一种码率控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种码率控制系统，该系统包括：视频图像获取模块、显著度计算模块、复杂度计算模块、最小单元层权重计算模块和码率控制模块；其中，视频图像获取模块用于获取原始视频图像；所述显著度计算模块，用于采用频率调谐方法对原始视频图像进行显著区域检测得到每个像素点的显著图，再按显著图平均值将像素点分为四级得到显著度权重；所述复杂度计算模块，用于采用梯度法计算每个像素点的梯度值，再按梯度平均值将像素点分为四级，得到复杂度权重；最小单元层权重计算模块，用于得到权重并输入码率控制模块；码率控制模块，用于对原始视频图像依次进行图像组层目标和帧层比特分配，再根据权重进行最小单元层比特分配，得到编码控制数据。

【技术实现步骤摘要】
一种码率控制系统
本专利技术涉及无人机航拍的视频压缩领域、视频会话领域，尤其涉及一种码率控制系统。
技术介绍
随着科学技术的进步，人们对视频处理、传输技术的要求越来越高。近年来，视频压缩技术发展十分迅速，继H.264/AVC(AdvancedVideoCoding)编码标准以后，高效率视频编码H.265/HEVC(HighEfficiencyVideoCoding)成为了使用最为广泛的编码标准。H.265/HEVC在H.264/AVC的基础上对一些相关技术进行了改进，如采用了更加灵活的四叉树编码单元，支持8x8到64x64的各种块大小，改进了内部预测，高级运动矢量预测等技术，从而做到在保证视频质量的前提下，压缩比提高一倍。对人眼选择注意机制(VSA)的研究表明,人类对于视频图像各个部分的感兴趣度是不同的，通常人们会对视频图像中的显著部分产生较大的兴趣。这就需要人们关注的物体具有更高的清晰度，也就是需要更高的码率，而这些物体往往是一些较为显著的区域，比如与背景色相差大的区域、纹理复杂的区域等。然而在HEVC中，并没有专门针对显著区域编码的技术。在HEVC视频编码中，码率控制技术在带宽受限的编码情况下有至关重要的作用，它包括两部分：比特分配和比特率控制。比特分配即在各个编码层上分别分配相应的比特，包括图像组(GroupofPictures,GOP)层、帧层、最小单元(CodingTreeUnit,CTU)层。比特率控制指在比特分配完成后，依据模型得到相应的量化参数(QuatizationParameter,QP)，从而达到目标码率。由于CTU层的比特分配由同一级别帧中处于同一位置的平均绝对差决定(MeanAbsoluteDeviation，MAD)决定，然而前一帧CTU的MAD可能与当前帧的完全不同，因此将其用作CTU层比特分配的衡量标准时，往往效果不佳算法。近年来，国内外许多组织及学者对基于显著区域的码率控制技术做了一些探索，但其只考虑了视频图像的显著度，并没有考虑到视频图像的复杂度，往往会造成在显著区域编码质量提高的情况下，整体视频的编码质量下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种码速率控制系统。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种码率控制系统，所述系统包括：视频图像获取模块、显著度计算模块、复杂度计算模块、最小单元层权重计算模块和码率控制模块；其中，所述视频图像获取模块，用于获取原始视频图像并分别输入显著度计算模块和复杂度计算模块；所述显著度计算模块，用于采用频率调谐方法对原始视频图像进行显著区域检测得到每个像素点的显著图，再求取平均值得到原始视频图像的显著图平均值，采用分级方法，按显著图平均值的大小将像素点分为四级，并赋予不同的权重得到显著度权重；所述复杂度计算模块，用于采用梯度法计算原始视频图像每个像素点的梯度值，再求取平均值得到原始视频图像的梯度平均值，采用分级方法，按梯度平均值的大小将像素点分为四级，并赋予不同的权重得到复杂度权重；所述最小单元层权重计算模块，用于根据显著度权重和复杂度权重得到权重并输入码率控制模块；所述码率控制模块，用于对原始视频图像依次进行图像组层目标比特分配和帧层比特分配，再根据权重进行最小单元层比特分配，得到编码控制数据。作为上述系统的一种改进，所述显著度计算模块的具体实现过程为：采用频率调谐方法对原始视频图像进行显著区域检测，得到每个像素点(x,y)的显著图S(x,y)；根据下式求出该原始视频图像的显著图平均值Savg为：其中，M为原始视频图像的宽度，N为原始视频图像的高度；以显著图平均值Savg为依据，根据像素点的显著图的数值范围将像素点分为四级，并确定显著度权重A(x,y)为：其中，权重a1,a2,a3,a4分别为显著图的数值在不同范围设置的显著度权重取值，u1,u2,u3,u4分别为对显著图的数值划分不同范围设置的系数。作为上述系统的一种改进，所述复杂度计算模块的具体实现过程为：采用梯度法计算原始视频图像每个像素点(x,y)的梯度值G(x,y)；根据下式求出该原始视频图像的梯度平均值Gavg为：以梯度平均值Gavg为依据，根据像素点的梯度值将视频图像的像素点分为四级，确定复杂度权重B(x,y)为：其中，权重b1,b2,b3,b4分别为梯度值在不同范围设置的复杂度权重取值，v1,v2,v3,v4分别为对梯度值划分不同范围设置的系数。作为上述系统的一种改进，所述最小单元层权重计算模块的具体实现过程为：根据像素点(x,y)的显著度权重A(x,y)和复杂度权重B(x,y)，得到权重C(x,y)为：C(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)根据下式得到图像帧第i个最小单元层的权重Ci为：其中，(xj,yj)为第i个最小单元层的起始坐标，(xj,end,yj,end)为第i个最小单元层的结束坐标。作为上述系统的一种改进，所述码率控制模块包括图像组层目标比特分配单元、帧层比特分配单元和最小单元层比特分配单元；其中，所述图像组层目标比特分配单元，用于对原始视频图像进行图像组层目标比特分配；所述帧层比特分配单元，用于对图像组层目标比特分配后的图像进行帧层比特分配；所述最小单元层比特分配单元，用于根据权重，对帧层比特分配后的图像进行最小单元层比特分配，得到编码控制数据。作为上述系统的一种改进，所述图像组层目标比特分配单元的具体实现过程为：根据下式得到原始视频图像中每张图像的目标比特数RPicAvg为：其中，RTarget为目标码率，f为视频图像的帧传输频率；根据下式得到当前图像组层比特分配的大小TGOP为：TGOP＝TAvgPic×NGOP其中，NGOP为当前图像组图像的数量，TAvgPic为当前图片实际消耗的比特数：其中，Ncoded为当前图像组层中的图片数量，Rcoded为当前图像组层中的图片数量用掉的比特数，SW为平滑比特分配的滑动窗口大小。作为上述系统的一种改进，所述帧层比特分配单元的具体实现过程为：由当前图像组层比特分配的大小TGOP，根据下式得到当前帧目标比特TCurrPic为：其中，CodedGOP为当前图像组层已经用掉的比特数，ωCurrPic为当前图片的目标比特分配权重，ωk为第k个视频帧比特分配权重。作为上述系统的一种改进，所述最小单元层比特分配单元的具体实现过程为：根据图像帧剩余未编码最小单元层的权重之和由下式得到第i个最小单元层的比特数T(i)为：其中，TresI为图像帧剩余未编码的比特数。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：本专利技术提出的码率控制算法能够在整体视频编码质量基本不变的情况下，提升视频显著区域的编码质量，且编码误差较HEVC标准测试模型有了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种码率控制系统，其特征在于，所述系统包括：视频图像获取模块、显著度计算模块、复杂度计算模块、最小单元层权重计算模块和码率控制模块；其中，/n所述视频图像获取模块，用于获取原始视频图像并分别输入显著度计算模块和复杂度计算模块；/n所述显著度计算模块，用于采用频率调谐方法对原始视频图像进行显著区域检测得到每个像素点的显著图，再求取平均值得到原始视频图像的显著图平均值，采用分级方法，按显著图平均值的大小将像素点分为四级，并赋予不同的权重得到显著度权重；/n所述复杂度计算模块，用于采用梯度法计算原始视频图像每个像素点的梯度值，再求取平均值得到原始视频图像的梯度平均值，采用分级方法，按梯度平均值的大小将像素点分为四级，并赋予不同的权重得到复杂度权重；/n所述最小单元层权重计算模块，用于根据显著度权重和复杂度权重得到权重并输入码率控制模块；/n所述码率控制模块，用于对原始视频图像依次进行图像组层目标比特分配和帧层比特分配，再根据权重进行最小单元层比特分配，得到编码控制数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种码率控制系统，其特征在于，所述系统包括：视频图像获取模块、显著度计算模块、复杂度计算模块、最小单元层权重计算模块和码率控制模块；其中，
所述视频图像获取模块，用于获取原始视频图像并分别输入显著度计算模块和复杂度计算模块；
所述显著度计算模块，用于采用频率调谐方法对原始视频图像进行显著区域检测得到每个像素点的显著图，再求取平均值得到原始视频图像的显著图平均值，采用分级方法，按显著图平均值的大小将像素点分为四级，并赋予不同的权重得到显著度权重；
所述复杂度计算模块，用于采用梯度法计算原始视频图像每个像素点的梯度值，再求取平均值得到原始视频图像的梯度平均值，采用分级方法，按梯度平均值的大小将像素点分为四级，并赋予不同的权重得到复杂度权重；
所述最小单元层权重计算模块，用于根据显著度权重和复杂度权重得到权重并输入码率控制模块；
所述码率控制模块，用于对原始视频图像依次进行图像组层目标比特分配和帧层比特分配，再根据权重进行最小单元层比特分配，得到编码控制数据。


