本公开还可采用其他方式进行背景建模。
在通过背景建模识别出视频帧序列中每一帧的前景像素之后，根据前景像素，通过轮廓查找算法确定视频帧序列中每一帧的前景轮廓。示例性地，每一帧的前景轮廓可具体为每一帧的最大前景轮廓。具体实施时，可通过调用第三方工具(比如opencv)提供的轮廓查找函数或者自主研发的轮廓查找算法查找出视频帧序列中每一帧的最大前景轮廓。其中，基于opencv提供的轮廓查找函数查找每一帧的最大前景轮廓的原理如下：查找出视频中所有的前景轮廓，包含内轮廓和外轮廓；仅找出视频中前景的外轮廓；删除所有前景轮廓的外轮廓，得到前景内轮廓；然后根据前景内轮廓的面积进行排序，进而找到最大的前景轮廓。
在步骤S121中，判断所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间是否匹配。
具体来说，将通过前一次编码得到的实际码率与预设的目标码率取值区间进行比较。若前一次编码得到的实际码率落在预设的目标码率区间，则两者匹配；若前一次编码得到的实际码率没有落在预设的目标码率区间，则两者不匹配。
具体实施时，为了提高视频编码的灵活性，可针对不同分辨率的图像预设不同的目标码率区间。比如，针对分辨率为640*480、1280*720、1920*1080的图像，预设的目标码率取值区间分别为[300,512)、[512,1024)、[1024,2048)。进而，在步骤S220中，先根据视频帧序列中一帧图像的分辨率确定对应的目标码率取值区间，比如，视频帧序列中一帧图像的分辨率为640*480，据此确定对应的目标码率取值区间为[300,512)，再将前一次编码得到的实际码率与对应的目标码率取值区间[300,512)进行比较。
在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间匹配的情况下，执行步骤S122；在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间不匹配的情况下，执行步骤S123。
在步骤S122中，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
在一些实施例中，采用线性函数，对视频帧序列在前一次编码的实际码率进行处理，以得到视频帧序列在当前次编码的目标码率。示例性地，所述线性函数如下：
Target＝ACTUREn-1*a-b
其中，Target为视频帧序列在当前次编码的目标码率，ACTUREn-1为视频帧序列在前一次编码的实际码率，a、b为常数。具体实施时，可根据实际需求灵活设置a、b的取值，比如，在一具体示例中将a设置为1.3，将b设置成400。
需要指出的是，本公开并不局限于采用线性函数对前一次编码的实际码率进行处理，以得到当前次编码的目标码率。在不影响本公开实施的情况下，本公开还可基于其他方式对前一次编码的实际码率进行处理，以得到当前次编码的目标码率。
在步骤S123中，根据预设的目标码率取值区间设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
在视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间不匹配的情况下，根据预先设置的目标码率取值区间设置视频帧序列在当前次编码的目标码率。
具体实施时，为了提高视频编码的灵活性，可针对不同分辨率的图像预设不同的目标码率区间。比如，针对分辨率为640*480、1280*720、1920*1080的图像，预设的目标码率取值区间分别为[300,512)、[512,1024)、[1024,2048)。进而，在步骤S240中，先根据视频帧序列中一帧图像的分辨率确定对应的目标码率取值区间，比如，视频帧序列中一帧图像的分辨率为640*480，据此确定对应的目标码率取值区间为[300,512)，再基于目标码率取值区间为[300,512)设置视频帧序列在当前次编码的目标码率。
在本公开实施例中，通过判断视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间是否匹配，并根据不同的判断结果执行步骤S122或步骤S123，能够避免由于前一次编码异常导致当前次编码的目标码率设置不合理的情况出现，提高了当前次编码目标码率设置的可靠性。进一步，在步骤S122或步骤S123之后，执行步骤S130。
在步骤S130中，根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。
在一些实施例中，步骤S130包括：根据视频帧序列在当前次编码的目标码率，确定该视频帧序列中每一帧所包含的编码单元的目标量化参数；基于步骤S110得到的视频帧序列中每一帧的前景轮廓，定位前景轮廓所对应的编码单元；对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。
关于如何基于当前次编码的目标码率确定编码单元的目标码率，如何定位前景轮廓对应的编码单元，可参考图一所示实施例的相关说明。
在一个可选实施方式中，对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整包括：对于所述视频帧序列中的每一帧，获取预先设置的该帧的量化参数的调整因子，根据该帧的量化参数的调整因子与所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数，得到调整后的编码单元的目标量化参数。
例如，预先设置的帧级别的量化参数的调整因子diff的取值范围为[c,d]，其中，c、d为根据实际需求设置的常数，比如，c取值为-2，d取值为2。在获取到预设的量化参数的调整因子diff之后，根据该调整因子diff对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，比如，可根据如下公式对前景轮廓对应的编码单元进行目标量化参数调整：LumaQ1＝LumaQ-diff。其中，LumaQ1表示调整后的目标量化参数，LumaQ表示调整前的目标量化参数，diff表示量化参数的调整因子。
