[发明专利]面向场景切换的多描述视频编码方法

说明书

联合研究

本申请由北方工业大学与北京交通大学信息所联合研究，并得到以下基金资助：北京市属高等学校人才强教深化计划项目(PHR201008187)；国家自然科学基金(No.60903066，No.60972085)；北京市自然科学基金(No.4102049)，教育部新教师基金(No.20090009120006)。

技术领域

本发明涉及视频编码，更具体地，涉及面向场景切换的多描述视频编码方法。

背景技术

随着INTERNET和个人无线通信设备的普及和推广，在分组交换网络和窄带网络中实时可靠的传输视频已成为必然需求，广泛应用于视频电话、电话会议、远程教学、远程医疗、广告、娱乐、资料检索等领域。但是，现实中互联网和无线通信网等的网络信道并不十分可靠。互联网中存在信道干扰、网络拥塞和路由选择延迟等问题，将导致数据错误及分组丢失等现象；而无线通信网络信道的随机比特错误和连续的突发性差错等问题进一步恶化了信道状况，导致所传输的视频数据的大量字段失效或彻底丢失。这些问题对于压缩数据是致命的，因为压缩后的数据一般是由不等长码字构成的码流，如果出现错误或数据分组丢失，都会引起错误扩散等一系列问题，不但严重影响视频业务的服务质量，甚至会导致整个视频通信系统完全失效，成为限制网络实时视频技术发展的瓶颈。

多描述视频编码就是针对不可靠网络实时视频传输问题而产生的。多描述编码MDC(Multiple div coding)假设在信源和信宿之间有多个信道，各个信道同时出错的概率非常低，通过生成多个同等重要、可独立解码的关于编码的描述，从而保证在其中一些描述丢失的时候，仍可以得到可接受的图像质量，而随着描述的增加，图像质量也随之提高。由于使用部分的信息就可以重建出一个质量可接受的图像，因此多描述编码在基于包的网络、无优先保护机制的INTERNET、分集通信系统(多天线的无线信道)、语音编码、图像编码、视频编码、多分布的存储系统以及低延时的系统中将有着非常重要的应用。与分级编码相比，它特别适合于不提供优先权的网络视频传送。

在本发明的一个发明人的题为“一种基于自适应时域亚采样的多描述视频编解码方法”的已授权专利号200710119031.9中，提供了一种基于对视频流中的运动的分析的自适应视频亚采样的多描述视频编码方法。

在本发明的一个发明人的题为“一种基于相关性优化准则的多描述视频编解码方法及装置”的专利申请200910090803.X中，提供了一种基于相关性优化准则的多描述视频编码方法。

但是上述两种方法皆未考虑对视频帧序列中的场景切换的处理。

在视频帧序列中，场景切换常常导致帧间编码的无效，并且可能导致开始一个新的GOP组。在此情况下，场景切换的起始帧和结束帧就变得至关重要，场景切换的起始帧和结束帧的失真会造成整个GOP组的严重失真甚至不可用。

因此，需要一种多描述视频编码方法，其能够充分利用帧间相关性来解决多描述视频编码中的单路失真问题，尤其是在场景切换中的单路失真问题。

发明内容

一种面向场景切换的多描述视频编码方法，包括以下步骤：对待传输的视频帧序列进行预处理；依据可使用的信道数量n(其中，n≥2)，将经过预处理的视频帧序列中的各个帧进行模n时间采样，从而分解得到n个视频帧子序列；将所述n个视频帧子序列分别输入至n个标准视频编码器以进行视频编码；将所述n个标准视频编码器的输出在n个可使用的信道上发送。其中，所述预处理包括以下步骤：判断相邻帧之间的运动是否大于第一阈值，若是，则在所述相邻帧之间插入以内插方法得到的插入帧；判断相邻的多个帧之间的运动是否小于第二阈值，若是，则移除所述多个帧中的一个或多个帧。其中，所述预处理进一步包括以下步骤：判断所述视频帧序列中发生场景切换的位置，从而确定一个场景的第一帧和最后一帧；将m(其中m＜n)个所述第一帧的副本作为插入帧而插入所述视频帧序列中所述第一帧的前面或后面；以及将m个所述第二帧的副本作为插入帧而插入所述视频帧序列的所述第二帧的前面或后面。