視頻編解碼方法及其裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及視頻壓縮領域，公開了一種視頻編解碼方法及裝置。編碼方法包括：獲取背景圖像，采用幀內預測對背景圖像編碼得到背景幀，對背景幀解碼得到背景幀重建圖；獲取輸入圖像作為第一圖像，根據其相對于背景幀重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測編碼為刷新幀；獲取輸入圖像作為第二圖像，根據其相對于背景幀重建圖和相鄰前一幀重建圖的差異，或相對于相鄰前一幀重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測編碼為普通幀；根據背景幀、刷新幀和普通幀生成視頻碼流。本發明專利技術中，根據輸入圖像相對于背景幀重建圖和/或相鄰前一幀重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測編碼，對于存在大量冗余背景信息的場景，可以更低碼率獲得同等的圖像質量。

【技術實現步驟摘要】
視頻編解碼方法及其裝置
本專利技術涉及視頻壓縮領域，特別涉及一種視頻編解碼方法及其裝置。
技術介紹
隨著社會的發展，視頻監控系統越來越廣泛的應用于生活之中，來解決日益增長的安全需求。但同時，高質量的視頻數據需要占用大量的存儲資源，所以視頻壓縮技術一直在不斷的發展，以節省存儲成本。但現有的視頻壓縮標準都不是針對監控場景制定的，其壓縮技術對于視頻監控這種大部分都是靜止不動的場景還存在較大的信息冗余。所以本專利技術提供一種編碼方法，針對監控場景，可以以更低的碼率獲得同等的圖像質量，從而降低視頻存儲成本。在視頻編碼系統中，編碼器可以采用多種不同的編碼技術對視頻數據進行壓縮，其中一種常用的技術是預測編碼。如圖1所示為現有技術中的編碼示意圖。在視頻流中，有些幀是僅采用空域預測編碼技術，可獨立編碼，稱為I幀；有些幀是采用時域預測編碼技術，需要利用其它幀做參考來編碼，稱為P幀。P幀可以參考單個先前的編碼幀來編碼，也可以參考先前的多個編碼幀來編碼，這些被P幀用于參考的幀稱為參考幀。在編碼P幀時，選擇合適的參考幀可以獲得更好的編碼質量或更低的編碼碼率。但現有的編碼方法為了降低編碼復雜度，節省內存開銷，一般都只存儲一幀參考幀，所以在很多情況下都無法搜索到合適的匹配塊，比如物體移動之后新露出的背景。另外，通常情況下，采用時域預測編碼技術的P幀的壓縮效率要遠高于僅采用空域預測編碼技術的I幀,所以若單從壓縮效率來考慮，應該盡量采用P幀進行編碼，而減少I幀編碼。但是在視頻的編碼中，我們還是需要每隔一段時間就編碼一個I幀，主要原因有兩點：第一是為了能夠在回放時隨機定位到某一幀時能快速響應；第二是為了防止預測量化而導致的誤差累積和擴散。本專利技術的專利技術人發現，針對視頻監控系統大多數都是靜止不動的場景，現有的做法每次I幀編碼都編碼了大量背景冗余信息，監控視頻的壓縮效率還有進一步提升的空間。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種視頻編解碼方法及其裝置，可以以更低的碼率獲得同等的圖像質量，從而降低視頻存儲成本和傳輸成本。為解決上述技術問題，本專利技術的實施方式公開了一種視頻編碼方法，該方法包括以下步驟：獲取背景圖像，采用幀內預測的編碼方式對該背景圖像進行編碼得到背景幀，對已編碼的背景幀解碼得到背景幀重建圖，其中背景幀的解碼結果不用于顯示輸出；獲取一幅輸入圖像作為第一圖像，根據該第一圖像相對于背景幀重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第一圖像進行編碼得到刷新幀；獲取一幅輸入圖像作為第二圖像，根據該第二圖像相對于背景幀重建圖和相鄰前一幀的重建圖的差異，或者相對于相鄰前一幀的重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第二圖像進行編碼得到普通幀；根據背景幀、刷新幀和普通幀生成視頻碼流。本專利技術的實施方式還公開了一種視頻解碼方法，該方法包括以下步驟：對所獲取的視頻碼流進行解析，得到背景幀，刷新幀和普通幀；對背景幀碼流進行解碼得到背景幀重建圖，該背景幀重建圖不用于顯示輸出；根據背景幀重建圖對刷新幀的至少一部分進行基于幀間預測的解碼，得到用于顯示輸出的刷新幀重建圖；根據背景幀重建圖和相鄰前一幀的重建圖，或者僅根據相鄰前一幀的重建圖，對普通幀的至少一部分進行基于幀間預測的解碼，得到用于顯示輸出的普通幀重建圖。