进一步，在上述可选实施方式中，令diff值由轮廓中心向外递减，从而有助于实现由所述前景轮廓的中心向外逐步图像质量衰减的效果。例如，假设视频帧序列中某一帧检测到的最大前景轮廓为一个人脸区域，那么在人脸区域往外进行目标量化参数调整时，可令diff值由3到2再到1变化，进再根据LumaQ1＝LumaQ-diff调整前景轮廓对应的编码单元的目标量化参数。在本公开实施例中，通过上述处理能够实现由前景轮廓中心向外视频质量逐渐衰减的视觉效果，能够更好地优化人眼感兴趣的前景区域的视频质量，同时节省码率，降低系统资源消耗。
在另一个可选实施方式中，对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整包括：对于所述视频帧序列中的每一帧，根据当前次编码中已编码帧的量化参数的调整因子确定该帧的量化参数的调整因子；根据该帧的量化参数的调整因子与所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数，得到调整后的编码单元的目标量化参数。
例如，可将当前次编码中已编码帧的量化参数的调整因子的平均值作为当前帧的量化参数的调整因子。比如，假设当前次编码已编码帧为第一帧和第二帧，对应的量化参数的调整因子diff依次为2和0，通过对第一帧和第二帧的diff进行求平均得到当前帧(即视频帧序列中的第三帧)的diff值为1。
在本公开实施例中，对于视频帧序列中的每一帧来说，通过对该帧前景轮廓对应的编码单元的目标量化参数进行调整，能够优化人眼感兴趣的前景区域的主观质量，实现编码单元码率的合理分配。进一步，通过根据当前次编码中已编码帧的diff值动态确定当前帧的diff值，并基于动态确定的diff值调整编码单元的目标量化参数，能够使编码单元的码率分配更为合理。
在本公开实施例中，通过以上步骤实现了多次编码中的当前次编码。通过基于视频帧序列在前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓，指导当前次编码，能够在优化当前次编码的视频质量的同时，节省目标码率，避免目标码率设置浪费，降低视频编码中的系统资源消耗。
图3为本公开的视频编码装置的一些实施例的结构示意图。如图3所示，本公开的视频编码装置包括：获取模块310、确定模块320、编码模块330。
获取模块310，被配置为获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在本公开中，对同一视频帧序列进行多次编码，比如两次编码，或者三次编码等等。在对同一视频帧序列进行多次编码过程中，后一次的编码实现需要依据前一次的编码信息。其中，视频帧序列包括视频中的一帧或多帧图像。示例性地，视频帧序列为YUV格式。
在一些实施例中，获取模块310通过前一次对视频帧序列进行编码处理得到视频帧序列在前一次编码的实际码率，通过对视频帧序列中的每一帧进行背景建模、以及前景轮廓查找操作得到视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在另一些实施例中，将处理得到的前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓存至信息文件中。进而，获取模块310可直接从该信息文件中读取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在再一些实施例中，将处理得到的前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓发送至视频编码装置。进而，视频编码装置的获取模块310接收到视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
确定模块320，被配置为根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
在一些实施例中，确定模块320采用线性函数，对视频帧序列在前一次编码的实际码率进行处理，以得到视频帧序列在当前次编码的目标码率。示例性地，所述线性函数如下：
Target＝ACTUREn-1*a-b
其中，Target为视频帧序列在当前次编码的目标码率，ACTUREn-1为视频帧序列在前一次编码的实际码率，a、b为常数。具体实施时，可根据实际需求灵活设置a、b的取值，比如，在一具体示例中将a设置为1.3，将b设置成400。
编码模块330，被配置为根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。
在一些实施例中，编码模块330被配置为：根据视频帧序列在当前次编码的目标码率，确定该视频帧序列中每一帧所包含的编码单元的目标量化参数；基于视频帧序列中每一帧的前景轮廓，定位前景轮廓所对应的编码单元；对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。
在上述一些实施例中，一方面，编码模块330在确定视频帧序列在当前次编码的目标码率之后，会有一个逐级的码率分配过程，比如，先进行GOP(图像组)级别的分配，然后到帧级别的分配，再到Slice(条带)级别的分配再到编码单元级别的分配。从而，通过逐级的码率分配，可确定编码单元的目标码率。接下来，编码模块330根据编码单元的目标码率确定编码单元的目标量化参数。
另一方面，在得到视频帧序列每一帧中的前景轮廓后，编码模块330定位前景轮廓所对应的编码单元。例如，对于视频帧序列中的某一帧来说，可将该帧的前景轮廓的坐标与该帧所包含的编码单元的坐标进行比较，并将坐标落在了前景轮廓坐标范围内的编码单元作为前景轮廓所对应的编码单元。接下来，编码模块330对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，并根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。
