[发明专利]视频编码方法和系统

说明书

本发明涉及视频编码方法和系统，具体地，涉及用于对视频流进行编码的系统和方法。编码包括：确定待被包括在视频流中的图像帧中的区域的相关性水平，确定图像帧中的编码块的块尺寸值，该块尺寸值取决于分别针对包括每个编码块的区域确定的所述相关性水平，基于针对编码块中的每个编码块确定的块尺寸值，使用编码块尺寸对图像帧进行编码。

技术领域

本发明涉及用于视频编码的方法和系统。

背景技术

今天的视频编码变得越来越高效并且使得视频数据能够被存储在硬盘驱动器上并且通过通信网络被发送。在监控行业中，每天生成许多视频数据。监控系统中的视频数据主要由现场视频数据组成。该现场视频数据需要被联机编码，以便即刻大量地被输送并且被关联以使系统和人根据视频进行迅速且正确的判定。通常，需要在捕捉视频的设备中(例如在视频相机中)或在被布置为靠近相机的联网编码器中对监控系统中的视频数据进行编码，以便保持网络负载低。因此，执行编码的设备常常是具有有限的处理功率和/或存储的设备。

对于电影业开发的用于视频编码而开发的大多数方案，对编码的时间要求不高，并且因此能够为了高压缩和高图像重放质量在延长的时间段内处理视频。因此，用于对电影进行编码的许多编码方案要求多程编码，即，不止一次地连续地对视频进行编码。此类费时的编码在监控系统中不是可行的。另外，与大多数的监控相机的设计方式相比，多程编码要求更多存储器和处理循环。因而，监控视频系统要求其他编码方案来降低网络负载、存储需求和处理需求。

今天所使用的广泛使用的且最高效的视频编码方案中的许多是基于块的，即，对视频中的每个图像帧的图像处理是关于图像的块或单元执行的。在诸如运动JPEG、H.261、MPEG-1部分2、H.262/MPEG-2部分2，和H.264/MPEG 4 AVC之类的视频编码方案中，所使用的块结构包括宏块，在JPEG中，它们被称作MCU，其是这些方案的基本块。然后可以将宏块划分为宏块分区。

对于H.264，编码的图片由多个宏块组成，每个均包含16x16个亮度样本和相关联的色度样本。可以以四种方式划分宏块，请参见图1。划分为16x16宏块分区、划分为两个8x16宏块分区、划分为两个16x8宏块分区，或划分为四个8x8宏块分区。可以进一步将8x8分区划分为一个8x8子宏模块分区、两个4x8子宏模块分区、两个8x4子宏模块分区，或四个4x4子宏模块分区。H.264允许帧中变化的块尺寸。该特征使使用甚至更少的数据来表示视频成为可能，这是因为使用不同尺寸宏块将视频帧中的场景的不同的特性最高效地编码。

在许多编码器中，通过测试编码、使用每个宏模块内的块尺寸的所有可能的组合，并且然后比较使用每个宏模块内的不同的块尺寸组合的编码之间的质量来实现使用更少的数据的视频。如果与更小尺寸的质量相比尺寸16x16的宏模块的质量仅差一点，则选择尺寸16x16的宏模块。然而，差别如果存在质量的显著差别，则选择更小尺寸宏块的适当的一个。可以使用用于不同尺寸的速率失真(RD)成本计算来执行对块尺寸的选择。

在诸如H.265/HEVC(高效视频编码)之类的视频编码方案中，块结构包括编码单元(CU)、预测单元(PU)，和变换单元(TU)。CU是区域分割的基本单元并且用于帧间预测和帧内预测。CU允许递归细分为四个同等尺寸的块并且可以通过四个级别深度的四叉树结构被分离。换句话说，具有64x64像素的原始尺寸的CU可以被再分成尺寸32x32像素、16x16像素，和8x8像素的块，请参见图2。

每个CU然后被划分为一个或多个PU，使用帧内或帧间预测来预测每个PU。PU是用于携带与预测处理有关的信息的基本单元。帧间CU可以具有四个类型的PU，包括N x N分区、N x N/2分区、N/2 x N分区和N/2 x N/2分区，其中，对应的CU的尺寸是N x N。帧内CU可以具有两种类型的Pu：N x N分区和N/2 x N/2分区。根据对应的PU的尺寸，TU可以是分区尺寸32x32像素、16x16像素、8x8像素、4x4像素任何之一。