一种视频编码方法及设备

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，特别涉及一种视频编码方法及设备。

背景技术

由于光照变化会产生全局光线变化的图像，例如，在闪光灯作用下的图像，其相邻帧的亮度信息会发生较大的变化，导致编码效率低。

在一些场景中，这类亮度信息的变化具备周期性特点，如何利用周期性特点，提高编码效率是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种视频编码方法及设备，旨在提高视频的编码效率。

本申请提出一种视频编码方法，该视频编码方法包括：

突变检测步骤：根据视频帧的亮度信息，确定至少两个光线突变片段；

周期性检测步骤：若至少两个所述光线突变片段的周期相同，则确认所述光线突变片段具备周期性；

周期性编码步骤：在确认所述光线突变片段具备周期性的情况下，使用光线周期性检测编码策略对剩余视频帧进行编码，直至检测到待编码帧为I帧或者场景切换帧。

在一实施例中，所述突变检测步骤包括：

计算背景区域的亮度信息，背景区域为前一视频帧的SKIP编码单元；

计算判定分析区域的亮度信息，判定分析区域为当前帧的编码单元中，与前一视频帧的SKIP编码单元具有相同位置的编码单元；

根据背景区域的亮度信息和判定分析区域的亮度信息确定确认光线突变片段的起始帧和终止帧。

在一实施例中，所述周期性编码步骤包括：

确认当前帧是否发生光线突变；

若是，使用第一光线突变编码模式对接下来的T帧视频帧进行编码，T为所述光线突变片段的周期；

否则，使用第二光线突变编码模式对当前视频帧进行编码；其中第一光线突变编码模式和第二光线突变编码模式不同。

在一实施例中，所述突变检测步骤包括：

计算背景区域的亮度分布函数和亮度分布特征：

k＝0,1,2,...,2

其中，p

计算判定分析区域的亮度分布函数：

其中，y

若

否则，若

否则，则判定当前帧未发生光线突变；

其中，Thres

在一实施例中，在步骤确认当前帧是否发生光线突变，之前，还包括：

在确认当前帧为I帧或者场景切换帧的情况下，进入突变检测步骤。

在一实施例中，所述第一光线突变编码模式包括：

使用第一公式修正量化参数，所述第一公式包括：

其中，QP

在一实施例中，所述第一光线突变编码模式包括：

仅保留播放序号介于

使用调整后的量化参数和参考帧列表进行编码。

在一实施例中，所述第一光线突变编码模式包括：

若

dQP(ki)＝dQP(ki)+(dQp

其中，变量dQP(ki)用于统计第ki个光线突变片段中所有帧量化参量调整值的总和。

在一实施例中，所述第二光线突变编码模式包括：

使用第三公式修正量化参数，所述第三公式包括：

其中，

将播放序号介于

使用调整后的量化参数和参考帧列表进行编码。

本申请还提出一种视频编码设备，所述视频编码设备包括处理器和存储有编码程序的存储器，所述编码程序被所述处理器执行时，实现上述的视频编码方法。

本申请通过突变检测步骤和周期性检测步骤，确认所述光线突变片段具备周期性的情况下，使用光线周期性检测编码策略对剩余视频帧进行编码，由于光线突变片段内的视频帧采用相同的编码方法，提高了视频的编码效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的视频编码方法一实施例的流程图；

图2为本发明的视频编码方法另一实施例的流程图；

图3为本发明的视频编码方法又一实施例的流程图；

图4为本发明的视频编码方法再一实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在本申请的实施例中，

I帧：帧内编码帧(intra picture)，I帧通常是每个GOP(MPEG所使用的一种视频压缩技术)的第一帧，经过适度地压缩，作为随机访问的参考点可以当成静态图像。I帧可以看做一个图像经过压缩后觉得产物，I帧压缩可以得6：1的压缩比而不会产生任何可觉察的模糊现象。I帧压缩可去掉视频的空间冗余信息。

P帧：前向预测编码在帧(predictive-frame),通过将图像序列中前面已编码帧的时间冗余信息去充分去除压缩传输数据量的编码图像，也成为预测帧。

B帧：双向预测内插编码帧(bi-directionalinterpolated prediction frame),既考虑源图像序列前面的已编码帧，又估计源图像序列后面的已编码帧之间的时间冗余信息，来压缩传输数据量的编码图像，也成为双向预测帧。

