专利名称：视频编码方法、装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频技术领域，尤其涉及一种视频编码方法、装置及电子设备。
技术背景
对视频序列进行编码的时候，每一单位时间所产生的码流的比特数各不相同，因 此在通信信道上，无论其传输率是恒定还是可变，必须在编码器和信道间放置一个缓冲区 以平滑输入，缓冲器的容量越大，承受码流变动的能力越大，但是缓冲带来的延时也越大， 即缓冲器的容量与延时成反比。同时还需要一个码率控制系统来进行必要的控制，该码率 控制系统可以根据传输通道以及缓冲区的满度的情况来获取所需要编码的目标比特率，然 后结合目标码率，调节编码器的量化参数(Quantization Parameter，简称QP)来对由于图 像编码引起的码率变化引起的码率进行调整，防止缓冲区的上溢或下溢，从而使得输出码 流在保证图像质量稳定的条件下，适应有限的信道容量。也就是说，码率控制策略的目的 是，通过对QP的控制和选择，使得视频编码器在一定视频数据带宽的限制下能够保证较稳 定的码率和帧率以及较小的视频延时。
现有技术提供的一种方法
采用固定QP编码器(FixedQPEncoder)选择合适的QP。固定QP编码器通过估计 出的QP迭代的对目标视频序列进行基于可伸缩性视频编码(Salable Video Coding，简 称SVC)的固定QP编码，每一次编码产生的码率和QP用来产生下一次迭代的QP，直到产生 的码率与目标码率的误差达到一个可接受的范围，或者直到迭代次数超过预设值。固定QP 编码器中使用对数查找算法(logarithmic search algorithm)来获取最佳QP。该算法通 过迭代计算，使得码率不断接近目标码率，产生合适的码流以满足不同网络带宽以及用户 需求。
发明人在实施本发明的过程中，发现上述技术方案至少存在如下缺陷
采用固定QP编码器编码时，需要进行不断的迭代以获得QP，编码复杂度太高，耗 时太长，而且所得的最终码率与目标码率仍然有很大的偏差，码率控制的准确度和效率较 低，编码复杂度高。发明内容
本发明实施例提供一种视频编码方法、装置及电子设备，能够提高码率控制的效 率和准确度，降低编码复杂度。
本发明实施例提供了一种视频编码方法，包括
确定当前帧的模型参数θ，所述模型参数θ为表征所述当前帧图像的频率成分 的参数；
根据目标码率和模型参数确定所述当前帧的目标P值，所述P值为所述当前帧 的量化系数中数值为0的系数所占的比例；
确定所述当前帧的图像复杂度参数；
根据所述当前帧的图像复杂度参数和所述当前帧的目标P值，确定所述当前帧 的量化参数，所述量化参数用于对所述当前帧进行编码。
本发明实施例还提供了一种视频编码装置，包括
第一确定模块，用于确定当前帧的模型参数θ，所述模型参数θ为表征所述当前 帧图像的频率成分的参数；
第二确定模块，用于根据目标码率和所述第一确定模块确定的模型参数θ确定 所述当前帧的目标P值；所述P值为所述当前帧的量化系数中数值为O的系数所占的比 例；
第三确定模块，用于确定所述当前帧的图像复杂度参数；
第四确定模块，用于根据所述第三确定模块确定的当前帧的图像复杂度参数和所 述第二确定模块确定的当前帧的目标P值，确定所述当前帧的量化参数，所述量化参数用 于对所述当前帧进行编码。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括收发装置以及如如前所述的视频编码 装置，所述收发装置用于接收或发送视频数据。
本发明实施例提供的视频编码方法、装置及电子设备，首先根据获取到的模型参 数θ获取获得当前帧的目标P值，根据图像复杂度预测模型预测获得所述当前帧的图像 复杂度参数，根据所述当前帧的图像复杂度参数和所述当前帧的目标P值，获取所述当前 帧的量化参数。根据本发明提供的实施例，可以提高码率控制的效率和准确度，并且降低编 码复杂度。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明各实施例中涉及到的一种码率控制示意图2所示为本发明视频编码方法实施例一流程图3所示为本发明视频编码方法实施例二流程图4所示为本发明视频编码装置实施例结构示意图5所示为本发明电子设备实施例结构示意图6所示为采用本发明实施例的方法得到的公共车序列的PSNR ；
图7所示为采用本发明实施例的方法得到的工头序列的PSNR。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
