基于感兴趣区域的空域分辨率可调整编解码方法技术

本发明专利技术设计基于感兴趣区域的空域分辨率可调整编码方法及相应解码方法，编码方法为载入感兴趣区域信息，并根据感兴趣区域信息将原始图像划分成感兴趣区域和非感兴趣区域，对感兴趣区域图像按照原始图像的分辨率进行编码，对非感兴趣区域图像采用低于原始图像的分辨率进行编码；解码方法为从编码码流中获取感兴趣区域信息，并根据感兴趣区域信息将待解码的宏块码流分成感兴趣区域解码内容和非感兴趣区域解码内容，对感兴趣区域解码内容按照高分辨图像的规格进行解码。本发明专利技术实现了基于感兴趣区域的空域分辨率可调整编码方法，保证感兴趣区域视频信息的质量不变的同时，大大减小了图像编码后传输的比特数，尤其适合于安防监控的传输需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视频编码领域，特别针对安防监控的特殊需求，是基于视频编解 码技术之上的针对感兴趣区域的空域分辨率可调整编解码方法。随着人们对安全需求的日益增加、安全防护的使用成本与其产生的效益拉 开距离，市场提出了行业、企业大范围、远距离监控的需求，如银行跨地区联 网监控、全国城市重点地区联网监控等。由于模拟监控存在着使用范围小、信 号易衰减等弊端，通过网络将图像进行远程传输的集中监控方式应运而生。科技的飞速发展使得当今各种无线网络日趋普遍，3G、 B3G移动通信在技术 上己经成熟。高清晰、全嵌入式、支持各种无线、有线接入方式的移动无线视 频监控成为新一代的视频监控系统的发展方向。由于网络带宽具有不定性的特 点，移动无线视频监控需要传输低码率且高品质的视频流；而且考虑到安防监 控的特殊件某些应用中需要针对某个区域进行特殊编码。所以在现有视频编 码技术的基础上，结合感兴趣区域编码技术，实现基于区域的空域分辨率可调 整编码方法是当前应用领域迫切需要解决的问题。感兴趣区域的英文为Region Of Interest,可简称为ROI。空间分辨率可调算法早在MPEG-2、 MPEG-4协议中就有实现，后来在SVC (Scalable Video Coding可伸縮视频编码)中得到了更深一层的发展。SVC同 时利用了单层分辨率视频流的帧间冗余信息和多层分辨率视频流的层间冗余信息，与多码流视频编码技术相比，很大程度上提高了视频压缩比。但是以上的 空域分辨率可调整算法将会编出多层码流，其编码效率比仅编单层码流要低。 对于移动无线视频监控和带宽不定的无线网而言，增强层的码流可能会受到带 宽的限制而被丢弃，其解码图像的质量会急剧下降。本专利技术针对高分辨率图像编码需要传输大量比特的问题，结合感兴趣区域 的编码方法，提供基于感兴趣区域的一种低码率的空域分辨率可调整编码方法， 以减小整个码流的码率，保证感兴趣区域视频信息的质量。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是载入感兴趣区域信息，并根据 感兴趣区域信息将原始图像划分成感兴趣区域和非感兴趣区域，对感兴趣区域 图像按照原始图像的分辨率进行编码，对非感兴趣区域图像采用低于原始图像 的分辨率进行编码，在对非感性兴趣区域图像进行编码过程中分辨率的调整在 帧内编码和帧间编码之前。而且，对原始图像按帧编码时以超宏块为单元进行处理，所述超宏块包括4 的整数倍个宏块，编每-帧包括以下步骤，步骤一，载入该帧的感兴趣区域信息，根据感兴趣区域信息判断该帧中每个 超宏块是否属于感兴趣区域范围，如果是则确定该超宏块属于该帧的感兴趣区 域编码内容，如果不是则确定该超宏块属于该帧的非感兴趣区域编码内容；歩骤二，对原始图像进行编码，首先判断该帧每个超宏块是否属于步骤一 中确定的感兴趣区域编码内容，若属于感兴趣区域编码内容，则对每个超宏块 中的所有宏块依次进行编码；若属于非感兴趣区域编码内容，则对超宏块的图 像内容进行下采样，得到一个宏块的图像内容，并对此宏块进行编码；
技术实现思路
