[发明专利]HEVC中屏幕内容编码的码率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及多媒体通信技术领域，具体地，涉及一种HEVC(High Efficiency Video Coding)屏幕内容编码的码率控制方法。

背景技术

HEVC编码标准在H.264/AVC high profile的基础上，压缩效率提高一倍，是一种先进的视频编解码标准。然而由于当前信道本身的有效网络带宽有限并且实时变化，高清视频在无线环境下的传输仍然充满挑战。因此，在有限的带宽内合理分配资源使得目前的视频质量达到最优是当前研究的一个热点和难点。

码率控制是解决上述问题的一个关键手段。它能够将当前信道的状态反馈给编码器，使得编码器更加合理的分配码率，从而优化视频的质量。码率控制分为比特分配和比特控制。在比特分配部分中，采用分层架构，分为GOP层、帧层和基本单元层；在比特控制部分中，通过调整编码参数使得最后消耗的比特尽量接近预分配的比特。

在目前HEVC标准中，采用的是R-λ模型来进行码率控制，该模型表示如下：

λ＝α·bpp^β，

其中，bpp是当前视频序列中每个像素能够分配到的比特，由当前视频的分辨率和当前信道的带宽以及视频的帧率决定，α和β是R-λ模型中的编码参数，在视频序列开始编码时进行初始化，它们的值由视频序列的内容决定并且在编码过程中进行迭代更新。由于自然序列变化比较平缓，因此利用该R-λ模型能够快速迭代并收敛，也就是说，该R-λ模型在自然序列中能够非常精准地控制码率。但在屏幕内容序列中，经常出现前后两帧完全一样或者差别巨大的情况，这与自然序列特性存在比较大的差别，屏幕内容序列与自然序列编码复杂度分析的比较情况如图1所示，从图1中可以看出，FourPeople这个序列是自然序列，每一帧相对于前一帧SAD值的变化比较平和，而SlideShow则是屏幕内容序列，SAD值的变化比较剧烈。屏幕内容序列变化比较剧烈的特性使得当前的码率分配和比特控制策略不再适用。

发明内容

本发明提出一种HEVC屏幕内容编码的码率控制方法，从而能够在充分利用带宽的前提下提高视频的质量。

本发明提出的一种HEVC中屏幕内容编码的码率控制方法包括以下步骤：

步骤1：初始化编码参数并建立滑动窗口；

步骤2：为所述滑动窗口分配相应的比特，并且在所述滑动窗口内对于视频序列进行运动估计，得到视频序列中的每一帧图像相对于前一帧图像的复杂度变化；

步骤3：根据得到的每一帧的复杂度在滑动窗口内对于当前帧进行比特分配；

步骤4：判断当前帧是否为场景切换帧，如是，则对当前帧及其后续帧进行比特处理；

步骤5：判断当前帧是否为最后一帧，如否，则更新所述滑动窗口内的比特数目和编码参数，然后返回步骤3，对于下一帧继续进行编码，如是，则结束当前视频的编码过程，编码完成。

本发明能够对于屏幕内容序列进行有针对性的码率控制，从而有效地降低了码率控制误差，提升了编码效率。

附图说明

图1是HEVC中自然序列和屏幕内容序列编码复杂度分析的比较示意图；

图2是本发明HEVC中屏幕内容编码的码率控制方法原理框图。

图3是本发明HEVC中屏幕内容编码的码率控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明提出一种HEVC屏幕内容编码的码率控制方法，在该方法中，首先初始化编码参数并建立滑动窗口，在滑动窗口内对视频序列进行菱形模板的快速运动估计，通过运动估计得到每一帧图像相对于前一帧的复杂度变化；根据每一帧的复杂度按照比例在滑动窗口内对当前帧进行比特分配；然后根据当前帧的不同类型，进行不同的编码处理。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图2是本发明HEVC中屏幕内容编码的码率控制方法原理框图，图3是本发明HEVC中屏幕内容编码的码率控制方法的流程图，如图2和图3所示，所述HEVC中屏幕内容编码的码率控制方法包括以下步骤：

步骤1：初始化编码参数并建立滑动窗口；

在本发明一实施例中，利用R-λ模型进行码率控制，所述编码参数至少包括R-λ模型所涉及的编码参数和本发明中增加的一些机制中的参数，比如滑动窗口的长度，补偿窗口的长度，补偿窗口中每一帧的补偿权重值以及用于场景切换帧的判断阈值等参数；另外，为了满足实时性的要求，在本发明一实施例中，当前滑动窗口的长度设置为8。