近年来，随着hternet的发展，网络已经深入人们的日常生活，计算机、通信和多媒体技术的交互、融合使如今各种数字媒体应用通过通信网络连为一体。在网络环境(比 如互联网)里，由于网络带宽是有限的，用户终端以及用户的需求都是不同的，所以为了某 种特定的应用而一次压缩的码流并不是令人满意和有效的，对一些特定的用户或设备而 言，甚至是没有意义的。解决这个问题的一个有效的方法就是可伸缩性视频编码(Salable VideoCoding,简称SVC)，联合视频组(Joint Video Team,简称JVT)已经将其纳入到 H.沈4/高级视频编码(Advanced Video Coding，简称AVC)标准的扩展中，现已被证实接受 为国际标准。
SVC能提供的最低质量层被称作基本层，能增强空间分辨率、时间分辨率或信噪比 强度的层被称作增强层。空间可伸缩性使用分层编码(LayeredCoding)的方法，利用层间 的运动、纹理和残差信息。时间可伸缩性采用分级双向预测帧(Hierarchical B)编码技术。 信噪比的可伸缩性，可以使用两种方法粗粒度可伸缩性(Coarse Crain kalability，简 称CGS)和中粒度可伸缩性(Medium Grain kalability，简称MGS)。CGS和MGS也采用和 空间可伸缩性相同的层间预测方式，即利用层间的运动、纹理和残差信息。CGS和MGS与空 间可伸缩性的不同点在于层间分辨率相同，运动向量不用进行尺度放大，重建信号和残差 信号不用进行采样滤波，同时高层必须使用更小的QP来增强视频质量。
如图1所示为本发明各实施例中涉及到的一种码率控制示意图，视频源被输入到 视频编码器1，经过视频编码器编码后的码流输入到缓冲区2，码率控制装置3监视缓冲区2 的满度，通过调整QP来控制视频编码器1中的码率，从而达到防止缓冲区2上溢或下溢的 目的。缓冲区2将码流输出到视频解码器4中。
码率控制的一种方式是固定比特(Constant Bit Rate，简称CBR)方式，即向码率 控制装置中输入目标码率和视频源，根据对视频源复杂度估计、缓冲区的大小以及网络带 宽估计动态调整QP，得到符合要求的码率。
下面介绍一下P域的相关知识。
一个基本的量化过程如下=Zi,」=! 0皿(1况,」/0计印)，其中i，j分别表示图像中的 行列坐标，Yi, j为离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，简称DCT)系数，Ziij为量化 系数，Qstep为量化步长。也可以通过其他的变换方法来完成量化过程，比如KL变换或小波变换等。
令θ为表征当前帧图像的频率成分的参数，从θ的物理意义来看，θ可以表征 图像的纹理信息复杂程度，图像的纹理越复杂，高频信息越多，θ就越小，反之则越大。
对于每一帧图像，量化系数总的个数是确定的。将量化系数中数值为0的系数的 个数与量化系数总的个数的比值定义为P，即P是量化系数中值为O的系数所占的比例。 ρ与编码码率R是呈线性关系的
R(P)= θ (1-p )(6)
而P和QP之间有着一一对应的关系，可以通过DCT得到DCT的系数分布P(X)， χ为DCT系数，然后对于每一个QP可以计算出对应的P，从而建立QP与P间的一一对应关系。具体地，根据已知的分布Ρ(χ)，对于每个QP，可以计算出ρ :Ρ=Σ/(Χ) P(χ)为编 码的DCT系数分布，Δ是死区，譬如对于H. 264/AVC，帧间编码时Δ 二 55^g5fep，帧内编码时
权利要求
1.一种视频编码方法，其特征在于，包括确定当前帧的模型参数θ，所述模型参数θ为表征所述当前帧图像的频率成分的参数；根据目标码率和模型参数确定所述当前帧的目标P值，所述P值为所述当前帧的量 化系数中数值为0的系数所占的比例；确定所述当前帧的图像复杂度参数；根据所述当前帧的图像复杂度参数和所述当前帧的目标P值，确定所述当前帧的量 化参数，所述量化参数用于对所述当前帧进行编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据目标码率和模型参数确定所述当 前帧的目标P值之前还包括为当前帧分配目标码率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述当前帧的图像复杂度参数和 所述当前帧的目标P值，确定所述当前帧的量化参数之后还包括根据所述量化参数对所述当前帧进行编码。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前帧的模型参数θ包括根据可伸缩视频编码SVC的层间预测特性确定当 前帧的模型参数θ。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据SVC的层间预测特性确定当前帧 的模型参数θ包括采用时间预测方法确定当前帧的θ ；或者，采用空间预测方法确定当前帧的θ ；或者，比较采用时间预测方法得到的前面各帧的θ与所述前面各帧的实际θ之间的误差， 以及采用空间预测方法得到的前面各帧的θ与所述前面各帧的实际θ之间的误差，选择 误差较小的预测方法作为所述当前帧的预测方法，确定所述当前帧的θ。