[发明专利]面向监控视频的高效视频编码标准量化参数级联方法

说明书

一种面向监控视频的高效视频编码标准量化参数级联方法，由确定第1帧的量化参数并编码、确定前两个图像组帧的量化参数并编码、确定第2图像组帧的最优参考帧概率、确定第1帧和前两个图像组帧的平均标准差、确定与帧失真相关的参数、确定与帧码率相关的参数、确定前两个图像组帧的平均帧间差、确定帧间参考帧的参数、确定牛顿‑拉夫逊参数、确定大于等于第三图像组帧的量化参数偏移量、编码大于等于第三个图像组的帧步骤组成。本发明解决了现有技术没有全面考虑视频帧间的编码依赖性，现有技术模型参数获取复杂，不适用于监控视频编码的问题。本发明具有编码率失真性能高、模型参数计算简单、编码时延小等优点，可用于监控视频编码技术领域中。

技术领域

本发明属于视频编码技术领域，具体涉及到面向监控视频的高效视频编码标准量化参数级联方法。

背景技术

视频监控系统已经被广泛应用于公共安全，智慧交通，智慧家居等各个领域，为我国国民经济生活的各个方面起着越来越重要的作用。在视频监控系统中，采集的原始监控视频非常庞大，只有通过视频编码处理后才能对监控视频数据进行有效的网络传输与存储。视频编码的目的是用更少的编码码率获得更高质量的编码重建视频。

目前随着高清监控视频设备的大量普及，面向高清视频的高效视频编码标准被广泛采用。采用高效视频编码标准编码监控视频时，视频的编码效率与给每个帧选择的量化参数取值密切相关。量化参数级联方法是研究如何给每个基本单元(帧或者区域)选择最优化的量化参数取值的一类技术。

目前高效视频编码标准采用固定的量化参数级联方法，即当前时间层帧的量化参数在前一时间层帧的量化参数基础上加1。这种固定的量化参数级联方法由于没有考虑视频包含的内容特性及视频帧之间的编码依赖性，所以其编码性能较低。一些更加有效的量化参数级联方法被提出，这些方法可以分为两大类：基于实验统计的方法和基于编码依赖性建模的方法。基于实验统计的方法是通过选择大量视频，分析实验数据，建立某些视频内容特性与量化参数取值之间的关系模型，例如建立视频空时复杂度与量化参数取值关系的模型。基于实验统计的方法虽然考虑了视频的内容特性，但是没有考虑视频帧间的编码依赖性，所以这类方法的编码率失真性能也有待于提高。基于编码依赖性建模的方法同时考虑了视频内容特性及视频帧之间的编码依赖性，这类方法理论上可以达到更高的编码率失真性能。在高效视频编码标准中采用了多参考帧技术用于更加有效地去除帧之间的时域冗余。多参考帧技术导致当前的编码帧会与多个其他帧之间存在复杂的编码依赖性。特别是对于监控视频，其包含的视频内容通常总体上运动较缓慢，其帧之间的编码依赖性更大。

当前提出基于编码依赖性建模的量化参数级联方法都只考虑了当前编码帧与部分帧之间的编码依赖性。理论上更加全面的考虑编码依赖性会获得更加优化的量化参数取值。另外大部分量化参数级联方法的模型参数获得方式比较复杂，例如通过预编码获得，通过运动估计获得，如此复杂的计算过程也不适用于视频监控系统这类对于实时性要求较高的视频应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种全面考虑视频帧之间编码依赖性、编码率失真性能高、模型参数计算简单、编码时延小的面向监控视频的高效视频编码标准量化参数级联方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是由下述步骤组成：

(1)确定第1帧的量化参数并编码

在编码配置文件中设定第1帧的量化参数QP_I，QP_I∈{1,2,...,51}，使用QP_I编码第1帧。

(2)确定前两个图像组帧的量化参数并编码

前两个图像组中第P帧的量化参数QP_ξ,P按照式(1)确定：