[发明专利]像素域视频转码中确定运动特征和高效编码模式关系的方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频信息转码技术，具体地涉及一种像素域视频转码中确定运动特征和高效编码模式关系的方法，属于计算机多媒体技术领域。在像素域格式转码中，根据运动特征优化选择编码模式可以取得较高的转码性能，但这需要预先建立视频运动特征和最优编码模式之间的关系。本发明给出了一种建立像素域视频转码中运动特征和高效编码模式关系的方法。

背景技术

在视频转码中，在给定的输出码率下，转码质量和转码时间在很大程度上是一对矛盾。所谓提高转码性能是在保证转码视频质量基本相同的条件下尽量减少计算时间。较新出现的视频编码标准，如H.264等，可以选择如多帧参考、亚像素预测、尺寸可变的宏块划分、帧内预测等多种编码模式，这些编码模式的使用能提高视频转码质量，但会增加编码时间。在将较早的编码标准格式如MPEG-2的视频经过像素域转码到较新的如H.264标准格式的过程中，选择合理的编码模式就可用较少的计算时间获得较高的转码视频质量。另一方面，对不同运动特征的视频选择不同编码模式时转码性能有很大的差异，如剧烈运动的视频采用子像素采样能够显著提高视频质量，但运动平缓的视频采用子像素预测虽耗费了大量的计算时间，但视频质量却只有微小的提升。

在实际的转码应用中，如果能建立运动特征和编码模式的关系，选择使用那些能够明显提升视频质量的编码模式，关闭对视频质量提高没有多大帮助却增加许多计算量的模式，可以取得和打开全部编码模式相当的编码视频质量，同时可以显著地节约时间，提高转码性能。到目前为止，没有人给出确定这种对应关系的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种像素域视频转码中确定运动特征和高效编码模式关系的方法。

像素域视频转码中确定运动特征和高效编码模式关系的方法是：从第一格式的源视频通过像素域转换到第二格式的目标视频的视频转码过程中，通过分析典型特征视频在第二格式编码器的各种模式组合下的转码性能数据，得到第一编码格式的源视频中的运动向量特征和第二编码格式的编码器的最优编码模式之间的关系；具体包括以下步骤：

1)计算运动向量幅值直方图

选取固定分辨率下具有典型运动特征的视频序列，用第一编码格式的解码器解码到像素域，并且以视频帧为单位，计算运动向量幅值直方图，作为其运动特征的表征；

2)遍历第二格式编码器的各种编码模式组合并记录视频质量

选取第二格式编码器对视频质量有重要影响的n个编码模式M＝{m₁，m₂，…，m_n}，对每个编码模式，定义能提高视频质量的状态为“打开”状态，反之为“关闭”状态，对已采用第一编码格式的解码器解码到像素域的特征视频，在第二编码格式的编码器中遍历编码模式的所有“打开”、“关闭”状态组合，这样的状态组合总共有2ⁿ种，以视频帧为单位进行编码，记录在每种编码模式状态下的编码时间和输出视频质量；

3)选择最有效的编码模式

以视频帧为单位，以编码模式全部关闭时的转码视频质量为基准，考察依次打开各个编码模式时转码视频质量的增量，用逐步回归法按照编码模式状态对转码后输出视频质量影响的程度选择最有效的编码模式；

4)对有效编码模式的组合进行聚类和精简

根据步骤3)获得的结果，逐帧选择最有效的k个编码模式，其中0≤k≤n，按照选择出来的有效编码模式对所有特征视频序列的帧进行聚类，即把具有相同最有效编码模式的帧分为一类，并做精简，最后形成l个结果分类C₁，C₂，...，C_l，至此，每个视频帧都有一个运动向量幅值直方图和一个唯一确定的类别C_j，其中1≤j≤l；

5)构建运动特征和最优编码模式的分类器

考察步骤4)获得的每个视频帧的运动向量幅值直方图和类别的对应关系，构建运动特征和高效编码模式的对应关系的分类器。

上述步骤3)的具体操作过程为：

(1)令M′＝φ，i＝1；其中，φ表示空集；

(2)在保持M′中的编码模式为“打开”状态的情况下，考察在M-M′中仅取一个编码模式为“打开”状态时的视频质量增量，选择M-M′中打开后取得最大增量的的编码模式，记为m′_i，令M′＝M′∪{m′_i}；

(3)若M≠M′，则令i＝i+1，转步骤2)执行；否则结束。

上述步骤4)的具体操作过程为：