[发明专利]低延迟视频编码基于场景切换检测的码率控制方法

权利要求书

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：

$cos\left({\mathrm{\θ}}_{t-1,t}\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{H}_{t-1}\[i\]\·H_t\[i\]}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(H_{t-1}\[i\])}^2}\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(H_t\[i\])}^2}};$

其中，cos(θ_t-1,t)为两相邻帧直方图的余弦相似度，t表示当前编码时刻，H_t[i]表示在编码时刻t的视频图像帧像素灰度值为i的像素点总数，H_t-1[i]表示在上一编码时刻t-1的视频图像帧像素灰度值为i的像素点总数，视频图像帧像素灰度值的范围为1至n，n是灰度直方图用一维数组表示时的总元素个数；

3)当两相邻帧的相似度指标小于阈值，则表示发生场景切换，进入步骤4)；否则设置当前帧类型设置为P-帧，提取下一帧数据后返回步骤1)；

4)统计当前图像组GOP中已编码的P-帧是否达到帧率周期数值，如是，则进入步骤5)，否则设置当前帧类型设置为P-帧，提取下一帧数据后返回步骤1)；

5)设置当前帧类型设置为I-帧，开始一个新的GOP，提取下一帧数据后返回步骤1)；

在当前的编码时刻t，如当前编码帧为I-帧时，使用量化参数Q：

$Q_t=Q_{t-1}+\frac{Q_{t-1}}{a}\·\[\frac{\mathrm{\Δ}R}{R_{t-1}}-\frac{b\·(C_t-C_{t-1})}{C_{t-1}}\];$

在当前的编码时刻t，如当前编码帧为P-帧时，使用量化参数Q：

$Q_t=Q_{t-1}+\frac{Q_{t-1}}{a}\·\frac{\mathrm{\Δ}R}{R_{t-1}};$

其中，Q_t为当前的编码时刻t使用的量化参数Q，Q_t-1为上一个编码时刻t-1使用的量化参数Q，R_t-1表示上一个编码时刻t-1的帧编码输出比特，C_t为当前的编码时刻t的编码图像纹理复杂度，C_t-1为上一个编码时刻t-1的编码图像纹理复杂度；△R为编码时刻t需要修正的比特增量，表示B(t)被修正后的结果，Ipt(t)表示1个实际编码帧率F_C周期内相邻帧编码的量化参数Q的绝对差值和，为B(t)为当前的编码时刻t的缓冲区容量，B(t-1)为上一编码时刻t-1的缓冲区容量，α,β称为控制器参数，μ为防除0的经验参数；

当前编码帧为I-帧时率失真模型为lnR＝a·lnQ+b·lnC+c，Q表示量化参数，R表示帧编码输出比特，C表示编码图像纹理复杂度，a、b、c为率失真模型参数，率失真模型参数a、b的取值通过多元线性回归进行更新；当前编码帧为P-帧时率失真模型为lnR＝a·lnQ+c，率失真模型参数a的取值通过一元线性回归进行更新。