步骤三，该帧的感兴趣区域信息写入编码输出码流，供解码使用。 而且，在步骤一对每个超宏块进行标记，如果该超宏块属于非感兴趣区域 编码内容，则标记0，如果该超宏块属于感兴趣区域编码内容，则标记l;将每 帧的所有超宏块标志位串联在一起利用游程编码进行压缩，通过压縮记录第一 个超宏块的标记、扫描顺序下标记相同的超宏块连续的个数以及超宏块标记变 化发生的次数，将上述记录的信息写入编码输出码流的图像帧层头信息中。而且，在歩骤二中，建立两套重建帧缓存、参考帧缓存和相关的全局变量， 一套为高分辨率图像的重建帧缓存、参考帧缓存和相关的全局变量，用来存放 感兴趣区域巾的宏块在帧内和帧间编码时使用到的信息和产生的信息，以及非 感兴趣区域中的宏块在帧内和帧间编码时产生信息的转化信息； 一 套为低分辨 率图像的重建帧缓存、参考帧缓存和相关的全局变量，用来存放非感兴趣区域 中的宏块在帧内和帧间编码时使用到的信息和产生的信息，以及感兴趣区域中 的宏块在帧内和帧间编码时产生信息的转化信息。而且，在步骤二中，对属于感兴趣区域编码内容的超宏块的编码具体方式为，编码步骤为对于超宏块中的所有宏块，按照从左到右，从上到下的编码顺 序进行编码；对该超宏块编码时，参考帧和需要使用到的编码信息来自高分辨率图像的 参考帧缓存和相关的全局变量，其重建图像存入高分辨率图像的重建帧缓存；对该超宏块编码完成后，对所得到的超宏块大小的重建图像进行下采样， 并将下采样所得到的宏块大小的图像按照相应的位置填入低分辨率图像的重建 图像缓存，同时将编码过程中得到的相关编码信息进行处理，并传递给相应位置的低分辨率图像的相关的全局变量；在步骤二屮，对属于非感兴趣区域编码内容的超宏块的编码具体方式为， 对包含有所有宏块的超宏块的图像内容进行下采样，得到寸宏块的图像内容，并对此宏块进行编码；对此宏块进行编码时，其参考帧和需要使用到的编码信息来自低分辨率图 像的参考帧缓存和相关的全局变量，其重建图像存入低分辨率图像的重建帧缓 存；对此宏块编码完成后，对所得到的宏块大小的重建图像进行上采样，并将 上采样所得到的超宏块大小的图像按照相应的位置填入高分辨率图像的重建图像缓存，同时将编码过程中得到的相关编码信息进行处理，并传递给相应位置 的高分辨率图像的相关的全局变量。本专利技术还提供了相应的基于感兴趣区域的空域分辨率可调整解码方法，其 技术方案是从编码码流中获取感兴趣区域信息，并根据感兴趣区域信息将待 解码的宏块码流分成感兴趣区域解码内容和非感兴趣区域解码内容，对感兴趣 区域解码内容按照高分辨图像的规格进行解码，对非感兴趣区域图像按照低分辨图像的规格进行解码，然后对解码图像进行上采样；对非感性兴趣区域图像进行解码过程中分辨率的调整在帧内解码和帧间解码之后。向-且，对待解码的宏块码流按帧解码时，解每一帧包括以下具体操作歩骤，歩骤1,从该帧的头信息中获取该帧的感兴趣区域信息； 步骤2，载入该帧的感兴趣区域信息，对该帧解码后得到的解码图像中感 兴趣区域和非感兴趣区域的大小和位置进行预判，首先对该帧的解码图像以超 宏块为基本单位预先划分，根据感兴趣区域信息判断该帧的解码图像中每个超宏块是否属于感兴趣区域范围，如果是则确定该超宏块属于该帧的感兴趣区域 解码内容，如果不是则确定该超宏块属于该帧的非感兴趣区域解码内容；然后 根据宏块的解码顺序，判断该宏块所在超宏块是否为感兴趣区域解码内容，如 果是则确定该宏块属于该帧的感兴趣区域解码内容，如果不是则确定该宏块属 十该帧的非感兴趣区域解码内容；步骤3，对输入图像进行解码，首先判断该帧当前解码宏块是否属于步骤2 中确定的感兴趣区域解码内容，若属于感兴趣区域解码内容，则对相应超宏块 中的每个宏块进行解码，并填入输出重建缓存；若属于非感兴趣区域解码内容， 则对该宏块进行解码，对得到的解码图像内容进行上采样，得到一个超宏块的 图像内容，并填入输出重建缓存。而且，歩骤1中获取感兴趣区域信息的实现方式为，对每帧的头信息进行 解码，得到第一个超宏块的标记、扫描顺序下标记相同的超宏块连续的个数以 及超宏块标记变化发生的次数，通过这些信息得知每个超宏块是否为感兴趣区 域解码内容的相应标记。而本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于感兴趣区域的空域分辨率可调整编码方法，其特征是：载入感兴趣区域信息，并根据感兴趣区域信息将原始图像划分成感兴趣区域和非感兴趣区域，对感兴趣区域图像按照原始图像的分辨率进行编码，对非感兴趣区域图像采用低于原始图像的分辨率进行编码，在对非感性兴趣区域图像进行编码过程中分辨率的调整在帧内编码和帧间编码之前。