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述比较采用时间预测方法得到的前面 各帧的θ与所述前面各帧的实际θ之间的误差，以及采用空间预测方法得到的前面各帧 的θ与所述前面各帧的实际θ之间的误差，选择误差较小的预测方法作为所述当前帧的 预测方法，确定所述当前帧的θ包括确定第一时间窗口内，采用时间预测方法得到的前面各帧的θ与所述前面各帧的实 际θ之间的误差和；确定所述第一时间窗内，采用空间预测方法得到的前面各帧的θ与所 述前面各帧的实际θ之间的误差和；选择误差和较小的预测方法作为所述当前帧的预测 方法，确定所述当前帧的θ。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前帧的模型参数θ包括根据多视角视频编码以及立体视频编码的视角 间特性确定当前帧的模型参数θ。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据多视角视频编码以及立体视频 编码的视角间特性确定当前帧的模型参数θ包括采用时间预测方法确定当前帧的θ ；或者，采用视角预测方法确定当前帧的θ ；或者，比较采用时间预测方法得到的前面各帧的θ与所述前面各帧的实际θ之间的误差， 以及采用视角预测方法得到的前面各帧的θ与所述前面各帧的实际θ之间的误差，选择 误差较小的预测方法作为所述当前帧的预测方法，确定所述当前帧的θ。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述比较采用时间预测方法得到的前面 各帧的θ与所述前面各帧的实际θ之间的误差，以及采用空间预测方法得到的前面各帧 的θ与所述前面各帧的实际θ之间的误差，选择误差较小的预测方法作为所述当前帧的 预测方法，确定所述当前帧的θ包括确定第一时间窗口内，采用时间预测方法得到的前面各帧的θ与所述前面各帧的实 际θ之间的误差和；确定所述第一时间窗口内，采用视角预测方法得到的所述前面各帧的 θ与所述前面各帧的实际θ之间的误差和；选择误差和较小的预测方法作为所述当前帧 的预测方法，确定所述当前帧的Θ。
10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述根据目标码 率和模型参数获得所述当前帧的目标P值包括将所述目标码率和模型参数θ代入公式P = I-I，确定所述当前帧的目标ρ值，其中R为所述目标码率。
11.一种视频编码装置，其特征在于，包括第一确定模块，用于确定当前帧的模型参数θ，所述模型参数θ为表征所述当前帧图 像的频率成分的参数；第二确定模块，用于根据目标码率和所述第一确定模块确定的模型参数θ确定所述 当前帧的目标P值；所述P值为所述当前帧的量化系数中数值为O的系数所占的比例；第三确定模块，用于确定所述当前帧的图像复杂度参数；第四确定模块，用于根据所述第三确定模块确定的当前帧的图像复杂度参数和所述第 二确定模块确定的当前帧的目标P值，确定所述当前帧的量化参数，所述量化参数用于对 所述当前帧进行编码。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括目标码率接收模块，用于接收为视频帧分配的目标码率。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括编码模块，用于根据所述第四确定模块确定的量化参数对所述当前帧进行编码。
14.根据权利要求11-13中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括第一子单元或第二子单元；所述第一子单元用于根据SVC的层间预测特性确定当前帧的模型参数θ ；所述第二子单元用于根据多视角视频编码以及立体视频编码的视角间特性确定当前 帧的模型参数θ。
15.一种电子设备，其特征在于，包括收发装置以及如权利要求11至14中任一项权利 要求所述的视频编码装置，所述收发装置用于接收或发送视频数据。
全文摘要
本发明实施例公开了一种视频编码方法、装置及电子设备，其中方法包括确定当前帧的模型参数θ，所述模型参数θ为表征所述当前帧图像的频率成分的参数；根据目标码率和模型参数确定所述当前帧的目标ρ值，所述ρ值为所述当前帧的量化系数中数值为0的系数所占的比例；确定所述当前帧的图像复杂度参数；根据所述当前帧的图像复杂度参数和所述当前帧的目标ρ值，确定所述当前帧的量化参数，所述量化参数用于对所述当前帧进行编码。本发明实施例提供的方法、装置及电子设备，能够提高码率控制的效率和准确度，降低编码复杂度。
文档编号H04N7/26GK102036062SQ20091023527
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者刘猛, 李厚强, 杨名远, 胡昌启, 郭宜 申请人:中国科学技术大学, 华为技术有限公司