2.根据权利要求1所述的码率控制系统，其特征在于，所述显著度计算模块的具体实现过程为：
采用频率调谐方法对原始视频图像进行显著区域检测，得到每个像素点(x,y)的显著图S(x,y)；
根据下式求出该原始视频图像的显著图平均值Savg为：



其中，M为原始视频图像的宽度，N为原始视频图像的高度；
以显著图平均值Savg为依据，根据像素点的显著图的数值范围将像素点分为四级，并确定显著度权重A(x,y)为：



其中，权重a1,a2,a3,a4分别为显著图的数值在不同范围设置的显著度权重取值，u1,u2,u3,u4分别为对显著图的数值划分不同范围设置的系数。


3.根据权利要求2所述的码率控制系统，其特征在于，所述复杂度计算模块的具体实现过程为：
采用梯度法计算原始视频图像每个像素点(x,y)的梯度值G(x,y)；
根据下式求出该原始视频图像的梯度平均值Gavg为：



以梯度平均值Gavg为依据，根据像素点的梯度值将视频图像的像素点分为四级，确定复杂度权重B(x,y)为：



其中，权重b1,b2,b3,b4分别为梯度值在不同范围设置的复杂度权重取值，v1,v2,v3,v4分别为对梯度值划分不同范围设置的系数。


4.根据权利要求3所述的码...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子函，魏本杰，安军社，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11