相关技术基于第N-1次编码的质量评价信息对第N次编码进行质量优化，存在目标码率设置浪费，系统资源消耗多的问题。这是因为：视频编码器在进行编码时，根据视频场景不同会呈现在早期和中期视频编码质量与目标码率呈正相关的关系；而在达到一定编码质量后，随着目标码率的增长，视频编码达不到那么高的质量增益。而在本公开实施例中，通过视频编码装置根据前一次编码的实际码率确定当前次编码的目标码率，并基于由此确定的目标码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓指导当前次编码，能够在优化当前次编码的视频质量的同时，节省目标码率，避免目标码率设置浪费，降低视频编码中的系统资源消耗。
图4为本公开的视频编码装置的另一些实施例的结构示意图。如图4所示，本公开的视频编码装置包括获取模块310、确定模块320、编码模块330。其中，确定模块320包括判断单元321、设置单元322。
获取模块310，被配置为获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在一些实施例中，获取模块310通过前一次对视频帧序列进行编码处理得到视频帧序列在前一次编码的实际码率，通过对视频帧序列中的每一帧进行背景建模、以及前景轮廓查找操作得到视频帧序列中每一帧的前景轮廓，并将前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓存至信息文件中。进而，获取模块310从该信息文件中读取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在一个可选实施方式中，采用混合高斯背景建模，以识别出视频帧序列中每一帧的前景像素。在另一个可选实施方式中，采用KNN(K邻近)模型进行背景建模，以识别视频帧序列中每一帧的前景像素。需要指出的是，本公开并不局限于以上两种背景建模方式。在不影响本公开实施的情况下，本公开还可采用其他方式进行背景建模。在通过背景建模识别出视频帧序列中每一帧的前景像素之后，根据前景像素，通过轮廓查找算法确定视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
确定模块320包括判断单元321、设置单元322。其中，判断单元321，被配置为判断所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间是否匹配。
具体来说，判断单元321将通过前一次编码得到的实际码率与预设的目标码率取值区间进行比较。若前一次编码得到的实际码率落在预设的目标码率区间，则两者匹配；若前一次编码得到的实际码率没有落在预设的目标码率区间，则两者不匹配。
具体实施时，为了提高视频编码的灵活性，可针对不同分辨率的图像预设不同的目标码率区间。比如，针对分辨率为640*480、1280*720、1920*1080的图像，预设的目标码率取值区间分别为[300,512)、[512,1024)、[1024,2048)。进而，判断单元321先根据视频帧序列中一帧图像的分辨率确定对应的目标码率取值区间，比如，视频帧序列中一帧图像的分辨率为640*480，据此确定对应的目标码率取值区间为[300,512)，再将前一次编码得到的实际码率与对应的目标码率取值区间[300,512)进行比较。
设置单元322，被配置为在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间匹配的情况下，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率；在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间不匹配的情况下，根据预设的目标码率取值区间设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
编码模块330，被配置为根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。
在一些实施例中，编码模块330被配置为：根据视频帧序列在当前次编码的目标码率，确定该视频帧序列中每一帧所包含的编码单元的目标量化参数；基于视频帧序列中每一帧的前景轮廓，定位前景轮廓所对应的编码单元；对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。关于如何基于当前次编码的目标码率确定编码单元的目标码率，如何定位前景轮廓对应的编码单元，可参考图三所示实施例的相关说明。
在一个可选实施方式中，编码模块330对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整包括：对于所述视频帧序列中的每一帧，编码模块330获取预先设置的该帧的量化参数的调整因子，编码模块330根据该帧的量化参数的调整因子与所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数，得到调整后的编码单元的目标量化参数。
例如，预先设置的帧级别的量化参数的调整因子diff的取值范围为[c,d]，其中，c、d为根据实际需求设置的常数，比如，c取值为-2，d取值为2。在获取到预设的量化参数的调整因子diff之后，根据该调整因子diff对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，比如，可根据如下公式对前景轮廓对应的编码单元进行目标量化参数调整：LumaQ1＝LumaQ-diff。其中，LumaQ1表示调整后的目标量化参数，LumaQ表示调整前的目标量化参数，diff表示量化参数的调整因子。
