专利名称：一种编码码率调整方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字图像处理技术，特别涉及一种编码码率调整方法和装置。
背景技术：
在视频监控系统中，数字摄像机通常会使用联合图像专家组(JPEG，Joint Photographic Experts Group)编码方式来对采集到的各帧图像进行压缩处理，并将压缩后的数据进行本地存储和网络传输。由于图像的场景、分辨率、帧率以及传输带宽等均会动态发生变化，因此，需要相应地动态调整编码码率。现有技术中，通常采用以下方式来调整编码码率，即根据前一帧相同类型的图像的相关信息，结合预先设定的阈值，简单地对当前图像编码时的量化系数进行轻微调整。但是，量化系数和编码码率并不是简单的线性关系，所以并不能通过调整量化系数来达到准确地调整编码码率的目的，尤其是当量化系数很小时，即使对其进行加一或减一等操作，也会使编码码率发生剧烈的变化。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种编码码率调整方法，能够提高调整结果的准确性。本发明的另一目的在于提供一种编码码率调整装置，能够提高调整结果的准确性。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种编码码率调整方法，包括A、根据采集到的前M帧图像建立宏块平均编码比特数AVG_MB_Bits和图像质量参数Quality之间的数学模型，M为大于1的正整数；B、针对后续采集到的每帧图像，分别计算其目标AVG_MB_Bits，并根据计算出的目标AVG_MB_Bits和所建立的数学模型计算出Quality，根据计算出的Quality对图像进行编码。一种编码码率调整装置，包括第一处理模块，用于根据采集到的前M帧图像建立宏块平均编码比特数AVG_MB_ Bits和图像质量参数Quality之间的数学模型，M为大于1的正整数；第二处理模块，用于针对后续采集到的每帧图像，分别计算其目标AVG_MB_Bits， 并根据计算出的目标AVG_MB_Bits和所建立的数学模型计算出Quality，根据计算出的 Quality对图像进行编码。可见，采用本发明所述方案，建立AVG_MB_Bits和Quality之间的数学模型，后续当需要对图像进行编码时，首先计算出其目标AVG_MB_Bits，之后，根据计算出的目标AVG_ MB_Bits和所建立的数学模型计算出Quality，并利用计算出的Quality对图像进行编码； 与现有技术相比，本发明所述方案可直接根据计算出的Quality来对编码码率进行调整，
5而不是简单地对量化系数进行调整，从而提高了调整结果的准确性；另外，本发明所述方案涉及到的运算均比较简单，即运算复杂度较低，因此可满足实时性等方面的需求。
图1为本发明编码码率调整方法实施例的流程图。图2为本发明编码码率调整装置实施例的组成结构示意图。
具体实施例方式针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种编码码率调整方案，能够提高调整结果的准确性。为使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案进行详细说明。图1为本发明编码码率调整方法实施例的流程图。如图1所示，包括以下步骤步骤11 根据采集到的前M帧图像建立AVG_MB_Bits和Quality之间的数学模型， M为大于1的正整数。M的具体取值可根据实际需要而定，通常不会太大。Quality为图像质量参数，取值范围为[1，100]，当Quality的取值为1时，压缩后的图像质量最差，当Quality的取值为100时，压缩后的图像质量最好，编码器可根据 Quality来获取量化因子，并将量化因子与默认量化系数矩阵中的每个点相乘来确定当前编码所使用的量化矩阵，因此，调整Quality，即相应于调整编码码率。本步骤中，根据采集到的前M帧图像来建立所述数学模型，具体实现方式如下A、针对采集到的第N帧图像，N = 1，将一个默认初始值作为Quality的取值。该默认初始值的具体取值可根据实际需要而定，比如可为75。B、根据Quality对第N帧图像进行编码，并获取HeaderBits以及ContextBits ；用 ContextBits 除以 MB_NUM，得到实际 AVG_MB_Bits ；将 Quality 和实际 AVG_MB_Bits 作为一组样本进行保存。其中，HeaderBits表示编码图像的JPEG头信息消耗的比特数，ContextBits表示编码图像纹理信息消耗的比特数，MB_NUM表示图像的宏块数目，由图像的分辨率大小决定， AVG_MB_Bits表示宏块平均编码比特数。将HeaderBits和ContextBits相加即可得到编码图像消耗的总比特数 FrameBits,艮口有FrameBits = HeaderBits+ContextBits ； (1)另夕卜，ContextBits= MB_NUMXAVG_MB_Bits。 (2)如何获取HeaderBits、ContextBits以及MB_NUM均为现有技术。需要说明的是，本发明中会涉及到两种AVG_MB_Bits，一种为根据实际编码得到的 ContextBits计算出的AVG_MB_Bits，另一种为由目标编码比特数推算出ContextBits，由推算出的ContextBits进一步计算得到的AVG_MB_Bits，为进行区别，通常将前一种AVG_ MB_Bits 称为实际 AVG_MB_Bits，将后一种 AVG_MB_Bits 称为目标 AVG_MB_Bits。C、将 HeaderBits 禾口 ContextBits 相力口，得至Ij FrameBits,并将 FrameBits 与目标