本專利技術的實施方式還公開了一種視頻編碼裝置，該裝置包括：背景圖像獲取模塊，用于獲取背景圖像；背景幀編碼模塊，用于采用幀內預測的編碼方式對背景圖像進行編碼得到背景幀，對已編碼的背景幀解碼得到背景幀重建圖，其中背景幀的解碼結果不用于顯示輸出；刷新幀編碼模塊，用于獲取一幅輸入圖像作為第一圖像，根據該第一圖像相對于背景幀重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第一圖像進行編碼得到刷新幀；普通幀編碼模塊，用于獲取一幅輸入圖像作為第二圖像，根據該第二圖像相對于背景幀重建圖和相鄰前一幀的重建圖的差異，或者相對于相鄰前一幀的重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第二圖像進行編碼得到普通幀；碼流生成模塊，用于根據背景幀、刷新幀和普通幀生成視頻碼流。本專利技術的實施方式還公開了一種視頻解碼裝置，該裝置包括以下模塊：碼流解析模塊，用于對所獲取的視頻碼流進行解析，得到背景幀，刷新幀和普通幀；背景幀解碼模塊，用于對背景幀碼流進行解碼得到背景幀重建圖，該背景幀重建圖不用于顯示輸出；刷新幀解碼模塊，用于根據背景幀重建圖對刷新幀的至少一部分進行基于幀間預測的解碼，得到用于顯示輸出的刷新幀重建圖；普通幀解碼模塊，用于根據背景幀重建圖和相鄰前一幀的重建圖，或者僅根據相鄰前一幀的重建圖，對普通幀的至少一部分進行基于幀間預測的解碼，得到用于顯示輸出的普通幀重建圖。本專利技術實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在于：根據輸入圖像相對于背景幀重建圖或者相對于背景幀重建圖和相鄰的前一輸入圖像的差異，至少局部地采用幀間預測的方式編碼，相對于全部采用幀內預測方式編碼節省了大量編碼比特，對于存在大量冗余背景信息的場景，可以以更低的碼率獲得同等的圖像質量，從而降低視頻存儲成本和傳輸成本。隨機訪問時，只要先解碼背景幀，然后再解碼刷新幀，接著順序解碼普通幀即可獲得隨機訪問的圖像，能夠對隨機定位進行快速響應。進一步地，通過前景置信度獲取背景圖像能夠更好地區分背景圖像中的背景部分和前景部分；進一步地，將輸入圖像劃分為前景部分和背景部分，僅對前景部分采用幀內預測的編碼方式，而背景部分則以獲取的背景幀重建圖作為參考圖像采用幀間預測的編碼方式，相較于傳統的將整幀都采用幀內預測的編碼方式，節省了背景部分大量的編碼比特，同時又防止因預測量化引起的誤差累積和擴散，平衡了編碼效率和誤差控制。進一步地，普通幀的編碼相對于現有的P幀編碼增加了背景幀重建圖作為參考圖像，在編碼時可獲得更好的匹配塊，在節省編碼比特的同時能夠提高編碼質量。進一步地，整合后的前景置信度適合編碼以決定刷新幀和普通幀的編碼方式。附圖說明圖1是現有技術中視頻編碼方法的示意圖；圖2是本專利技術第一實施方式中一種視頻編碼方法的流程示意圖；圖3是本專利技術第二實施方式優選例中一種視頻編碼方法的流程圖；圖4是本專利技術第二實施方式優選例中一種視頻編碼結果的示意圖；圖5是本專利技術第二實施方式優選例中一種視頻編碼結果的示意圖；圖6是本專利技術第二實施方式優選例中背景幀編碼模塊的編碼輸入輸出示意圖；圖7是本專利技術第二實施方式優選例中刷新幀編碼模塊的編碼輸入輸出示意圖；圖8和圖9是本專利技術第二實施方式優選例中普通幀編碼模塊的編碼輸入輸出示意圖；圖10是不同時刻輸入圖像的差異對比圖；圖11是本專利技術第三實施方式中一種視頻解碼方法的流程示意圖；圖12是本專利技術第三實施方式優選例中解碼器解碼流程圖；圖13是本專利技術第三實施方式優選例中碼流解析模塊的碼流解析流程圖；圖14是本專利技術第四實施方式中一種視頻編碼裝置的結構示意圖；圖15是本專利技術第六實施方式中一種視頻解碼裝置的結構示意圖。圖16是本專利技術一種視頻編解碼系統的結構示意圖。具體實施方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，本領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種視頻編碼方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：獲取背景圖像，采用幀內預測的編碼方式對該背景圖像進行編碼得到背景幀，對已編碼的背景幀解碼得到背景幀重建圖；獲取一幅輸入圖像作為第一圖像，根據該第一圖像相對于背景幀重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第一圖像進行編碼得到刷新幀；獲取一幅輸入圖像作為第二圖像，根據該第二圖像相對于背景幀重建圖和相鄰前一幀的重建圖的差異，或者相對于相鄰前一幀的重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第二圖像進行編碼得到普通幀；根據所述背景幀、刷新幀和普通幀生成視頻碼流。

