[发明专利]视频编码器和编码方法以及视频解码器和解码方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及视频压缩领域，特别是涉及一种视频编码器和编码方法以及视频解码器和解码方法。

【背景技术】

随着多媒体的应用越来越广泛，视频技术也应用在越来越多的领域，如视频会议、视频监控等。由于视频的数据量非常大，在传输过程中会占用过多的宽带资源，且产生很大的时延。因此，提出了视频的编码压缩技术以克服视频数据量占用宽带资源以及时延的问题。

视频编码和传输技术发展到今天，已经存在很多的编码方式和标准。但是，还没有一种编码方式和标准是针对静止摄像头而设计的。在实际应用中，很多视频采集传输系统中，摄像头都是静止的。比如，视频会议和视频监控等。特别是视频监控，近年来，视频监控取得了长足发展，摄像头的布设量急剧增加。摄像头数目的增加，带来了一个重要的问题，那就是视频的传输和存储。采用传统的编码方式，为了达到很低的码率，图像质量往往被压缩的无法忍受，同时，码率并没有真正降低，造成资源的浪费。同时，在视频中，往往重要的目标是限定的，现有方法也没有能对图像区域进行区分，将更高的码率分配给更重要的目标。

因此有必要提出一种新的技术方案来解决上述问题。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

本发明的目的之一在于提供一种视频编码器和编码方法，其将背景和前景分开，在背景不变的情况下，只传输一次背景，从而在视频传输时能大大降低宽带的占用率。

本发明的目的之二在于提供一种视频解码器和方法，其利用基于blending的方法对前景和背景进行融合叠加，很好的还原了原有的视频图像。

根据本发明的一方面，本发明提供一种视频编码器，其包括：视频输入模块，输入视频图像；背景更新模块，在所述视频图像中的背景变化时更新视频图像中的背景；背景建模模块，根据更新的所述视频图像中的背景建立背景模型；背景编码模块，对所述背景模型进行编码以获取背景码流；前景分割模块，根据输入的视频图像以及所述背景模型分割出所述视频图像中的前景区域；前景编码模块，对得到的前景区域进行编码以获取前景码流；传输模块，分别传输所述背景码流和前景码流。

进一步的，所述传输模块包括背景图像传输模块和前景图像传输模块，所述背景述图像传输模块用于传输编码后的背景码流，所述前景图像传输模块用于传输编码后的前景码流。

进一步的，所述基于最大流分割方法的方法包括：获取系列背景图像中每个背景像素的颜色分量的高斯模型；对视频图像中的像素和背景图像进行像素差值，对所述差值大于阈值的像素则作为前景像素；获取所述前景像素的颜色分量的混合高斯模型；采用背景的所述高斯模型和前景的所述混合高斯模型计算视频图像中所有像素属于前景或背景的概率，归一化后得到该像素对应节点在图中分别与前景和背景节点的连接能量；对所述视频图像分别求其相邻像素间的水平边缘强度和垂直边缘强度；根据每个像素和相邻像素的水平边缘强度和垂直边缘强度得到在视频图像中所述像素与相邻像素间的连接能量；根据得到的所有节点间的连接能量，采用最大流分割方法进行最小分割，得到所述视频图像中的前景和背景像素。

进一步的，所述前景编码模块对前景区域内的有效宏块以及相同前景区域的二进制掩模进行编码以组成前景码流，其中所述二进制掩模用于标识视频图像中哪些位置属于前景区域，掩模上每个属于前景的像素被标记为1，否则标记为0；所述前景区域内的有效宏块获取方法为：根据前景区域的二进制掩模获取其最小外接矩形，将所述外接矩形内图像区域分为正方形的宏块，如果宏块中包含前景像素则判定该宏块为有效宏块，需要编码，否则判定为无效宏块，不进行编码。

更进一步的，所述前景编码模块对前景区域内的有效宏块进行编码包括：对第一帧出现的有效前景宏块，按照宏块的顺序依次处理，对所述宏块进行离散余弦变换，并对离散余弦变换系数进行量化，采用差分编码方式对离散余弦变换系数进行预测，进而进行熵编码；对后续出现的各帧，判定前景区域内各宏块是否有效，对有效宏块按照顺序进行下述处理：对当前宏块，在前一帧图像的搜索范围内寻找与其最匹配的有效前景宏块，对前一帧图像中的所述最匹配的有效前景宏块与所述当前宏块做差，对得到的差值进行离散余弦变换，将其离散余弦变换系数量化后进行熵编码。