6编码比特数进行比较，如果FrameBits大于目标编码比特数，则减小Quality的取值，如果 FrameBits小于目标编码比特数，则增大Quality的取值，如果FrameBits等于目标编码比特数，则维持Quality的取值不变，并令N = N+1，根据新的Quality和N重复执行步骤B。如何获取目标编码比特数也为现有技术，目标编码比特数与FrameBits是对应的，FrameBits表示的是编码一帧图像实际消耗的总比特数，目标编码比特数表示的是理论上需要消耗的总比特数。得到新的Quality后(有可能保持不变)，即可利用其来编码第二帧图像，依次类推。当对M帧图像均编码完毕后，即可得到M组样本，之后，根据这M组样本通过拟合方式建立起AVG_MB_Bits和Quality之间的数学模型，如下所示
权利要求
1.一种编码码率调整方法，其特征在于，包括A、根据采集到的前M帧图像建立宏块平均编码比特数AVG_MB_Bits和图像质量参数 Quality之间的数学模型，M为大于1的正整数；B、针对后续采集到的每帧图像，分别计算其目标AVG_MB_Bits，并根据计算出的目标 AVG_MB_Bits和所建立的数学模型计算出Quality，根据计算出的Quality对图像进行编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括Al、针对采集到的第N帧图像，N = 1，将一个默认初始值作为Quality的取值； A2、根据Quality对第N帧图像进行编码，并获取编码图像的JPEG头信息消耗的比特数HeaderBits以及编码图像纹理信息消耗的比特数ContextBits ；用ContextBits除以图像的宏块数目MB_NUM，得到实际AVG_MB_Bits ；将Quality和实际AVG_MB_Bits作为一组样本进行保存；A3、将HeaderBits和ContextBits相加，得到编码图像消耗的总比特数FrameBits， 并将FrameBits与目标编码比特数进行比较，如果FrameBits大于目标编码比特数，则减小Quality的取值，如果FrameBits小于目标编码比特数，则增大Quality的取值，如果FrameBits等于目标编码比特数，则维持Quality的取值不变，并令N = N+1，根据新的 Quality和N重复执行步骤A2 ；当得到M组样本后，根据这M组样本通过拟合方式建立起AVG_MB_Bits和Quality之间的数学模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数学模型为
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的Quality对图像进行编码包括如果计算出的Quality的取值小于预定阈值Q_min，则将Quality的取值设置为Q_ min，并在编码过程中按照以下方式对图像中的关注区域进行处理对于色度信息只保留离散余弦变换后的直流系数DC，舍弃离散余弦变换后的交流系数AC ；对于亮度信息，如果编码宏块的位置处于关注区域内，则正常处理，否则，只保留DC系数，舍弃AC系数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述关注区域为用户设置的关注区域， 或者，默认整个图像区域均为关注区域。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的Quality对图像进行编码之后，进一步包括如果编码时所用的Quality的取值等于ThreShold_Q，则计算出实际AVG_MB_Bits， 并根据计算出的实际 AVG_MB_Bits 以及 AVG_MB_Bits = A*Q2+B*Q+C 和 AVG_MB_Bits =AVG MB Bits =+B*Q + C; D*Q3 +E*Q2 +F*Q + G;\ <= Q <= Threshold_Q Threshold Q <0<=1OOD*Q3+E*Q2+F*Q+G 分别计算出一个 Quality，如果根据 AVG_MB_Bits = A*Q2+B*Q+C 计算出的 Quality 相比于根据 AVG_MB_Bits = D*Q3+E*Q2+F*Q+G 计算出的 Quality 更接近 Thresho 1 d_ Q，则将ThresholcLQ的取值加1，否则，将ThreShold_Q的取值减1。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的Quality对图像进行编码之后，进一步包括计算出实际AVG_MB_Bits，并将编码时所用的Quality和计算出的实际AVG_MB_Bits作为一组样本进行保存，当已保存的样本数达到2组时，后续当每再保存一组样本后，均用最新的3组样本对加权系数A、B、C进行更新，当保存的样本数达到3组时，后续当每再保存一组样本后，均用最新的4组样本对加权系数D、E、F、G进行更新。
