专利名称：一种可伸缩视频编码量化参数确定方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频图像处理技术领域，尤其涉及一种可伸缩视频编码(ScalableVideo Coding, SVC)量化参数确定方法及装置。
背景技术：
可伸缩视频编码(Scalable Video Coding, SVC)作为新一代视频压缩编码标准
H.264/AVC的扩展已于2007年7月正式标准化，SVC将更好地适应于现有异构、时变的网络终端环境，使得编码压缩后的视频更加灵活地满足各方面的应用需要。目前，H.264/SVC支持了时域、空域和质量域三个方向的可伸缩性，并且基本实现了对于解码器复杂性和编码效率的平衡设计。H.264/SVC中提出了关键帧(Key picture)的概念，当前关键帧与前一关键帧之间的所有视频巾贞形成一个图像组(Group ofpictures,G0P)。在一个图像组内，以关键巾贞所在的基本层图像作为参考，关键帧之间的其它帧(即B帧)形成层次化结构(即不同的时域视频层)，通过截断不同的时域视频层，以提供码流的时域可伸缩性。即通过层次化B帧(Hierarchical-B)实现SVC的时域可伸缩性。如附图1所示，一个图像组包括8个视频中贞，4个视频层，其中，TL-O表示基本时域层，TL-1表示由基本时域层预测得到的第一时域层，TL-2表示由基本时域层或第一时域层视频帧预测得到的第二时域层，TL-3表示由基本时域层、第一时域层或第二时域层视频帧预测得到的第三时域层。由于SVC独特的GOP结构以及复杂的可伸缩性，使得可伸缩视频编码器的码率控制更为复杂化。由于SVC的层次化的结构设计，各个时域视频层之间具有相关性。在总目标码率相对固定的情况下，针对各时域视频层采用不同的码率分配和控制方法，将会导致不同的编码效率。而在H.264/SVC的实际应用中，建立一个高效的码率控制方法是至关重要的。传统的基于栅格结构(trellis-based)的码率控制方法通过对各视频巾贞遍历设置可能的量化参数，进而构建待编码各帧的失真率栅格关系，再利用编码的单调性和最优路径选取的方法求出一组各帧量化参数选取的最优解，来实现码率控制，但是该方法需要计算栅格各节点上的码率和失真值，复杂性很高。为了实际编码的使用，需要设计一种复杂性相对较低的码率控制方法。现有技术中提出了一种H.264/SVC码率控制方法，是依据各个时域层固定的权重，对各个视频帧调节比率因子选取相应的量化参数。该方法一定程度上考虑了层次间的相互关系，但视频各层次间的依赖关系没有充分发掘，因而编码效率还比较低。
发明内容
本发明提供一种可伸缩视频编码量化参数确定方法及装置，用以降低可伸缩视频编码量化参数确定的复杂度，提高编码效率以及编码性能。本发明实施例提供的具体技术方案如下:
一种可伸缩视频编码量化参数确定方法，包括:根据视频编码帧率、信道带宽码率以及已编码图像组产生的码率误差，为待编码图像组分配目标码率；计算所述待编码图像组中表征每个视频帧的复杂性的对应复杂性描述子，并根据所述每个视频帧的复杂性描述子确定出该视频帧与所属图像组中相关视频帧的量化参数差异值，由所述待编码图像组中与每个视频帧对应的量化参数差异值组成所述待编码图像组的量化参数差异矢量；基于所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子和所述目标码率，以及前一图像组的关键帧量化参数，确定所述待编码图像组的关键帧量化参数；基于所述待编码图像组的关键帧量化参数以及所述量化参数差异矢量，确定所述待编码图像组每个视频帧的量化参数，并根据位于同一时域层的各视频帧的量化参数，确定所述待编码图像组中各时域层的量化参数。一种可伸缩视频编码量化参数确定装置，包括:第一处理单元，用于根据视频编码帧率、信道带宽码率以及已编码图像组产生的码率误差，为待编码图像组分配目标码率；第二处理单元，用于计算所述待编码图像组中表征每个视频帧的复杂性的对应复杂性描述子，并根据所述每个视频帧的复杂性描述子确定出该视频帧与所属图像组中相关视频帧的量化参数差异值，由所述待编码图像组中与每个视频帧对应的量化参数差异值组成所述待编码图像组的量化参数差异矢量；第三处理单元，用于基于所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子和所述目标码率，以及前一图像组的关键帧量化参数，确定所述待编码图像组的关键帧量化参数；第四处理单元，用于基于所述待编码图像组的关键帧量化参数以及所述量化参数差异矢量，确定所述待编码图像组每个视频帧的量化参数，并根据位于同一时域层的各视频帧的量化参数，确定所述待编码图像组中各时域层的量化参数。基于上述技术方案，本发明实施例中，根据视频编码帧率、信道带宽码率以及已编码图像组产生的码率误差，为待编码图像组分配目标码率，计算待编码图像组中每个视频帧的复杂性描述子，并根据每个视频帧的复杂性描述子确定待编码图像组中每个视频帧与其相关视频帧的量化参数差异矢量，基于待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子和目标码率，以及前一图像组的关键帧量化参数，确定待编码图像组的关键帧量化参数，再基于待编码图像组的关键帧量化参数以及量化参数差异矢量，确定待编码图像组每个视频帧的量化参数，并根据位于同一时域层的各视频帧的量化参数，确定待编码图像组中各时域层的量化参数，从而可以降低可伸缩视频编码量化参数确定的复杂度。该方法通过视频帧的复杂性描述子充分利用了视频帧的复杂性，从而能够反映视频的运动特性，并且，该方法将量化参数的确定转换为求取各视频帧的量化参数差异矢量和关键帧量化参数，避免了通过反复设置量化参数得到合适的码率，从而实现了图像组编码的最优化，降低了视频编码时码率分配的复杂性，进而提高了编码效率和编码性能。