在另一个可选实施方式中，编码模块330对前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整包括：对于所述视频帧序列中的每一帧，编码模块330根据当前次编码中已编码帧的量化参数的调整因子确定该帧的量化参数的调整因子；根据该帧的量化参数的调整因子与所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数，得到调整后的编码单元的目标量化参数。
例如，可将当前次编码中已编码帧的量化参数的调整因子的平均值作为当前帧的量化参数的调整因子。比如，假设当前次编码已编码帧为第一帧和第二帧，对应的量化参数的调整因子diff依次为2和0，通过对第一帧和第二帧的diff进行求平均得到当前帧(即视频帧序列中的第三帧)的diff值为1。
在本公开实施例中，对于视频帧序列中的每一帧来说，通过对该帧前景轮廓对应的编码单元的目标量化参数进行调整，能够优化人眼感兴趣的前景区域的主观质量，实现编码单元码率的合理分配。
在本公开实施例中，通过视频编码装置实现了多次编码中的当前次编码。通过基于视频帧序列在前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓，指导当前次编码，能够在优化当前次编码的视频质量的同时，节省目标码率，避免目标码率设置浪费，降低视频编码中的系统资源消耗。
图5为本公开的视频编码系统的一些实施例的结构示意图。如图5所示，本公开的视频编码系统包括第一编码器510、第二编码器520。
在本公开的实施例中，对同一视频帧序列进行多次编码，比如两次编码，或者三次编码等等。在一些实施例中，一个编码器执行一次编码，进而，当编码次数为两次时，本公开的视频编码系统包括两个编码器；当编码次数为三次时，本公开的视频编码系统包括三个编码器。在另一些实施例中，也可以由一个编码器执行多次编码。在对同一视频帧序列进行多次编码过程中，后一次的编码实现需要依据前一次的编码信息。
第一编码器510，被配置为对视频帧序列进行前一次编码，以得到视频帧序列在前一次编码的实际码率。
第一编码器520，还被配置为对视频帧序列中的每一帧进行背景建模、以及前景轮廓查找操作得到视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在一些实施例中，第一编码器510还被配置为将处理得到的前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓存至信息文件中。进而，第二编码器520可直接从该信息文件中读取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
在另一些实施例中，第一编码器510还被配置为将处理得到的前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓发送至视频编码装置。进而，第二编码器520可直接接收到视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
第二编码器520，被配置为获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓；还被配置为根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率；还被配置为根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。
在本公开实施例中，通过视频编码系统实现了多次编码。通过视频编码系统中的第二编码器基于视频帧序列在前一次编码的实际码率和视频帧序列中每一帧的前景轮廓，指导当前次编码，能够在优化当前次编码的视频质量的同时，节省目标码率，避免目标码率设置浪费，降低视频编码中的系统资源消耗。
图6为本公开的视频编码装置的再一些实施例的结构示意图。该装置包括存储器610和处理器620，其中：存储器610可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储图1-4所对应实施例中的指令。处理器620耦接至存储器610，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器620用于执行存储器中存储的指令。
在一些实施例中，还可以如图7所示，该装置700包括存储器710和处理器720。处理器720通过BUS总线730耦合至存储器710。该装置700还可以通过存储接口740连接至外部存储装置750以便调用外部数据，还可以通过网络接口760连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)，此处不再进行详细介绍。
在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，能够在优化编码的视频质量的同时，降低编码的系统资源消耗。
在另一些实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图1-2所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开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，本公开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非瞬时性存储介质(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。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种视频编码方法，包括：
获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓；
