一种视频图像编码中的码率控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种对视频图像编码中的码率控制方法及装置，方法为：获取视频序列中的当前帧，若判断该当前帧不是起始帧并且不是场景变换帧，则将当前帧对应的视频图像块划分为预设数目的视频图像子块，并分别获取每一个视频图像子块对应的像素平均梯度，根据当前帧对应的视频图像的量化参数阈值以及像素平均梯度，分别获取每一个视频图像子块对应的QP值；根据上述QP值对当前帧对应的视频图像进行编码。采用本发明技术方案，根据当前帧的特性以及像素平均梯度为视频图像的各个部分分配相应的QP值，减少了码率的波动，提高了编码后视频图像的质量。
【专利说明】一种视频图像编码中的码率控制方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及视频数据处理领域，尤其涉及一种视频图像编码中的码率控制方法及 装直。
【背景技术】
[0002] 为了节约传输带宽和存储空间，以及支持数字电视广播、远程监控、数字视频点 播、无线多媒体通信等应用，视频编码已经成为国内外研究和工业应用的热点之一。目前的 视频编码标准所涉及的编码技术主要包括：帧内预测、帧间预测、整数变换、重建图像、码率 控制、量化，以及熵编码和反量化反变换去块效应滤波等，具体如图1所示。
[0003] 其中，码率控制表示对输出码流比特数的控制，是视频编码中必不可少的技术，任 何标准离开码率控制，其应用都会受到限制，例如，在带宽约束条件下的传输过程中，如果 没有合适的码率控制方法，客户端缓冲区就有可能发生溢出，即码率控制的目的是保证在 产生指定的目标码率的条件下，能够达到最优的图像质量，并保证编解码缓冲区不会发生 溢出。QP (Quantization Parameter,量化参数)是对视频图像的编码过程中获取良好量化 步长对视频图像进行量化的参数，由于QP值控制量化步长，而量化步长的大小将对输出码 率造成较大的影响，因此，QP值为控制码率的重要参数。
[0004] 目前，通常采用JVT-G012算法对视频序列的码率进行控制，从而达到提高编码后 视频图像呈现质量的目的，即对整个视频序列预设一个统一的目标码率。采用JVT-G012算 法控制视频序列的码率，能够简单地实现对整个视频序列的控制，即采用同一个QP值对视 频序列对应的各个视频图像进行编码，使整个视频序列的码率满足目标码率。但在上述方 法中，视频序列中的各个帧对应的码率由上述目标码率、当前码流的尺寸、以及剩余帧数决 定，仅保证整个序列的平均码率满足上述目标码率即可，而在对视频图像的编码过程中，无 法保证对每一帧对应的视频图像进行编码后得到的比特数目均保持恒定，此时，当需要在 单位时间内输出一个帧时，将导致单位时间内输出的码率无法达到恒定状态，即部分帧对 应较大的码率，而另一部分帧对应较小的码率，从而造成在一个视频序列中不同帧对应的 码率出现较大的波动，从而降低了编码精度；并且，当视频序列中的某个帧对应一个较大的 码率时，由于带宽限制，可能引起视频图像出现卡断，影响画面呈现效果问题。
[0005] 由此可见，现有技术中，在对视频图像编码的码率控制过程中，存在视频序列中各 个帧对应的码率差异大，编码精度低，影响画面呈现效果的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例提供一种视频图像编码中的码率控制方法及装置，用以解决现有技 术在对视频图像编码的码率控制过程中，存在视频序列中各个帧对应的码率差异大，编码 精度低，影响被编码后视频图像呈现效果的问题。
[0007] 本发明实施例提供的具体技术方案如下：
[0008] 一种视频编码方法，包括：
[0009] 获取视频序列中的当如巾贞；
[0010] 根据所述当前帧的属性，判定所述当前帧不是起始帧或者场景变换帧时，将所述 当前帧对应的视频图像块划分为预设数目的视频图像子块，并分别获取每一个视频图像子 块对应的像素平均梯度，以及根据当前帧对应的视频图像的各个像素点的像素值，确定当 前帧对应的视频图像的量化参数阈值，根据所述量化参数阈值以及每一个视频图像子块对 应的像素平均梯度，分别获取所述每一个视频图像子块对应的量化参数QP值；
[0011] 根据所述QP值对当前帧对应的视频图像进行编码。
[0012] 一种视频图像编码中的码率控制装置，包括：
[0013] 获取单元，用于获取视频序列中的当前帧；
[0014] QP值获取单元，用于根据所述当前帧的属性，判定所述当前帧不是起始帧或者场 景变换帧时，将所述当前帧对应的视频图像块划分为预设数目的视频图像子块，并分别获 取每一个视频图像子块对应的像素平均梯度，以及根据当前帧对应的视频图像的各个像素 点的像素值，确定当前帧对应的视频图像的量化参数阈值，根据所述量化参数阈值以及每 一个视频图像子块对应的像素平均梯度，分别获取所述每一个视频图像子块对应的量化参 数QP值；
[0015] 编码单元，用于根据所述QP值对当前帧对应的视频图像进行编码。