图1为现有技术中SVC中图像组的层次化B帧结构示意图；图2为本发明实施例中进行SVC量化参数确定方法流程图；图3为本发明实施例中SVC量化参数确定装置结构图。
具体实施例方式为了降低可伸缩视频编码时码率分配的复杂性，提高编码效率以及编码性能，本发明实施例中提供了一种可伸缩视频编码量化参数确定方法。下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。在可伸缩视频编码中，对图像组各时域层每个视频帧进行码率分配实现对图像组码率控制，可以转换为对图像组中各时域层中每个视频帧的量化参数选取问题，也就是说转换为确定与图像组各时域层每个视频帧对应的量化参数向量，可以用公式表示如下:
权利要求
1.一种可伸缩视频编码量化参数确定方法，其特征在于，包括: 根据视频编码帧率、信道带宽码率以及已编码图像组产生的码率误差，为待编码图像组分配目标码率； 计算所述待编码图像组中表征每个视频帧的复杂性的对应复杂性描述子，并根据所述每个视频帧的复杂性描述子确定出该视频帧与所属图像组中相关视频帧的量化参数差异值，由所述待编码图像组中与每个视频帧对应的量化参数差异值组成所述待编码图像组的量化参数差异矢量； 基于所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子和所述目标码率，以及前一图像组的关键帧量化参数，确定所述待编码图像组的关键帧量化参数； 基于所述待编码图像组的关键帧量化参数以及所述量化参数差异矢量，确定所述待编码图像组每个视频帧的量化参数，并根据位于同一时域层的各视频帧的量化参数，确定所述待编码图像组中各时域层的量化参数。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，根据视频编码帧率、信道带宽码率以及已编码图像组产生的码率误差，为待编码图像组分配目标码率，包括: 计算信道带宽码率与视频编码帧率的比值，以及该比值与所述待编码图像组中视频帧数量的乘积，该乘积与同一单位时间内已编码图像组所产生的码率误差之和确定为分配给所述待编码图像组的目标码率。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个视频帧的复杂性描述子确定出该视频帧与所属图像组中相关视频帧的量化参数差异值，具体包括: 将所述待编码图像组中每 个视频帧的复杂性描述子与预定阈值进行比较，若所述视频帧的复杂性描述子大于等于所述预定阈值，则将所述视频帧与其相关视频帧的量化参数差异值确定为第一预定值；否则，将所述视频帧与其相关视频帧的量化参数差异值确定为第二预定值。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述待编码图像组的关键帧量化参数，包括: 计算所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子之和； 使用前一图像组的关键帧量化参数对所述待编码图像组进行编码获得编码码率，并结合所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子之和，以及前一图像组的关键帧量化参数，计算当前待编码图像组的简单线性图像组码率模型的模型参数； 采用所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子之和、所述目标码率以及计算获得所述模型参数，根据所述简单线性图像组码率模型计算所述待编码图像组的关键帧量化参数； 所述简单线性图像组编码码率模型为〃 =，其中，R表示图像组编码码率，Sgop表示图像组所有视频巾贞的复杂性描述子之和，Qs表示量化参数对应的量化步长，n为模型参数。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，使用前一图像组的关键帧量化参数对所述待编码图像组进行编码获得编码码率，包括: 将所述前一图像组的关键帧量化参数作为当前待编码图像组所有视频帧的量化参数，再根据该量化参数对所述待编码图像组进行编码获得编码码率。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述待编码图像组的关键帧量化参数以及所述量化参数差异矢量，确定所述待编码图像组每个视频帧的量化参数，包括: 根据待编码图像组的关键帧量化参数，和所述量化参数差异矢量中包含的、所述待编码图像组的第一时域层中各视频帧的对应量化参数差异值，确定第一时域层中各视频帧的量化参数；根据第一时域层中各视频帧的量化参数以及所述量化参数差异矢量中包含的、所述待编码图像组的第二时域层中各视频帧的量化参数差异值，确定第二时域层中各视频帧的量化参数，同理确定所述待编码图像组中各时域层中每个视频帧的量化参数。
7.按权利要求1或6所述的方法，其特征在于，根据位于同一时域层的视频帧的量化参数，确定所述待编码图像组中各时域层的量化参数，包括: 计算所述待编码图像组中位于同一时域层的各视频帧的量化参数的平均值，将该平均值确定为相应时域层的量化参数。
