[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

说明书

本发明提供一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法，首先设计了背景块检测算法，通过对图像块间的相似度比较将序列中处于同一位置的背景块与前景块进行有效区分，同时通过对图像块进行纹理复杂度比较对背景块的真实性做进一步有效判断，提高背景块检测精度，然后利用背景块检测算法对编码帧中存在的真实的背景块进行检测并将检测到的背景块进行高质量编码，最后通过将不同帧中高质量编码的背景块进行合成从而渐进式的生成背景帧，并将其作为长期参考帧提供编码参考。本发明方法提高了背景帧的生成质量，避免一次性传输背景帧导致的码率突增，大大提高了监控视频编码的压缩效率。

技术领域

本发明涉及视频编解码领域，尤其涉及一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法。

背景技术

由于视频技术的发展，包括监控视频在内视频业务整体已经向高清迈进，1秒未经压缩 的高清视频(30帧)的数据量大约为1.5G(1920*1080*3*8*30)比特，而监控摄像头需要每 天7*24小时工作，所产生的数据量将呈现爆炸式增长，相比之下视频压缩率的提升却是十分 缓慢的，呈现出每十年翻一倍的“摩尔定律”，并且是以极大的计算代价换来的压缩增益。显 然目前的视频压缩技术已经逐渐无法满足庞大的监控视频编码需求，如何改进视频压缩技术， 提高监控视频压缩率是一个亟待解决的问题。

目前视频监控业务在编码压缩时一般采用H.264/AVC(Advanced Video Coding)、H.265/HEVC(High Efficiency Video Coding)等传统编码器进行压缩。而这些编码器是通用 的视频编码标准，没有考虑监控业务本身的特性而提出针对性的解决方案，他们通过去除视 频帧序列的空间冗余、时间冗余、和视觉冗余信息来达到视频压缩的目的，忽略了监控视频 中存在的一种特殊冗余信息：背景冗余。考虑到监控视频背景的稳定性，基于背景参考帧的 监控视频压缩方法是去除其背景冗余信息提升监控视频压缩率的有效手段，但目前基于背景 参考帧的监控视频编码研究仍存在诸多问题：

背景参考帧技术对生成背景帧的质量要求较高，而传统的背景建模算法通常生成的背景 图像质量较差，严重影响监控视频压缩性能的提升。

多数方法在生成完整的背景参考图像后需要将高质量的背景帧一次性的编码传输会发生 码率突增，导致网络拥塞等问题。

基于背景帧技术的相关研究中，现有技术中提供了一种压缩背景冗余信息的方法，其基 于混合高斯模型的背景建模技术得到背景帧，然后通过把视频帧分割为前景区域和背景区域， 通过将背景帧的对应区域替换到视频帧的背景区域中来省略背景区域的编码过程，达到背景 冗余信息的目的。虽然通过混合高斯背景建模技术得到了背景帧，但是包括混合高斯背景建 模技术在内的传统背景建模方法生成的背景帧其质量无法满足需求，生成的背景帧中普遍存 在前景误判为背景、前景拖影等问题，背景帧受前景污染严重无法最大限度提高监控视频压 缩率，此外其生成的背景帧需要一次性高质量的编码传输到解码端，传输过程中会发生码率 突增从而导致网络拥塞等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法。

一种基于渐进式生成背景帧的监控视频编码方法，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Coding Tree 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，运动度量值计算方法如式(1)和式(2) 所示：