一种空间分辨率视频转码中宏块选择skip类型的方法
【专利摘要】一种空间分辨率视频转码中宏块选择SKIP类型的方法，本发明充分利用了原始码流的丰富信息，快速进行宏块的SKIP类型选择，并尽可能保证选择的正确性；从解码信息中提取了残差数据，宏块类型等信息，这些信息都与编码端的块类型息息相关。没有提取比较耗时的运动矢量信息，这样保证了提取信息耗时较少，从而转码速度较快。本发明采用了像素域的视频转码，不会出现漂移误差，也就不会导致漂移效应，从而保证了重新编码后的图像质量。
【专利说明】一种空间分辨率视频转码中宏块选择SKIP类型的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空间分辨率视频转码中宏块选择SKIP类型的方法，属于多媒体信号处理领域。
【背景技术】
[0002]在视频点播的应用中，为了能给更广泛的用户提供丰富的视频资源，视频内容提供商需要保存各种格式下的视频资源，如高清品质，标清品质，一般品质等。这样才能满足各类不同用户的需求，如个人电脑用户，手机用户等。为了能解决不同用户终端带来的差异，可以使用视频转码技术。在该技术中，可以实时对视频流中的图像大小，帧率，图像质量等各参数进行调整，从而符合接入网络和播放终端的要求。比如在图1所述的视频点播中，就可以在视频服务器上加入视频转码模块，用户就可以通过无线终端完成点播，从而解决了无线信道过窄无法点播的问题。
[0003]视频转码的输入是一种比特流格式(如图像大小，帧率，码率，编码标准等)，经过转码模块，可以得到另一种输出比特流格式。根据输入和输出比特流格式，视频转码通常分为标准间转码和标准内转码两种。标准间转码是指输入比特流和输出比特流属于不同的标准。标准内转码指输入比特流和输出比特流属于同一标准，又常分为图像尺寸转码，帧率转码，比特率转码三个方面。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种空间分辨率视频转码中宏块选择SKIP类型的方法，该方法适用于无线视频监控，互联网视频监控，视频点播等领域，本方法不仅可以显著加快转码速度，而且保证了重新编码后的图像质量，满足了实时性的要求。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]空间分辨率转码也就是图像尺寸转码，即从较大尺寸图像转码到较小尺寸图像。图像尺寸缩放因子一般分为整数和任意值两种。本发明支持任意值缩放因子的情况，并约定转码前图像尺寸为N1XM1，转码后图像尺寸为N2XM2，因此横向和纵向的图像缩放因子分别为N1/N2和M1/M2。附图2中给出了转码前后图像中宏块的对应关系。图2的子图(b)为图像尺寸缩放后的宏块，即需要对此宏块选择一个宏块类型，其宽度和高度均为16个像素，本发明称之为当前宏块。图2的子图(a)为当前宏块对应到图像尺寸缩放前图像中的位置，其中阴影区域(图中标识为区域A2)为当前宏块在图像尺寸缩放前图像中的对应区域。设当前宏块在图像尺寸缩放后图像中的左上角坐标为(x，y)，则区域A2在图像尺寸缩放前图像中的左上角坐标为:(X ?Ν1/Ν2, y.Μ1/Μ2)。区域Al定义为:其横向和纵向尺寸均为16个像素的整数倍，且刚好完全包含区域Α2，在图2的子图(a)中以黑粗线包围区域为Al0
[0007]一种空间分辨率视频转码中宏块选择SKIP类型的方法，包括步骤如下:
[0008]I)如果区域Al中所有宏块全为SKIP类型，则当前宏块直接选择为SKIP类型；否则进入步骤2);
[0009]2)统计原始图像所有宏块中采用了 SKIP类型的比例，记为FP ;统计区域Al中宏块采用了 SKIP类型的比例，记为AP ;
[0010]如果FP和AP至少满足下列条件a)、b)之一，则当前宏块选择为SKIP类型:
[0011]a) FPXX 5 并且 ΑΡ>0.5
[0012]b) FP>0.15 并且 ΑΡ>0.9 ；
[0013]如果上列两个条件a)、b)都不满足，则进入步骤3);
[0014]3)统计区域Al的NZ值，其中NZ值为区域Al内的残差数据非零系数比例:
[0015]如果NZ>th，则当前宏块的类型选择为SKIP类型；
[0016]否则使用现有的选择宏块类型的公开算法，选择宏块类型；所述th是一个阈值，th的值由式⑴决定，
[0017]th = aebQ(i)
[0018]式(i)中，Q为当前宏块采用的量化参数，具体值采用公开的率失真算法决定。
[0019]根据本发明优选的，本发明所述式(i)中参数a和b的计算过程包括如下步骤I)-6):
[0020]I)挑选视频:
