阅读说明：本技术 一种低对比度视频编码方法、系统及设备 (Low-contrast video coding method, system and equipment ) 是由 舒倩 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种低对比度视频编码方法、系统和设备。本发明方法首先通过低对比度检测,区分视频为低对比度图像帧及非低对比度图像帧；然后根据人眼对不同类低对比度图像的不同敏感性,设计量化调整策略。通过这种后续量化调整策略的设计,可实现码率依据对比度进行二次调整,即达到对于低对比度的图像分配较少的码率,将该部分节约的码率分配到对视频图像主观效果、率失真性能提升敏感的部分。最终,达到编码器对带缺陷视频片段片源编码在率失真性能、主观效果的优化实现。(The invention provides a low-contrast video coding method, a system and equipment. Firstly, distinguishing a video into a low-contrast image frame and a non-low-contrast image frame through low-contrast detection; and then designing a quantitative adjustment strategy according to different sensitivities of human eyes to different types of low-contrast images. Through the design of the subsequent quantization adjustment strategy, the code rate can be secondarily adjusted according to the contrast, namely, a small code rate is allocated to the image with low contrast, and the saved code rate is allocated to the part sensitive to the improvement of the subjective effect and the rate distortion performance of the video image. Finally, the encoder can achieve the optimization realization of the rate distortion performance and the subjective effect of the video clip source coding with defects.)

一种低对比度视频编码方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种低对比度视频编码方法、系统及设备。

背景技术

实际编码中，会遇到有固有视觉缺陷的片源，如不利光源条件下采集的视频片段，就常会出现视觉分辨率低的问题。这样，对编码器来说，它的原始片源就具有缺陷性。此时，若采用没有考虑此类问题的常规编码方法，对缺陷视频片段分配较大的码率，一方面，不能提升视频图像的主观效果，另一方面在低码率下还会进一步加剧总体码率不够的矛盾。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种低对比度视频编码方法、系统及设备，旨在解决现有技术常规编码方法未考虑低分辨率固有视觉缺陷片源的特点，对缺陷视频片段分配较大的码率，导致效果不佳、总体码率不够的问题。

本发明实施例的第一目的在于提供一种低对比度视频编码方法，所述方法包括：

Step1，如果当前帧的块划分模式类别总数大于门限阈值，则进入Step2；否则，采用常规编码方法对当前帧进行编码；

Step2，对当前视频进行低对比度检测，设置对比度标识符；

Step3，根据对比度标识符，对非低对比度图像帧采用常规编码方法进行编码；对低对比度图像帧，根据人眼对不同类低对比度图像的不同敏感性，进行细分类帧层量化参数调整，利用调整后的帧层量化参数对当前帧进行编码。

本发明实施例的第二目的在于提供一种量化参数调整编码方法，，所述方法包括：

计算当前帧修正帧层量化参数增量值ΔQP^m；

具体为：如果则否则如果当前帧的前一个播放帧存在，则计算并记上述对应的k值为否则，

其中，表示对应的k值，表示当前帧的前一个播放帧亮度分布的最大值；初始值为-1；ΔQP^m为修正帧层量化参数增量值；表示当前帧的前一个播放帧第i行第j列像素的亮度值；k1,k2,k3,k4分别为第一、第二、第三、第四量化增量调节参数，const₁,const₂，表示量化参数增量下限常量、上限常量，＞＞右位移运算；对比度标识符note＝1表示低对比度且总体亮度低图像类；对比度标识符note＝-1表示低对比度且总体亮度高图像类；