[0016] 本发明实施例中，获取视频序列中的当前帧，若该当前帧不是起始帧或者场景变 换帧，则将当前帧对应的视频图像块划分为多个视频图像子块，并根分别据视频图像子块 的复杂度，获取每一个视频图像子块对应的QP值；根据上述获取的QP值对当前帧对应的视 频图像进行编码。采用本发明技术方案，根据当前帧对应的视频图像复杂度为视频图像的 各个部分分配相应的QP值，从而避免了采用一个QP值对整个视频序列对应的各个视频图 像进行编码时造成的编码精度低的问题，保证了视频序列中各个帧对应的码率恒定，提高 了编码后视频图像的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为现有技术中编码器的功能结构示意图；
[0018] 图2为本发明实施例中对视频图像编码的码率控制流程图一；
[0019] 图3为本发明实施例中对视频图像编码的码率控制流程图二；
[0020] 图4为本发明实施例中对视频图像编码的码率控制装置示意图。
【具体实施方式】
[0021] 为了解决在对视频图像编码的码率控制过程中，存在视频序列中各个帧对应的码 率差异大，编码精度低，影响被编码后视频图像呈现效果的问题。本发明实施例中，获取视 频序列中的当前帧，若该当前帧不是起始帧或者场景变换帧，则将当前帧对应的视频图像 块划分为多个视频图像子块，并根分别据视频图像子块的复杂度，获取每一个视频图像子 块对应的QP值；根据上述获取的QP值对当前帧对应的视频图像进行编码。采用本发明技 术方案，根据当前帧对应的视频图像复杂度为视频图像的各个部分分配相应的QP值，从而 避免了采用一个QP值对整个视频序列对应的各个视频图像进行编码时造成的编码精度低 的问题，保证了视频序列中各个帧对应的码率恒定，提高了编码后视频图像的质量。
[0022] 下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
[0023] 参阅图2所示，本发明实施例中，对视频图像进行编码的详细流程为：
[0024] 步骤200 :获取视频序列中的当前帧。
[0025] 本发明实施例中，接收输入的视频序列，该视频序列中包含多个帧，每一个帧对应 一个视频图像。当获取视频序列中的一帧时，将该帧作为当前帧。
[0026] 步骤210 :根据当前帧的属性，判定当前帧不是起始帧或者场景变换帧时，将当前 帧对应的视频图像块划分为预设数目的视频图像子块，并分别获取每一个视频图像子块对 应的像素平均梯度，根据获取的当前帧对应的视频图像的量化参数阈值以及每一个视频图 像子块对应的像素平均梯度，分别获取每一个视频图像子块对应的QP值。
[0027] 本发明实施例中，获取视频序列以及该视频序列中的当前帧；并根据当前帧的相 关属性判断当前帧是否为起始帧或者场景变换帧。
[0028] 其中，判定当前帧不是起始帧的过程为：当当前帧不是视频序列中的第一帧时，判 定当前巾贞不是起始中贞。
[0029] 当当前帧为场景变换帧即为当前帧对应的视频图像相对于当前帧的上一帧对应 的视频图像发生不满足场景变换阈值的变化时，判定当前帧不是场景变换帧。因此，判断当 前帧不是场景变换帧的过程为：获取视频序列中的当前帧，以及该当前帧的上一帧；获取 当前帧对应的视频图像的各个像素点的像素值，以及上一帧对应的视频图像的各个像素点 的像素值；根据当前帧对应的视频图像的各个像素点的像素值，确定当前帧对应的视频图 像的像素值均方差，以及根据上一帧对应的视频图像的各个像素点的像素值，确定上一帧 对应的像素值方差；当判定像素值均方差与第二像素值方差的差值小于场景变换阈值时， 判定当前帧不是场景变换帧。
[0030] 具体的，第一像素值均方差和第二像素值方差分别由以下公式获取：
[0031]
【权利要求】
1. 一种视频图像编码中的码率控制方法，其特征在于，包括： 获取视频序列中的当如巾贞； 根据所述当前帧的属性，判定所述当前帧不是起始帧或者场景变换帧时，将所述当前 帧对应的视频图像块划分为预设数目的视频图像子块，分别获取每一个视频图像子块对应 的像素平均梯度，以及根据当前帧对应的视频图像的各个像素点的像素值，确定当前帧对 应的视频图像的量化参数阈值，并根据所述量化参数阈值以及每一个视频图像子块对应的 像素平均梯度，分别获取所述每一个视频图像子块对应的量化参数QP值； 根据所述QP值对当前帧对应的视频图像进行编码。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据当前帧对应的视频图像的各个像素点 的像素值，确定当前帧对应的视频图像的量化参数阈值，具体包括： 采用预设算法根据当前帧对应的视频图像的各个像素点的像素值，获取当前帧对应的 视频图像的预处理QP值，其中，所述预处理QP为非整数； 对所述预处理QP进行向下取整获取初始QP值，计算所述预处理QP值以及初始QP值 的差值； 将所述差值作为当前帧对应的视频图像的量化参数阈值，其中，所述量化参数阈值为 整数。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述量化参数阈值以及每一个视 频图像子块对应的像素平均梯度，分别获取所述每一个视频图像子块对应的QP值，具体包 括： 根据所述每一个视频图像子块对应的像素平均梯度，获取视频图像子块梯度列表； 根据所述量化参数阈值，以及所述视频图像子块的数目，得到第一子块数目，其中，所 述第一子块数目与所述量化参数阈值以及所述视频图像子块的数目均成正比；将所述视频 图像子块的数目与所述第一子块数目的差值作为第二子块数目； 在所述视频图像子块梯度列表中，按照所述视频图像子块的像素平均梯度由小到大的 顺序选择第一子块数目的第一视频图像子块，将当前帧对应的视频图像的预处理QP值进 行向下取整后得到所述第一视频图像子块对应的QP值； 获取所述视频图像子块梯度列表中剩余的第二子块数目的第二视频图像子块，将所述 预处理QP值进行向上取整后得到所述第二视频图像子块对应的QP值。