【技術特征摘要】
1.一種視頻編碼方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：獲取背景圖像，采用幀內預測的編碼方式對該背景圖像進行編碼得到背景幀，對已編碼的背景幀解碼得到背景幀重建圖；獲取一幅輸入圖像作為第一圖像，根據該第一圖像相對于背景幀重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第一圖像進行編碼得到刷新幀；獲取一幅輸入圖像作為第二圖像，根據該第二圖像相對于背景幀重建圖和相鄰前一幀的重建圖的差異，或者相對于相鄰前一幀的重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第二圖像進行編碼得到普通幀；根據所述背景幀、刷新幀和普通幀生成視頻碼流；所述刷新幀后的第一個普通幀將所述刷新幀的重建圖和所述背景幀的重建圖作為參考圖像采用幀間預測的編碼方式進行編碼，所述刷新幀后的其它普通幀將所述相鄰前一幀的重建圖和所述背景幀的重建圖作為參考圖像采用幀間預測的編碼方式進行編碼；其中，所述相鄰前一幀不同于所述背景幀。2.根據權利要求1所述的視頻編碼方法，其特征在于，在所述獲取背景圖像的步驟中，包括以下子步驟：計算連續多幀輸入圖像中每個像素的前景置信度信息；將所述前景置信度信息與預設的置信度閾值進行比較；將所述前景置信度信息低于所述預設的置信度閾值的像素組成背景圖像。3.根據權利要求1所述的視頻編碼方法，其特征在于，在所述“獲取一幅輸入圖像作為第一圖像，根據該第一圖像相對于背景幀重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第一圖像進行編碼得到刷新幀”的步驟中，包括以下子步驟：獲取所述第一圖像中每個像素的前景置信度；根據所述前景置信度與閾值比較，將所述第一圖像劃分為第一前景部分和第一背景部分；所述第一前景部分采用幀內預測的方式進行編碼，所述第一背景部分將所述背景幀重建圖作為參考圖像采用幀間預測的方式進行編碼。4.根據權利要求1所述的視頻編碼方法，其特征在于，在所述“獲取一幅輸入圖像作為第二圖像，根據該第二圖像相對于背景幀重建圖和相鄰前一幀的重建圖的差異，或者相對于相鄰前一幀的重建圖的差異，至少局部地采用幀間預測的編碼方式對第二圖像進行編碼得到普通幀”的步驟中，包括以下子步驟：獲取所述第二圖像中每個像素的前景置信度；根據所述前景置信度與閾值比較，將所述第二圖像劃分為第二前景部分和第二背景部分；所述第二前景部分中至少有一部分將相鄰前一幀的重建圖作為參考圖像采用幀間預測的方式進行編碼，所述第二背景部分將所述背景幀重建圖和/或相鄰前一幀的重建圖作為參考圖像采用幀間預測的方式進行編碼。5.根據權利要求3或4所述的視頻編碼方法，其特征在于，在所述獲取每個像素的前景置信度的步驟之后，包括步驟：對所述獲取的每個像素的前景置信度進行整合，該步驟包括以下子步驟：對輸入圖像的宏塊內多個像素的前景置信度進行統計求平均，并將平均值作為該塊的前景置信度；或將輸入圖像的宏塊內出現概率最高的前景置信度作為該塊的前景置信度；或計算縮小的輸入圖像的每個像素的前景置信度，將每個像素的前景置信度作為縮小前輸入圖像的對應宏塊的前景置信度。6.一種視頻解碼方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：對所獲取的視頻碼流進行解析，得到背景幀，刷新幀和普通幀；對所述背景幀碼流進行解碼得到背景幀重建圖；根據所述背景幀重建圖對所述刷新幀的至少一部分進行基于幀間預測的解碼，得到用于顯示輸出的刷新幀重建圖；根據所述背景幀重建圖和相鄰前一幀的重建圖，或者根據相鄰前一幀的重建圖，對所述普通幀的至少一部分進行基于幀間預測的解碼，得到用于顯示輸出的普通幀重建圖；所述刷新幀后的第一個普通幀將所述刷新幀的重建圖和所述背景幀的重建圖作為參考圖像采用幀間預測的編碼方式進行編碼，所述刷新幀后的其它普通幀將所述相鄰前一幀的重建圖和所述背景幀的重建圖作為參考圖像采用幀間預測的編碼方式進行編碼；其中，所述相鄰前一幀不同于所述背景幀。7.一種視頻編碼裝置，其特征在于，該裝置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：沈林杰，浦世亮，武曉陽，蘇輝，俞海，
申請(專利權)人：杭州?？低晹底旨夹g股份有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33