[发明专利]一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法

权利要求书

1.一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：将编码器编码的第一个I帧初始化为背景帧，并将其插入编码器的参考帧列表中作为长期背景参考帧；

步骤2：将当前待编码的图像帧分割成图像块，分割方式与编码器划分CTU即CodingTree Unit的方式一致；

步骤3：对分割后图像帧的图像块进行运动度量；

步骤4：基于步骤3获取运动度量值后将所述运动度量值和阈值进行比较，如果所述运动度量值小于所述阈值，则判断其为潜在背景块；利用图像块码本模型判定潜在背景块是否为背景块；所述阈值为运动度量值的阈值；

步骤5：在编码器的CTU结构中增加标记符号记录图像块是否为背景块，若为背景块则判定该背景块的预测参考价值，并通过所述参考价值调整编码参数，若为非背景块则采取默认参数进行编码；

步骤6：编解码器重建编码帧后，提取背景块并对长期背景参考帧的对应区域进行替换，为后续编码帧提供参考；

重复步骤2至步骤6，编码后续图像帧，直至视频中每一帧图像都被编码。

2.根据权利要求1所述的一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法，其特征在于，步骤3运动度量值计算方法如式1和式2所示：

其中公式1表示对相邻帧F_T和F_T-1的第K个图像块做差分运算生成差分图像块公式2计算差分图像块的运动度量值上式中和分别表示视频帧F_T和F_T-1中第K个图像块中位于位置(i,j)的像素值，N表示图像块的边长。

3.根据权利要求1所述的一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法，其特征在于，步骤4利用图像块码本模型判定潜在背景块是否为背景块具体为：

步骤A：为视频帧的每个图像块位置维护一个码本，码本中包含着若干码元，码元为候选背景块的集合，初始化阶段将所述码本置空；

步骤B：将待处理的潜在背景块与所处位置对应码本中的码元逐个进行匹配，若匹配成功则将该潜在背景块放入该码元中，若匹配失败或码本为空则新建一码元，并将该潜在背景块放入新建码元中；

步骤C：每间隔N帧对码本中所有码元进行一次码元分析，符合判定条件的码元将被判定为背景码元，其余冗余码元将被清理；

步骤D：当码本中已存在背景码元时，与背景码元匹配成功的潜在背景块则可以被判定为背景块，但是为了防止在编码过程中对相同的背景块重复进行高质量编码浪费码流，在背景块检测过程中仅对与同一背景码元匹配成功的首个潜在背景块判定为背景块。

4.根据权利要求3所述的一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法，其特征在于，步骤4.2具体为：

利用感知哈希算法计算图像块的哈希值，将图像块之间哈希值的汉明距离作为图像块之间的相似度度量，寻找码本中与待处理潜在背景块具有最小汉明距离的码元，若该码元中图像块的哈希值与待处理潜在背景块的哈希值的汉明距离小于阈值D则匹配成功，将该待处理潜在背景块放入该码元中，否则匹配失败，新建一码元并将该待处理潜在背景块放入该新建码元中；所述阈值D为潜在背景块与码元中图像块的感知哈希值间汉明距离的阈值。

5.根据权利要求3所述的一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法，其特征在于，步骤4.3具体为：

基于码本中各码元包含的图像块数量，寻找码本中包含图像块数量最多的码元并将其与阈值Thf比较，若该码元中的图像块数量大于阈值Thf则将该码元判定为潜在背景码元；所述阈值Thf为码元中所包含图像块数量的阈值；

或者，基于码本中各码元所包含图像块的出现时间间隔累计值，寻找码本中图像块的出现时间间隔累计值最大的码元并将该时间间隔累计值与阈值T比较，若大于阈值则将该码元判定为潜在背景码元；所述阈值T为码元中所包含图像块的出现时间间隔累计值的阈值；

若码本中不存在背景码元，则直接将潜在背景码元判定为背景码元，若码本中已存在背景码元，则分别对潜在背景码元与该背景码元所包含的图像块进行纹理复杂度计算，若潜在背景码元内图像块的纹理复杂度低于该背景码元，则将该潜在背景码元设定为新的背景码元并将原背景码元清理，否则清理该潜在背景码元。