参考帧列表：某一帧图像在解码完成后，可能会被保存于参考帧列表中；参考帧列表中的图像作为帧间编码的参考数据；对P帧和B帧，参考帧列表有所不同；P帧对应一个参考帧列表；B帧对应两个参考帧列表；参考帧列表中的数据在某条件下可进行修改。

拍摄设备会应用于很多场景，例如室内场景、室外场景，又例如运动拍摄场景、采访场景等在一些场景中，亮度的变化呈现一定的周期性，例如在采访场景中，拍摄设备的闪光灯每次开启的持续时间(周期)是相同的。

如何利用上述周期，提高亮度的变化呈现一定的周期性的场景的编码效率，参照图1，在一实施例中，本申请的视频编码方法包括：

突变检测步骤S1、根据视频帧的亮度信息，确定至少两个光线突变片段；

周期性检测步骤S2、若至少两个所述光线突变片段的时长相同，则确认所述光线突变片段具备周期性；

周期性编码步骤S3、在确认所述光线突变片段具备周期性的情况下，使用光线周期性检测编码策略对剩余视频帧进行编码，直至检测到待编码帧为I帧或者场景切换帧。

本实施例中，突变检测步骤S1可以采用现有的亮度突变检测方法实现，此处不做限定。至少两个光线突变片段可以是指检测到的前两个光线突变片段、相邻的两个光线突变片段，或者两个光线突变片段之间间隔了至少一个光线突变片段。

周期性检测步骤S2可以在两个光线突变片段的周期(时长/帧数量)相同时，确定当前场景为周期性变化场景。需要说明的是，此处的相同指的是在误差范围内大致相同，实际应用中，误差范围可以根据需求设定，例如相差1帧、2帧、3帧等。

周期性编码步骤S3可以是指针对光线突变片段，使用第一光线突变编码模式进行编码，而针对相邻光线突变片段之间的常规片段，使用其他编码方式进行编码。场景切换帧可以是指场景发生变化期间的任意帧，例如室内拍摄转为室外拍摄期间的任意帧。

本申请通过突变检测步骤S1和周期性检测步骤S2，确认所述光线突变片段具备周期性的情况下，使用光线周期性检测编码策略对剩余视频帧进行编码，由于光线突变片段内的视频帧采用相同的编码方法，有利于提高视频的编码效率。

参照图2，在一实施例中，突变检测步骤包括：

S11、计算背景区域的亮度信息，背景区域为前一视频帧的SKIP编码单元；

S12、计算判定分析区域的亮度信息，判定分析区域为当前帧的编码单元中，与前一视频帧的SKIP编码单元具有相同位置的编码单元；

S13、根据背景区域的亮度信息和判定分析区域的亮度信息确定确认光线突变片段的起始帧和终止帧。

本实施例中，由于使用了判定分析区域的变化来定位光线突变帧，跳过了全帧分析，减少了计算量。

步骤S11中，SKIP编码单元可以是指在SKIP编码模式下，H265的SKIP编码单元。背景区域

其中，亮度分布函数：

分布特征：

上述公式中，假设当前视频是N位图，即图像的每一个像素的各信息分量用N个比特无符号整数表示；每帧图像所有像素的亮度值构成图像的亮度信息，记图像亮度信息的行数、列数分别为：height，width；sum(变量|条件)表示对满足条件的变量求和；“条件？值1：值2”为条件运算，当条件成立，则表达式赋值1，当条件不成立，则表达式赋值2；y

步骤S12中，将当前帧与背景区域

亮度分布函数：

其中，y

步骤S13中，若

否则，若

否则，则判定当前帧未发生光线突变，对当前帧进行编码。

其中，Thres

在一些实施例中，在突变检测步骤步骤之前，可以在当前视频未编码帧中，找到编码播放序号最小的三个帧，记为第一、第二、第三个待编码帧，对第一、第二个待编码帧直接进行编码；设置当前帧为第三个待编码帧。