【技术特征摘要】
1. 基于感兴趣区域的空域分辨率可调整编码方法，其特征是载入感兴趣区域信息，并根据感兴趣区域信息将原始图像划分成感兴趣区域和非感兴趣区域，对感兴趣区域图像按照原始图像的分辨率进行编码，对非感兴趣区域图像采用低于原始图像的分辨率进行编码，在对非感性兴趣区域图像进行编码过程中分辨率的调整在帧内编码和帧间编码之前。2. 根据权利要求1所述的空域分辨率可调整编码方法，其特征是对原始 图像按帧编码时以超宏块为单元进行处理，所述超宏块包括4的整数倍个宏块， 编每顺包括以下歩骤，歩骤-一，载入该帧的感兴趣区域信息，根据感兴趣区域信息判断该帧中每个 超宏块是否属亍感兴趣区域范围，如果是则确定该超宏块属于该帧的感兴趣区 域编码内容，如果不是则确定该超宏块属于该帧的非感兴趣区域编码内容；步骤二，对原始图像进行编码，首先判断该帧每个超宏块是否属于歩骤一 中确定的感兴趣区域编码内容，若属于感兴趣区域编码内容，则对每个超宏块 中的所有宏块依次进行编码；若属于非感兴趣区域编码内容，则对超宏块的图 像内容进行下采样，得到一个宏块的图像内容，并对此宏块进行编码；步骤三，该帧的感兴趣区域信息写入编码输出码流，供解码使用。3. 根据权利要求2所述的空域分辨率P」'调整编码方法，其特征是在歩骤 一对每个超宏块进行标记，如果超宏块属于非感兴趣区域编码内容，则标记0， 如果超宏块属丁感兴趣区域编码内容，则标记l;将每帧的所有超宏块标志位串 联在一起利用游程编码进行压縮，通过压縮记录第一个超宏块的标记、扫描顺序下标记相同的超宏块连续的个数以及超宏块标记变化发生的次数，将上述记 录的信息写入编码输出码流的图像帧层头信息中。4. 根据权利耍求2所述的空域分辨率可调整编码方法，其特征是在步骤 二中，建立两套重建帧缓存、参考帧缓存和相关的全局变量， 一套为高分辨率 图像的重建帧缓存、参考帧缓存和相关的全局变量，用来存放感兴趣区域中的 宏块在帧内和帧间编码时使用到的信息和产生的信息，以及非感兴趣区域中的 宏块在帧内和帧间编码时产生信息的转化信息； 一套为低分辨率图像的重建帧 缓存、参考帧缓存和相关的全局变量，用来存放非感兴趣区域中的宏块在帧内 和帧间编码时使用到的信息和产生的信息，以及感兴趣区域中的宏块在帧内和 帧间编码时产生信息的转化信息。5. 根据权利耍求2或3或4所述的空域分辨率可调整编码方法，其特征是在步骤.-:中，对属于感兴趣区域编码内容的超宏块的编码具体方式为，编码歩骤为对于超宏块中的所有宏块，按照从左到右，从上到下的编码顺序进行编码；对该超宏块编码时，参考帧和需要使用到的编码信息来自高分辨率图像的 参考帧缓存和相关的全局变量，其重建图像存入高分辨率图像的重建帧缓存；对该超宏块编码完成后，对所得到的超宏块大小的重建图像进行下采样， 并将下采样所得到的宏块大小的图像按照相应的位置填入低分辨率图像的重建 图像缓存，同时将编码过程中得到的相关编码信息进行处理，并传递给相应位 置的低分辨率图像的相关的全局变量；在歩骤二中，对属于非感兴趣区域编码内容的超宏块的编码具体方式为，对包含有所有宏块的超宏块的图像内容进行下采样，得到一个宏块的图像内容，并对此宏块进行编码；对此宏块进行编码时，其参考帧和需要使用到的编码信息来自低分辨率图 像的参考帧缓存和相关的全局变量，其重建图像存入低分辨率图像的重建帧缓 存；对此宏块编码完成后，对所得到的宏块大小的重建图像进行h采样，并将 上采样所得到的超宏块大小的图像按照相应的位置填入高分辨率图像的重建图 像缓存，同时将编码过程中得到的相关编码信息进行处理，并传递给相应位置 的高分辨率图像的相关的全局变量。6. 基于感兴趣区域的空域分辨率可调整解码方法，其特征是从编码码流 中获取感兴趣区域信息，并根据感兴趣区域信息将待解码的宏块码流分成感兴...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞敏，夏洋，路依莎，屠增辉，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]