根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率；
根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。
2.根据权利要求1所述的视频编码方法，其中，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率包括：
判断所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间是否匹配；
在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间匹配的情况下，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
3.根据权利要求2所述的视频编码方法，其中，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率还包括：
在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间不匹配的情况下，根据预设的目标码率取值区间设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
4.根据权利要求1所述的视频编码方法，其中，根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码包括：
根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率，确定所述视频帧序列中每一帧所包含的编码单元的目标量化参数；
对于所述视频帧序列中的每一帧，对所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。
5.根据权利要求4所述的视频编码方法，其中，对所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整包括：
根据当前次编码中已编码帧的量化参数的调整因子确定该帧的量化参数的调整因子；
根据该帧的量化参数的调整因子与所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数，得到调整后的编码单元的目标量化参数。
6.根据权利要求4所述的视频编码方法，其中，对所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整包括：
获取预先设置的该帧的量化参数的调整因子；
根据该帧的量化参数的调整因子与所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数，得到调整后的编码单元的目标量化参数。
7.根据权利要求1所述的视频编码方法，其中，获取所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓包括：
对所述视频帧序列中的每一帧进行背景建模，以识别出所述视频帧序列中每一帧的前景像素；
根据所述前景像素，通过轮廓查找算法确定所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓。
8.根据权利要求1所述的视频编码方法，其中，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率包括：
采用线性函数，对所述视频帧序列在前一次编码的实际码率进行处理，以得到所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
9.一种视频编码装置，包括：
获取模块，被配置为获取视频帧序列在前一次编码的实际码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓；
确定模块，被配置为根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，确定所述视频帧序列在当前次编码的目标码率；
编码模块，被配置为根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率和所述视频帧序列中每一帧的前景轮廓，进行当前次编码。
10.根据权利要求9所述的视频编码装置，其中，所述确定模块包括：
判断单元，被配置为判断所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间是否匹配；
设置单元，被配置为在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间匹配的情况下，根据所述视频帧序列在前一次编码的实际码率，设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
11.根据权利要求10所述的视频编码装置，其中，所述设置单元还被配置为：
在所述视频帧序列在前一次编码的实际码率与预设的目标码率取值区间不匹配的情况下，根据预设的目标码率取值区间设置所述视频帧序列在当前次编码的目标码率。
12.根据权利要求9所述的视频编码装置，其中，所述编码模块被配置为：
根据所述视频帧序列在当前次编码的目标码率，确定所述视频帧序列中每一帧所包含的编码单元的目标量化参数；
对于所述视频帧序列中的每一帧，对所述前景轮廓所对应的编码单元的目标量化参数进行调整，根据调整后的编码单元的目标量化参数进行编码。
13.一种视频编码装置，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求1至8任一项所述的视频编码方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述的视频编码方法。
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