[0021]首先需要挑选出常用的具备各种典型特征的视频序列，并将这些视频序列进行编码，得到压缩好的样本视频序列；所述各种典型特征是指视频中如运动是否剧烈，是否存在镜头切换，纹理是否丰富等特征；如果某视频点播系统是针对特定的应用，例如篮球比赛，则挑选的典型序列最好也是篮球比赛片段；
[0022]2)视频解码:
[0023]使用解码器，将所述压缩好的样本视频序列进行完全解码，得到像素域数据；这样可以保证在整个转码过程中不会引入漂移误差，从而保证图像质量；解码器可以自主开发，也可以使用各种开源的解码软件系统；
[0024]3)缩小图像尺寸:
[0025]根据视频播放终端的播放参数，按照现有公开的算法缩小视频图像尺寸；
[0026]4)选择最优模式:
[0027]使用全模式搜索法获取当前宏块的最优模式；所述全模式搜索法是遍历宏块所有可用的预测模式，并选择一个压缩性能最优的结果作为当前宏块的最优模式；该搜索方法的实施过程可以借鉴各种开源的软件系列，属于现有技术；
[0028]5)记录数据:
[0029]如果选择的最优模式为SKIP模式，则将步骤2)中解码时所得当前宏块的Q值和步骤4)中选择宏块模式时所得的对应区域Al的NZ记录下来；
[0030]6)模型建立:
[0031]经过步骤I) -4)，完成对所有视频的编码，使用步骤5)记录下来的所有Q值和NZ的关系，以Q值为横坐标，NZ值为纵坐标，绘制出一条曲线，采用模型aebQ拟合该曲线，拟合所得到的两个参数即为本发明所述参数a和b。
[0032]本发明的有益效果是:
[0033]I)本发明充分利用了原始码流的丰富信息，快速进行宏块的SKIP类型选择，并尽可能保证选择的正确性；从解码信息中提取了残差数据，宏块类型等信息，这些信息都与编码端的块类型息息相关。没有提取比较耗时的运动矢量信息，这样保证了提取信息耗时较少，从而转码速度较快。
[0034]2)本发明采用了基于像素域的视频转码，不会出现漂移误差，也就不会导致漂移效应，从而保证了重新编码后的图像质量。
[0035]3)本发明在计算参数a和b中，选用了具备各类特征的视频序列，因此该发明适用于各种视频类型，包括运动剧烈，运动平缓，纹理丰富，纹理简单等。
[0036]4)本发明适用的图像缩放因子不局限于整数值，而是任意值，从而扩展了视频转码的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1转码在视频点播服务中的应用原理图；
[0038]图2a转码前后图像中宏块对应关系图，转码前图像；
[0039]图2b转码前后图像中宏块对应关系图，当前宏块。
【具体实施方式】
[0040]下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
[0041]实施例、
[0042]在无线视频点播中，已编码的视频流存放在视频服务器上，这些视频流都是在高比特率的前提下压缩的，即图像尺寸大，帧率高，图像质量较好。当有用户进行点播某个视频段，会将相应所要求的参数同时发送到视频服务器，这些参数包括:图像尺寸，帧率，比特率等。视频服务器根据这些参数的要求，启动转码模块，将已经编码好的视频流转码到所要求的格式下，并实时地将转码后的视频流发送到用户终端。
[0043]视频服务器根据用户端的参数要求，启动在线转码模块，在线转码中需要对每个宏块选择一个类型，该模块的具体实施步骤如下:
[0044](I)在线解码。启动解码器将在线的实时视频流完全解码，得到像素域数据。
[0045](2)提取信息。从解码信息中提取出宏块类型，残差数据等信息。
[0046](3)缩小图像尺寸。根据终端的需要，缩小图像尺寸；此处所述的缩小图像尺寸的算法可以使用公开的算法。
[0047](4)宏块类型选择。利用提取的信息，使用本发明提出的方法快速判断当前宏块是否选择为SKIP模型。
[0048](5)重新计算运动矢量。每种宏块类型，都对应着一个或多个运动矢量，因此选择宏块类型之后需要重新计算运动矢量。计算方法使用公开的算法。重新计算后的运动矢量需要进一步细化，才能准确反映运动的实际情况，一般细化步长为2个像素。
[0049](6)重新编码。使用选择好的宏块类型，重新计算的运动矢量，对视频进行重新编码并输出。
[0050]一种空间分辨率视频转码中宏块选择SKIP类型的方法，包括步骤如下:
[0051]I)如果区域Al中所有宏块全为SKIP类型，则当前宏块直接选择为SKIP类型；否则进入步骤2);
[0052]2)统计原始图像所有宏块中采用了 SKIP类型的比例，记为FP ;统计区域Al中宏块采用了 SKIP类型的比例，记为AP ;
[0053]如果FP和AP至少满足下列条件a)、b)之一，则当前宏块选择为SKIP类型:
[0054]a) FP>0.5 并且 ΑΡ>0.5
