低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法
【专利摘要】本发明提供一种低延迟视频编码中基于场景切换的码率控制方法。本发明通过计算当前帧的灰度直方图与上一帧的灰度直方图计算两相邻帧的相似度指标准确地检测出场景切换，从而有效地通过调节GOP长度来控制码率，进一步的，还可以同时通过调节量化参数、当前编码帧率来控制码率。如果场景切换检测到发生，立即将当前帧类型设置为I-帧，将GOP中关于已编码P-帧的计数器置0，相关环境作初始化，即重新开始一个GOP的编码以提高视频编码的自适应性。
【专利说明】低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及视频图像压缩编码技术。
【背景技术】
[0002]码率控制是视频编码器中重要的功能组成部分。随着网络视频应用的不断拓展，网上视频点播、网络视频监控、视频电话通信和社交网络中视频应用的不断兴起和流行，视频图像的即时高质量传输及服务成为急迫的技术需求。上述这些应用在低延迟数据传输、控制、响应、带宽等方面都具有相对受限性。因此，开发适用于多种视频编解码标准的低延迟码率控制系统具有强烈的现实意义。
[0003]视频编码中的低延迟(Low-delay)特指帧间预测编码过程中仅包含帧内预测
1-帧和单向预测P-帧，不使用双向预测即不采用B-帧结构编码。低延迟编码是快速进行的顺序编码，编码顺序和播放顺序一致。最常见的低延迟编码为“IPP..”或“IPP..1PP..”结构。图像组GOP被定义为以一个起始1-帧和若干连续P-帧组成，它的长度可以是固定的也可以是变化的。此外，全1-帧编码结构作为低延迟编码的特殊，其编码为“II1..”。在全1-帧编码结构下，每一个GOP仅包含一个1-帧。
[0004]视频图像信号源场景变化、镜头瞬间切换频繁。从编解码器内部来看，由于采用帧间预测方式，后续帧将参考早前解码帧，那么在场景切换的瞬间，当前编码帧将无法直接从早前解码帧中获得有效的可参考图像(块)。从外部应用角度来看，场景切换时恰好应该是图像进行合理重新分组的时候，这样可以有效阻断视频编码预测误差蔓延。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，提供一种面向低延迟视频编码结构，可以准确检测出场景切换，进一步调整GOP长度，进行码率控制的方法。
[0006]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，低延迟视频编码中基于场景切换的码率控制方法，包括以下步骤:
[0007]1)计算当前帧的灰度直方图；
[0008]2)通过当前帧的灰度直方图与上一帧的灰度直方图计算两相邻帧的相似度指标；所述相似度指标通过高维向量余弦相似度表示:
[0009]
【权利要求】
1.低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)计算当前帧的灰度直方图； 2)通过当前帧的灰度直方图与上一帧的灰度直方图计算两相邻帧的相似度指标；所述相似度指标通过高维向量余弦相似度表示:
2.如权利要求1所述低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法，其特征在于，引入线性相关系数，与高维向量余弦相似度一起来表征相似度指标；
3.如权利要求2所述低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法，其特征在于，相似度指标为余弦相似度与线性相关系数的乘积，或者为线性相关系数的平方与高维向量余弦相似度的乘积。
4.如权利要求1所述低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法，其特征在于，还包括: 在当前的编码时刻t，如当前编帧为1-帧时，使用量化参数Q:
5.如权利要求4所述低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法，其特征在于，还包括，通过当前的量化参数Q来调节当前编码帧率Fc，当量化参数Q的取值在低段区间，在不高于帧率上限范围内增加当前编码帧率F。；当量化参数Q的取值在高段区间，在不低于帧率下限范围内降低当前编码帧率F。；当量化参数Q的取值在中段区间，保持当前编码帧率F。不变；当上一编码时刻中的编码帧率F。变化后，需要根据新的编码帧率F。重新确定
像素点目标比特
6.如权利要求5所述低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法，其特征在于，31过帧率变化因子P来调节当前编码帧率FC，Fc e P巧，其中一表示向箭头方向的参数赋值，Fs为从视频源获得的采样帧率； 增加当前编码帧率FC为P ^ 2 _ ^，降低当前编码帧率FC为供—P / 2。
7.如权利要求5所述低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法，其特征在于，当前的量化参数Q表示为在当前编码时刻t为止的最近I秒编码中使用的量化参数的平均值α,
8.如权利要求5所述低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法，其特征在于，帧率下限为IOHz，帧率上限IOOHz。
9.如权利要求5所述低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法，其特征在于，所述低段区间为合法量化参数Q值取值范围中低段20%，高段区间为合法量化参数Q值取值范围中高段20%，量化参数Q值取值范围中剩余的60%为中段区间。
【文档编号】H04N19/61GK103826121SQ201310711785
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】周益民, 朱策 申请人:电子科技大学