8.一种可伸缩视频编码量化参数确定装置，其特征在于，包括: 第一处理单元，用于根据视频编码帧率、信道带宽码率以及已编码图像组产生的码率误差，为待编码图像组分配目标码率； 第二处理单元，用于计算所述待编码图像组中表征每个视频帧的复杂性的对应复杂性描述子，并根据所述每个视频帧的复杂性描述子确定出该视频帧与所属图像组中相关视频帧的量化参数差异值，由所述待编码图像组中与每个视频帧对应的量化参数差异值组成所述待编码图像组的量化参数差异矢量； 第三处理单元，用于基于 所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子和所述目标码率，以及前一图像组的关键帧量化参数，确定所述待编码图像组的关键帧量化参数； 第四处理单元，用于基于所述待编码图像组的关键帧量化参数以及所述量化参数差异矢量，确定所述待编码图像组每个视频帧的量化参数，并根据位于同一时域层的各视频帧的量化参数，确定所述待编码图像组中各时域层的量化参数。
9.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元具体用于计算信道带宽码率与视频编码帧率的比值，以及该比值与所述待编码图像组中视频帧数量的乘积，该乘积与同一单位时间内已编码图像组所产生的码率误差之和确定为分配给所述待编码图像组的目标码率。
10.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元具体用于将所述待编码图像组中每个视频帧的复杂性描述子与预定阈值进行比较，若所述视频帧的复杂性描述子大于等于所述预定阈值，则将所述视频帧与其相关视频帧的量化参数差异值确定为第一预定值；否则，将所述视频帧与其相关视频帧的量化参数差异值确定为第二预定值。
11.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第三处理单元具体用于: 计算所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子之和； 使用前一图像组的关键帧量化参数对所述待编码图像组进行编码获得编码码率，并结合所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子之和，以及前一图像组的关键帧量化参数，计算当前待编码图像组的简单线性图像组码率模型的模型参数； 采用所述待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子之和、所述目标码率以及计算获得所述模型参数，根据所述简单线性图像组码率模型计算所述待编码图像组的关键帧量化参数；所述简单线性图像组编码码率模型为〃 =，其中，R表示图像组编码码率，Sgop表示图像组所有视频巾贞的复杂性描述子之和，Qs表示量化参数对应的量化步长，n为模型参数。
12.按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第三处理单元还用于在使用前一图像组的关键帧量化参数对所述待编码图像组进行编码获得编码码率时，将所述前一图像组的关键帧量化参数作为当前待编码图像组所有视频帧的量化参数，再根据该量化参数对所述待编码图像组进行编码获得编码码率。
13.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第四处理单元基于所述待编码图像组的关键帧量化参数以及所述量化参数差异矢量，确定所述待编码图像组每个视频帧的量化参数时，具体用于: 根据待编码图像组的关键帧量化参数，和所述量化参数差异矢量中包含的、所述待编码图像组的第一时域层中各视频帧的对应量化参数差异值，确定第一时域层中各视频帧的量化参数；根据第一时域层中各视频帧的量化参数以及所述量化参数差异矢量中包含的、所述待编码图像组的第二时域层中各视频帧的量化参数差异值，确定第二时域层中各视频帧的量化参数，同理确定所述待编码图像组中各时域层中每个视频帧的量化参数。
14.按权利要求8或13所述的装置，其特征在于，所述第四处理单元根据位于同一时域层的视频帧的量化参数，确定所述待编码图像组中各时域层的量化参数时，具体用于:计算所述待编码图像组中位于同一时域层的各视频帧的量化参数的平均值，将该平均值确定为相应时域层的 量化参数。
全文摘要
本发明公开了一种可伸缩视频编码量化参数确定方法，用以降低可伸缩视频编码时码率分配的复杂度，提高编码效率以及编码性能。该方法为为待编码图像组分配目标码率；根据每个视频帧的复杂性描述子确定待编码图像组中每个视频帧与其相关视频帧的量化参数差异矢量；基于待编码图像组中所有视频帧的复杂性描述子和目标码率，以及前一图像组的关键帧量化参数，确定待编码图像组的关键帧量化参数；基于待编码图像组的关键帧量化参数以及量化参数差异矢量，确定待编码图像组每个视频帧的量化参数，并根据位于同一时域层的各视频帧的量化参数，确定待编码图像组中各时域层的量化参数。本发明同时公开了一种可伸缩视频编码量化参数确定装置。
文档编号H04N7/30GK103096048SQ20111034218
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者刘家瑛, 郭宗明, 李振东 申请人:北京大学, 北大方正集团有限公司, 北京北大方正电子有限公司