[发明专利]嵌入帧内编码块的视频编码方法

说明书

技术领域

本发明属于数字视频压缩编解码技术领域，更具体地讲，涉及利用嵌入帧内编码块降低比特率的视频编码方法。

背景技术

视频信号由于信息量大，传输网络带宽要求高，给传输和存储都带来了很大的不便，因此实际应用中往往需要进行压缩编码。

传统的视频编码标准如H.261，H.263，H.264、MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4等都是混合编码框架之上的。而混合编码框架是综合利用了预测，变换以及熵编码的方法。传统编码标准中都包含有帧内编码帧，即I帧，和帧间编码帧，即P帧和B帧。I帧的主要编码过程如下：对原始图像数据分宏块作帧内预测，对宏块的原始数据和预测数据的残差作二维空间变换；然后在变换域中对变换系数进行量化；最后对量化后的系数进行熵编码。P帧、B帧的主要编码过程如下：采用基于运动补偿的帧间估计或采用基于空间相关性的帧内预测，将预测后得到的残差做二维空间变换；然后在变换域中对变换系数进行量化；量化后的系数进行熵编码。P帧在编码过程中参考了I帧或以前P帧的信息，B帧将参考前后的I帧或P帧，但P的信息最初是采用了I帧作预测帧。若用户接收的视频码流没有包含I帧的信息，则采用P帧编码的图像将不能正确复原。因此在解码端码流能正确解码的起点是I帧。

传统的视频编码方法以固定间隔插入I帧编码，确保了能在接收到I帧编码数据后正确解码。I帧成为一个随机访问点，而对一帧图像进行I帧编码的比特通常是P帧编码的比特的数倍以上。对于视频监控或视频会议应用，I帧间隔越长，则意味着新接入的客户端可能需要等待更多的时间才能解码出正常图像，因此希望减小I帧间隔，但减小I帧间隔，意味着增加I帧数量，将大幅增加码率。综合考虑到降低比特率和随机访问正确解码的延迟，视频监控I帧间隔常设置为2秒左右，在信道较窄时，间隔为更长些。

在视频监控或视频会议等应用中，通常用户对图像中一个或多个区域感兴趣，用户对这些感兴趣区域的正确复原能力和用户接入到正确解码的延迟有很高的要求，而对图像内其他非感兴趣区域的用户接入后能正确解码的延迟的要求并不苛刻。减小I帧间隔的编码方法较好地满足了用户对接入后能正确解码的延迟的要求，但是该方法比特率高，对传输码流的网络带宽要求高，也容易出现网络堵塞和丢包现象，从而在解码端造成解码错误。如果将I帧间隔设置为更大的值，用户接入后能正确解码的延迟将增加，在实际的应用中用户将难以忍受过大的延时。

本发明针对这种情况，给出了一种在I帧之间每隔m帧图像对图像内一个或多个选定区域做强制帧内编码，同时将对整幅图像做帧内编码(I帧)的间隔增大为n(n＞m)的视频编码方法。该方法能够满足用户对感兴趣区域接入后能正确解码延迟的要求，并且降低了码率。

发明内容

本发明主要解决传统的插入固定帧间隔的I帧编码的视频编码方法产生的编码码流大以及码流量短时剧增造成网络堵塞的问题，为此，本发明提供了一种每隔固定帧间隔的给定区域强制帧内编码，并在其后的宏块编码模式选择中优先选取参考强制帧内编码宏块信息的预测模式作为最佳预测模式的视频编码方法。本发明可以加大视频码流中I帧的间隔，从而降低码率，同时使解码端图像中用户感兴趣区域或经检测得到的运动目标区域，在随机接入后正确解码的延迟时间减少。本发明特别适合在视频监控、可视电话和视频会议中应用。

本发明提出的嵌入帧内编码块的视频编码方法，每隔n帧图像对整幅图像做帧内编码(I帧)，其特征在于：从I帧开始，对每隔m帧的P帧图像(m小于n)的选定区域内嵌入强制帧内编码块，该强制帧内编码块的宏块编码仅参考本区域内像素的信息；对不含强制帧内编码块的P帧或B帧编码时，其选定区域内的宏块编码仅参考当前帧选定区域内、参考帧中强制帧内编码块内、或参考帧中优先参考块内的像素信息。

更为具体的，本发明的嵌入帧内编码块的视频编码方法主要包括如下三项技术：固定帧间隔的给定区域强制帧内编码方法；设置和更新宏块优先参考标志的方法；优先采用优先参考块中的像素进行预测的方法。其中：

本发明的固定帧间隔的给定区域强制帧内编码方法，具体为：视频编码过程中，对每隔m帧的P帧图像(m小于n)的选定区域做强制I宏块编码，此类区域的强制I宏块编码不能在编码过程中参考其他帧的信息或当前帧其他区域的信息，以确保此类区域的码流在解码端能独立解码。所述选定区域是用户选定的感兴趣区域、经检测得到的包含运动物体目标的区域或缺省选定区域。