参照图3，在一实施例中，所述步骤S3、光线突变片段具备周期性包括：

S31、确认当前帧是否发生光线突变；

S32、若是，使用第一光线突变编码模式对接下来的T帧视频帧进行编码，T为所述光线突变片段的周期；否则，使用第二光线突变编码模式对当前视频帧进行编码；其中第一光线突变编码模式和第二光线突变编码模式不同。

在一实施例中，第一光线突变编码模式可以为针对过度曝光视频帧的加损编码模式，以节约人眼不敏感的有损图像的编码比特消耗。

示例性地，第一光线突变编码模式包括：对当前帧进行常规编码，仅修量化参数，具体修正方法如下：

使用第一公式修正量化参数，所述第一公式包括：

其中，QP

在一实施例中，所述第一光线突变编码模式还包括修正参考帧列表：仅保留播放序号介于

相比较编码器常规的帧间预测技术进行参考帧选择和运动搜索，会产生计算量的极大浪费，降低编码时效性。本实施例修正了参考帧列表，通过分析局部区域的参考帧删选规律，为全帧剩余区域快速删选出参考帧，简化帧间预测运动搜索，减少了计算量。此外，借助相邻帧的变化周期性分析，可进一步为当前场景后续全帧定位分析提供便捷。

在一实施例中，若

使用第二公式更新当前的帧量化参量调整值，所述第二公式包括：

dQP(ki)＝dQP(ki)+(dQp

其中，变量dQP(ki)用于统计第ki个光线突变场景中所有帧量化参量调整值的总和。

在一实施例中，所述第二光线突变编码模式包括对当前帧进行常规编码，仅修正参考帧选择模块和/或量化参数，具体如下：

使用第三公式修正量化参数，所述第三公式包括：

其中，

修正参考帧列表：将播放序号介于

参照图3，在一实施例中，在S31步骤之前，还包括：在确认当前帧为I帧或者场景切换帧的情况下，进入突变检测步骤。

在检测到当前帧为场景切换帧时，确认场景发生变化，此时重新进入突变检测步骤、周期检测步骤，在确认下一场景的光线突变片段具备周期性时，则进入光线突变片段具备周期性，否则进行常规编码。

为了更好了说明本申请的原理，结合上述实施例和图4，对本申请的一种实现方式做出说明：

S100、在当前视频未编码帧中，找到编码播放序号最小的三个帧，记为第一、第二、第三个待编码帧，对第一、第二个待编码帧直接进行编码；设置当前帧为第三个待编码帧。

S200、将当前帧的前一编码帧中所有Skip编码单元划入背景区域

S300、将当前帧与

S400、确认光线突变片段的起始帧、终止帧以及周期。

根据

S500、判断光线突变片段是否具有周期性。

在ki≥2的情况下，且

S600、若光线突变片段具有周期性，使用光线周期性检测编码策略对剩余视频帧进行编码，直至检测到待编码帧为I帧或者场景切换帧。若光线突变不具备周期性，进入步骤S700。

周期性检测编码策略：S601、若当前视频未编码的帧数小于等于3，则对剩余未编码的帧直接进行编码，结束；否则，则首先将下一个待编码帧设为当前帧，接着判断当前帧是否为I帧或场景切换帧，若是，则令ki＝0重回S100；否则，则进入S602。S602：判断当前帧是否发生光线突变，若没有发生光线突变，则使用所述“第二光线突变编码模式”对当前帧进行编码，然后重回S601；否则，使用所述“第一光线突变编码模式”，对当前帧开始的后T个帧，按编码顺序进行编码，然后重回S501。

S700、若当前视频未编码的帧数大于3，则将下一个待编码帧设为当前帧，进入S800；否则，对剩余未编码的帧直接进行编码，结束。

S800、若当前帧为I帧或场景切换帧，则令ki＝0，并重回S100；否则，则重回S200。ki为光线突变片段的序号

本申请还提出一种视频编码设备，所述视频编码设备包括处理器和存储有编码程序的存储器，所述编码程序被所述处理器执行时，实现上述的视频编码方法。由于视频编码设备实现了上述实施例的技术方案，因此具备上述实施例中的技术效果。其中，视频编码设备可以指相机、手机、计算机等设备。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。