[0055]b) FP>0.15 并且 ΑΡ>0.9 ；
[0056]如果上列两个条件a)、b)都不满足，则进入步骤3);
[0057]3)统计区域Al的NZ值，其中NZ值为区域Al内的残差数据非零系数比例:
[0058]如果NZ>th，则当前宏块的类型选择为SKIP类型；
[0059]否则使用现有的选择宏块类型的公开算法，选择宏块类型；所述th是一个阈值，th的值由式⑴决定，
[0060]th = aebQ(i)
[0061]式(i)中，Q为当前宏块采用的量化参数，具体值采用公开的率失真算法决定。
[0062]所述式(i)中参数a和b的计算过程包括如下步骤I)-6):
[0063]I)挑选视频:
[0064]首先需要挑选出常用的具备各种典型特征的视频序列，并将这些视频序列进行编码，得到压缩好的样本视频序列；所述各种典型特征是指视频中如运动是否剧烈，是否存在镜头切换，纹理是否丰富等特征；如果某视频点播系统是针对特定的应用，例如篮球比赛，则挑选的典型序列最好也是篮球比赛片段；
[0065]2)视频解码:
[0066]使用解码器，将所述压缩好的样本视频序列进行完全解码，得到像素域数据；这样可以保证在整个转码过程中不会引入漂移误差，从而保证图像质量；解码器可以自主开发，也可以使用各种开源的解码软件系统；
[0067]3)缩小图像尺寸:
[0068]根据视频播放终端的播放参数，按照现有公开的算法缩小视频图像尺寸；
[0069]4)选择最优模式:
[0070]使用全模式搜索法获取当前宏块的最优模式；所述全模式搜索法是遍历宏块所有可用的预测模式，并选择一个压缩性能最优的结果作为当前宏块的最优模式；该搜索方法的实施过程可以借鉴各种开源的软件系列，属于现有技术；
[0071]5)记录数据:
[0072]如果选择的最优模式为SKIP模式，则将步骤2)中解码时所得当前宏块的Q值和步骤4)中选择宏块模式时所得的对应区域Al的NZ记录下来；
[0073]6)模型建立:
[0074]经过步骤I) -4)，完成对所有视频的编码，使用步骤5)记录下来的所有Q值和NZ的关系，以Q值为横坐标，NZ值为纵坐标，绘制出一条曲线，采用模型aebQ拟合该曲线，拟合所得到的两个参数即为本发明所述参数a和b。
【权利要求】
1.一种空间分辨率视频转码中宏块选择SKIP类型的方法，其特征在于，所述方法包括步骤如下: 1)如果区域A1中所有宏块全为SKIP类型，则当前宏块直接选择为SKIP类型；否则进入步骤2)； 2)统计原始图像所有宏块中采用了SKIP类型的比例，记为FP;统计区域A1中宏块采用了 SKIP类型的比例，记为AP; 如果FP和AP至少满足下列条件a)、b)之一，则当前宏块选择为SKIP类型:
a)FP>0.5 并且 AP>0.5
b)FP>0.15 并且 AP>0.9 ； 如果上列两个条件a)、b)都不满足，则进入步骤3); 3)统计区域A1的NZ值，其中NZ值为区域A1内的残差数据非零系数比例: 如果NZ>th，则当前宏块的类型选择为SKIP类型； 否则使用现有的选择宏块类型的公开算法，选择宏块类型；所述th是一个阈值，th的值由式⑴决定， th = aebQ (i)式(i)中，Q为当前宏块采用的量化参数，具体值采用公开的率失真算法决定。
2.根据权利要求1所述的一种空间分辨率视频转码中宏块选择SKIP类型的方法，其特征在于，所述式(i)中参数a和b的计算过程包括如下步骤1)-6): 1)挑选视频: 首先需要挑选出常用的具备各种典型特征的视频序列，并将这些视频序列进行编码，得到压缩好的样本视频序列； 2)视频解码: 使用解码器，将所述压缩好的样本视频序列进行完全解码，得到像素域数据； 3)缩小图像尺寸: 根据视频播放终端的播放参数，按照现有公开的算法缩小视频图像尺寸； 4)选择最优模式: 使用全模式搜索法获取当前宏块的最优模式；所述全模式搜索法是遍历宏块所有可用的预测模式，并选择一个压缩性能最优的结果作为当前宏块的最优模式； 5)记录数据: 如果选择的最优模式为SKIP模式，则将步骤2)中解码时所得当前宏块的Q值和步骤4)中选择宏块模式时所得的对应区域A1的NZ记录下来； 6)模型建立: 经过步骤1) -4)，完成对所有视频的编码，使用步骤5)记录下来的所有Q值和NZ的关系，以Q值为横坐标，NZ值为纵坐标，绘制出一条曲线，采用模型aebQ拟合该曲线，拟合所得到的两个参数即为本发明所述参数a和b。
【文档编号】H04N21/258GK104469399SQ201410772157
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】徐新艳, 刘兆广, 冷严 申请人:山东电子职业技术学院