[发明专利]一种实现视频码流帧率可调整的压缩方法

说明书

技术领域

本发明属于视频技术领域，特别涉及一种实现视频码流帧率可调整的压缩方法。

背景技术

运动图像的每帧之间具有很强的相似性，所以在视频压缩过程中，采用运动估计和运动补偿的方式来消除帧间的信息冗余，达到压缩的目的。在这个过程中，被用来做运动估计的图像被称为参考帧图像，通常简称为参考帧。由于压缩过程中各帧环环相扣、互为参考，导致任何一帧都不能随意丢弃，只能按照随机访问点之前的顺序进行丢帧，否则就会产生预测误差，后续图像不能正确解码，如图2所示：虚线处为一随机访问点，当解码位置在此时，可正确解码图像，在丢帧过程中只有按照箭头的方向实现丢帧，才能不会产生解码错误。

视频压缩的时域可分级性目的就是使码流具有帧率的可变性，一些帧可以在分发过程中丢弃，以满足不同的网络情况和不同的终端设备解码和显示需要。目前实现时域可分级的技术主要是帧间小波技术和分级预测技术，帧间小波技术也就是基于运动补偿的时域滤波技术(MCTF，Motion-Compensated TemporalFiltering)，这种技术通过在时域上引入小波分解，得到视频在时域上的多分辨率分析，进而实现视频在时域上的可分级。MCTF在其发展中，逐渐形成了两种实现方式，即基于块位移的MCTF和基于提升算法的MCTF。基于块位移的MCTF首先不能很好的获取编码图像运动场的信息，导致在编码图像和参考帧之间一定数量的像素被标记成“unconnected”，影响了编码效率；其次，亚像素精度的运动估计和运动补偿以及除Haar小波外的其他小波很难在其编码框架内实现，极大影响了编码的灵活性和编码效率。基于提升方案的帧间小波技术现在使用广泛，现在有多种基于此的编码器如MC-EZBC，3D-SPIHT等，但是与基于运动预测-变换的混合编码方式相比，其编码效率不高。

而分级预测技术则是将编码序列分层若干组相间的图像，同一组的图像具有相同的时域层次，而不同组的图像的时域层次则不相同，高时域层次的图像只能够参考低时域层次的图像。采用这种方式如H.264 SVC中的分层B帧技术。但是分层B帧技术的分层机制是基于B帧的层次性，而B帧会带来一定的时延，所以在低时延的应用中，该技术并不可取。而且H.264 SVC的分层B帧技术的参考帧管理方式是通过内存标记管理策略实现，实现过程复杂，在对计算复杂度要求比较严格的应用中，该技术的使用也会受到限制。

视频时域分级编码可以使码流具有帧率调整的功能，而这种功能在实际应用中具有重要的意义。例如在监控应用中，随着移动通信技术的不断发展，基于移动通信网络的视频监控应用会使用的越来越广泛，但是，现在已经部署的2.5G的分组移动通信网络CDMA1X和GPRS的带宽均有限，经测试：CDMA1X的终端的平均下载速度可以达到40Kbps到80Kbps。而GPRS终端的平均下载速度只能达到20Kbps，且带宽波动性较大；在移动的环境，由于终端功率消耗的限制，对单位时间内处理视频的帧数也有比较严格的限制，因此，针对基于移动通信网及其终端设备的监控系统，其所使用的视频编码后的码流应具有帧率可调整的功能，而且在中国AVS标准工作组的“面向安防监控的音视频标准的需求”(N1400)中明确提出面向监控应用的音视频标准“能适应多种网络的情况，包括专网、互联网、无线网络等的传输”。

因此，针对现有视频压缩技术不足，提出更适合异构网络传输和显示的高效视频压缩方法，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种实现视频码流帧率可调整的压缩方法，使得压缩后的码流具有帧率可调整的功能，能够适应不同网络的传输和不同终端设备的显示。

本发明的技术方案将压缩图像的类型分为帧内编码帧、非参考帧内编码帧、前向预测帧、非参考前向预测帧以及双向参考帧，在编解码过程中，类型为帧内编码帧或者前向预测帧的各帧图像的时域层次以单位组大小为周期进行变化，

编码过程中，先按待编码的当前帧图像编码顺序确定当前帧图像的时域层次，然后按照参考帧选取策略获得当前帧图像的参考帧图像，对当前帧图像进行编码，编码完成后按照参考帧更新策略更新参考帧缓存，

所述当前帧图像的时域层次根据单位组大小确定，如果当前帧图像的类型是非参考帧内编码帧或者双向参考帧，则其时域层次默认为最高时域层次；

解码过程中，先按待解码的当前帧图像解码顺序确定当前帧图像的时域层次，然后按照参考帧选取策略获得当前帧图像的参考帧图像，对当前帧图像进行解码，解码完成后按照参考帧更新策略更新参考帧缓存，