低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低延遲視頻編碼中基于場景切換的碼率控制方法。本發(fā)明通過計算當(dāng)前幀的灰度直方圖與上一幀的灰度直方圖計算兩相鄰幀的相似度指標(biāo)準(zhǔn)確地檢測出場景切換，從而有效地通過調(diào)節(jié)GOP長度來控制碼率，進(jìn)一步的，還可以同時通過調(diào)節(jié)量化參數(shù)、當(dāng)前編碼幀率來控制碼率。如果場景切換檢測到發(fā)生，立即將當(dāng)前幀類型設(shè)置為I-幀，將GOP中關(guān)于已編碼P-幀的計數(shù)器置0，相關(guān)環(huán)境作初始化，即重新開始一個GOP的編碼以提高視頻編碼的自適應(yīng)性。
【專利說明】低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及視頻圖像壓縮編碼技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]碼率控制是視頻編碼器中重要的功能組成部分。隨著網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用的不斷拓展，網(wǎng)上視頻點播、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、視頻電話通信和社交網(wǎng)絡(luò)中視頻應(yīng)用的不斷興起和流行，視頻圖像的即時高質(zhì)量傳輸及服務(wù)成為急迫的技術(shù)需求。上述這些應(yīng)用在低延遲數(shù)據(jù)傳輸、控制、響應(yīng)、帶寬等方面都具有相對受限性。因此，開發(fā)適用于多種視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)的低延遲碼率控制系統(tǒng)具有強(qiáng)烈的現(xiàn)實意義。
[0003]視頻編碼中的低延遲(Low-delay)特指幀間預(yù)測編碼過程中僅包含幀內(nèi)預(yù)測
1-幀和單向預(yù)測P-幀，不使用雙向預(yù)測即不采用B-幀結(jié)構(gòu)編碼。低延遲編碼是快速進(jìn)行的順序編碼，編碼順序和播放順序一致。最常見的低延遲編碼為“IPP..”或“IPP..1PP..”結(jié)構(gòu)。圖像組GOP被定義為以一個起始1-幀和若干連續(xù)P-幀組成，它的長度可以是固定的也可以是變化的。此外，全1-幀編碼結(jié)構(gòu)作為低延遲編碼的特殊，其編碼為“II1..”。在全1-幀編碼結(jié)構(gòu)下，每一個GOP僅包含一個1-幀。
[0004]視頻圖像信號源場景變化、鏡頭瞬間切換頻繁。從編解碼器內(nèi)部來看，由于采用幀間預(yù)測方式，后續(xù)幀將參考早前解碼幀，那么在場景切換的瞬間，當(dāng)前編碼幀將無法直接從早前解碼幀中獲得有效的可參考圖像(塊)。從外部應(yīng)用角度來看，場景切換時恰好應(yīng)該是圖像進(jìn)行合理重新分組的時候，這樣可以有效阻斷視頻編碼預(yù)測誤差蔓延。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種面向低延遲視頻編碼結(jié)構(gòu)，可以準(zhǔn)確檢測出場景切換，進(jìn)一步調(diào)整GOP長度，進(jìn)行碼率控制的方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，低延遲視頻編碼中基于場景切換的碼率控制方法，包括以下步驟:
[0007]1)計算當(dāng)前幀的灰度直方圖；
[0008]2)通過當(dāng)前幀的灰度直方圖與上一幀的灰度直方圖計算兩相鄰幀的相似度指標(biāo)；所述相似度指標(biāo)通過高維向量余弦相似度表示:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)計算當(dāng)前幀的灰度直方圖； 2)通過當(dāng)前幀的灰度直方圖與上一幀的灰度直方圖計算兩相鄰幀的相似度指標(biāo)；所述相似度指標(biāo)通過高維向量余弦相似度表示:
2.如權(quán)利要求1所述低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法，其特征在于，引入線性相關(guān)系數(shù)，與高維向量余弦相似度一起來表征相似度指標(biāo)；
3.如權(quán)利要求2所述低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法，其特征在于，相似度指標(biāo)為余弦相似度與線性相關(guān)系數(shù)的乘積，或者為線性相關(guān)系數(shù)的平方與高維向量余弦相似度的乘積。
4.如權(quán)利要求1所述低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法，其特征在于，還包括: 在當(dāng)前的編碼時刻t，如當(dāng)前編幀為1-幀時，使用量化參數(shù)Q:
5.如權(quán)利要求4所述低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法，其特征在于，還包括，通過當(dāng)前的量化參數(shù)Q來調(diào)節(jié)當(dāng)前編碼幀率Fc，當(dāng)量化參數(shù)Q的取值在低段區(qū)間，在不高于幀率上限范圍內(nèi)增加當(dāng)前編碼幀率F。；當(dāng)量化參數(shù)Q的取值在高段區(qū)間，在不低于幀率下限范圍內(nèi)降低當(dāng)前編碼幀率F。；當(dāng)量化參數(shù)Q的取值在中段區(qū)間，保持當(dāng)前編碼幀率F。不變；當(dāng)上一編碼時刻中的編碼幀率F。變化后，需要根據(jù)新的編碼幀率F。重新確定


像素點目標(biāo)比特
6.如權(quán)利要求5所述低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法，其特征在于，31過幀率變化因子P來調(diào)節(jié)當(dāng)前編碼幀率FC，F(xiàn)c e P巧，其中一表示向箭頭方向的參數(shù)賦值，F(xiàn)s為從視頻源獲得的采樣幀率； 增加當(dāng)前編碼幀率FC為P ^ 2 _ ^，降低當(dāng)前編碼幀率FC為供—P / 2。
7.如權(quán)利要求5所述低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法，其特征在于，當(dāng)前的量化參數(shù)Q表示為在當(dāng)前編碼時刻t為止的最近I秒編碼中使用的量化參數(shù)的平均值α,
8.如權(quán)利要求5所述低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法，其特征在于，幀率下限為IOHz，幀率上限IOOHz。
9.如權(quán)利要求5所述低延遲視頻編碼基于場景切換檢測的碼率控制方法，其特征在于，所述低段區(qū)間為合法量化參數(shù)Q值取值范圍中低段20%，高段區(qū)間為合法量化參數(shù)Q值取值范圍中高段20%，量化參數(shù)Q值取值范圍中剩余的60%為中段區(qū)間。
【文檔編號】H04N19/61GK103826121SQ201310711785
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】周益民, 朱策 申請人:電子科技大學(xué)