8.一种编码码率调整装置，其特征在于，包括第一处理模块，用于根据采集到的前M帧图像建立宏块平均编码比特数AVG_MB_Bits 和图像质量参数Quality之间的数学模型，M为大于1的正整数；第二处理模块，用于针对后续采集到的每帧图像，分别计算其目标AVG_MB_Bits，并根据计算出的目标AVG_MB_Bits和所建立的数学模型计算出Quality，根据计算出的Quality 对图像进行编码。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块中包括第一处理单元，用于针对采集到的第N帧图像，N= 1，将一个默认初始值作为Quality 的取值；第二处理单元，用于根据Quality对第N帧图像进行编码，并获取编码图像的JPEG 头信息消耗的比特数HeaderBits以及编码图像纹理信息消耗的比特数ContextBits ；用 ContextBits除以图像的宏块数目MB_NUM，得到实际AVG_MB_Bits ；将Quality和实际AVG_ MB_Bits作为一组样本进行保存；第三处理单元，用于将HeaderBits和ContextBits相加，得到编码图像消耗的总比特数FrameBits，并将FrameBits与目标编码比特数进行比较，如果FrameBits大于目标编码比特数，则减小Quality的取值，如果FrameBits小于目标编码比特数，则增大Quality的取值，如果FrameBits等于目标编码比特数，则维持Quality的取值不变，并令N = N+1，然后通知第二处理单元根据新的Quality和N重复执行自身功能；第四处理单元，用于当第二处理单元中保存的样本数达到M组后，根据这M组样本通过拟合方式建立起AVG_MB_Bits和Quality之间的数学模型。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述数学模型为
11.根据权利要求8、9或10所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块进一步用于， 如果计算出的Quality的取值小于预定阈值Q_min，则将Quality的取值设置为Q_min，并在编码过程中按照以下方式对图像中的关注区域进行处理对于色度信息只保留离散余弦变换后的直流系数DC，舍弃离散余弦变换后的交流系数AC ；对于亮度信息，如果编码宏块的位置处于关注区域内，则正常处理，否则，只保留DC系数，舍弃AC系数。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块进一步用于，在根据计算出的Quality对图像进行编码之后，如果编码时所用的Quality的取值等于 Thresho 1 d_Q，则计算出实际AVG_MB_Bits,并根据计算出的实际AVG_MB_Bits以及AVG_MB_ Bits = A*Q2+B*Q+C 和 AVG_MB_Bits = D*Q3+E*Q2+F*Q+G 分别计算出一个 Quality，如果根据 AVG_MB_Bits = A*Q2+B*Q+C计算出的 Quality 相比于根据 AVG_MB_Bits = D*Q3+E*Q2+F*Q+G 计算出的Quality更接近Threshold_Q，则将Threshold_Q的取值加1，否则，将Threshold_ Q的取值减1。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块进一步用于，在根据计算出的Quality对图像进行编码之后，计算出实际AVG_MB_Bits，并将编码时所用的 Quality和计算出的实际AVG_MB_Bits作为一组样本进行保存，当已保存的样本数达到2组时，后续当每再保存一组样本后，均用最新的3组样本对加权系数A、B、C进行更新，当保存的样本数达到3组时，后续当每再保存一组样本后，均用最新的4组样本对加权系数D、E、 F、G进行更新。
全文摘要
本发明公开了一种编码码率调整方法和装置根据采集到的前M帧图像建立宏块平均编码比特数(AVG_MB_Bits)和图像质量参数(Quality)之间的数学模型，M为大于1的正整数；针对后续采集到的每帧图像，分别计算其目标AVG_MB_Bits，并根据计算出的目标AVG_MB_Bits和所建立的数学模型计算出Quality，根据计算出的Quality对图像进行编码。应用本发明所述的方法和装置，能够提高调整结果的准确性。
文档编号H04N7/24GK102271247SQ20111018893
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者俞海, 梁铁, 贾永华 申请人:杭州海康威视软件有限公司