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述当前帧不是起始帧并且不是场景变 换帧，则根据获取的QP值对当前帧对应的视频图像进行编码，具体包括： 根据所述第一视频图像子块对应的QP值对当前帧对应的视频图像中的第一视频图像 子块进行编码； 根据所述第二视频图像子块对应的QP值对当前帧对应的视频图像中的第二视频图像 子块进行编码。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，若判定所述当前帧为起始帧或者场景变换 中贞，贝1J进一步包括： 确定当前帧对应的视频图像的像素平均梯度，以及像素平均比特数，根据所述当前帧 对应的视频图像的像素平均梯度以及像素平均比特数，获取当前帧对应的视频图像的QP 值。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述当前帧对应的像素平均梯度以及 像素平均比特数，获取当前帧对应的视频图像的QP值，具体包括： 根据如下公式获取当前帧对应的视频图像的QP值：
其中，bbp为所述当前帧对应的视频图像的像素平均比特数；Grad为所述当前帧对应 的视频图像的像素平均梯度；α，β，λ均为量化参数系数，由实验获取。
7. -种视频图像编码中的码率控制装置，其特征在于，包括： 获取单兀，用于获取视频序列中的当如巾贞； QP值获取单元，用于根据所述当前帧的属性，判定所述当前帧不是起始帧或者场景变 换帧时，将所述当前帧对应的视频图像块划分为预设数目的视频图像子块，并分别获取每 一个视频图像子块对应的像素平均梯度，以及根据当前帧对应的视频图像的各个像素点的 像素值，确定当前帧对应的视频图像的量化参数阈值，根据所述量化参数阈值以及每一个 视频图像子块对应的像素平均梯度，分别获取所述每一个视频图像子块对应的量化参数QP 值； 编码单元，用于根据所述QP值对当前帧对应的视频图像进行编码。
8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述QP获取单元，具体用于： 采用预设算法根据当前帧对应的视频图像的各个像素点的像素值，获取当前帧对应的 预处理QP值，其中，所述预处理QP为非整数；对所述预处理QP进行向下取整获取初始QP 值，计算所述预处理QP值以及初始QP值的差值；将所述差值作为当前帧对应的视频图像的 量化参数阈值，其中，所述量化参数阈值为整数。
9. 如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述QP值获取单元，具体用于： 根据所述每一个视频图像子块对应的像素平均梯度，获取视频图像子块梯度列表；根 据所述量化参数阈值，以及所述视频图像子块的数目，得到第一子块数目，其中，所述第一 子块数目与所述量化参数阈值以及所述视频图像子块的数目均成正比；将所述视频图像子 块的数目与所述第一子块数目的差值作为第二子块数目；在所述视频图像子块梯度列表 中，按照所述视频图像子块的像素平均梯度由小到大的顺序选择第一子块数目的第一视频 图像子块，将当前帧对应的视频图像的预处理QP值进行向下取整后得到所述第一视频图 像子块对应的QP值；获取所述视频图像子块梯度列表中剩余的第二子块数目的第二视频 图像子块，将所述预处理QP值进行向上取整后得到所述第二视频图像子块对应的QP值。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，若所述当前帧不是起始帧并且不是场景变 换帧，则所述编码单元，具体用于： 根据所述第一视频图像子块对应的QP值对当前帧对应的视频图像中的第一视频图像 子块进行编码；根据所述第二视频图像子块对应的QP值对当前帧对应的视频图像中的第 二视频图像子块进行编码。
11. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述QP获取单元，进一步用于： 当判定所述当前帧为起始帧或者场景变换帧时，确定当前帧对应的视频图像的像素平 均梯度，以及像素平均比特数，根据所述当前帧对应的视频图像的像素平均梯度以及像素 平均比特数，获取当前帧对应的视频图像的QP值。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，若判定所述当前帧为起始帧或者场景变 换帧，所述QP值获取单元，具体用于： 根据如下公式获取当前帧对应的视频图像的QP值：
其中，bbp为所述当前帧对应的视频图像的像素平均比特数；Grad为所述当前帧对应 的视频图像的像素平均梯度；α，β，λ均为量化参数系数，由实验获取。
【文档编号】H04N19/124GK104219522SQ201310219528
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】郭宗明, 孙俊, 段一舟, 陈科吉 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