计算当前帧修正帧层量化参数QP^m；QP^m＝clip(QP+ΔQP^m,QP_min,QP_max)；

其中，QP_min为编码器设定最小量化参数；QP_max为编码器设定的最大量化参数；QP为率控模块输出的当前帧帧层量化参数；

利用所述修正帧层量化参数QP^m对当前帧进行编码。

本发明实施例的第三目的在于提供一种低对比度视频编码系统。所述系统包括：

门限阈值判断处理模块，用于判断如果当前帧的块划分模式类别总数大于门限阈值，则进入低对比度检测装置；否则，进入常规编码模块；

低对比度检测装置，用于对当前视频进行低对比度检测，设置对比度标识符；

编码方式选择模块，用于据对比度标识符，对非低对比度图像帧采用常规编码模块进行编码；对低对比度图像帧，采用量化调整编码装置进行编码；

量化调整编码装置，用于即根据人眼对不同类低对比度图像的不同敏感性，进行细分类帧层量化参数调整，然后利用调整后的帧层量化参数进行编码；

常规编码模块，用于采用常规编码方法对当前帧进行编码。

本发明实施例的第三目的在于提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可被在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述低对比度视频编码方法的步骤。

本发明实施例的第四目的在于提供一种量化参数调整编码装置，其特征在于，所述装置包括：

量化参数增量值计算模块，用于计算当前帧修正帧层量化参数增量值ΔQP^m；

具体为：如果则否则如果当前帧的前一个播放帧存在，则计算并记上述对应的k值为否则，

其中，表示对应的k值，表示当前帧的前一个播放帧亮度分布的最大值；初始值为-1；ΔQP^m为修正帧层量化参数增量值；表示当前帧的前一个播放帧第i行第j列像素的亮度值；k1,k2,k3,k4分别为第一、第二、第三、第四量化增量调节参数，const₁,const₂，表示量化参数增量下限常量、上限常量，＞＞右位移运算；对比度标识符note＝1表示低对比度且总体亮度低图像类；对比度标识符note＝-1表示低对比度且总体亮度高图像类；

量化参数计算模块，用于计算当前帧修正帧层量化参数QP^m；

QP^m＝clip(QP+ΔQP^m,QP_min,QP_max)；

其中，QP_min为编码器设定最小量化参数；QP_max为编码器设定的最大量化参数；QP为率控模块输出的当前帧帧层量化参数；

量化调整编码模块，用于利用所述修正帧层量化参数QP^m对当前帧进行编码。

本发明实施例的第五目的在于提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可被在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述低对比度视频编码方法的步骤。

本发明实施例的第六目的在于提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可被在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述量化参数调整编码方法的步骤。

本发明的有益效果

本发明提出一种低对比度视频编码方法、系统和设备。本发明方法首先通过低对比度检测，区分视频为低对比度图像帧及非低对比度图像帧；然后根据人眼对不同类低对比度图像的不同敏感性，设计量化调整策略。通过这种后续量化调整策略的设计，可实现码率依据对比度进行二次调整，即达到对于低对比度的图像分配较少的码率，将该部分节约的码率分配到对视频图像主观效果、率失真性能提升敏感的部分。最终，达到编码器对带缺陷视频片段片源编码在率失真性能、主观效果的优化实现。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种低对比度视频编码方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种低对比度检测方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种量化参数调整编码方法流程图；

图4是本发明实施例提供的一种低对比度视频编码系统结构图；

图5是本发明实施例提供的一种低对比度检测装置结构图；

图6是本发明实施例提供的一种量化参数调整编码装置结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。应当理解，此处所描写的具体实施例，仅仅用于解释本发明，并不用以限制本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本发明实施例获得其他的等同实施例。

本发明提出一种低对比度视频编码方法、系统和设备。本发明方法首先通过低对比度检测，区分视频为低对比度图像帧及非低对比度图像帧；然后根据人眼对不同类低对比度图像的不同敏感性，设计量化调整策略。通过这种后续量化调整策略的设计，可实现码率依据对比度进行二次调整，即达到对于低对比度的图像分配较少的码率，将该部分节约的码率分配到对视频图像主观效果、率失真性能提升敏感的部分。最终，达到编码器对带缺陷视频片段片源编码在率失真性能、主观效果的优化实现。

图1是本发明实施例提供的一种低对比度视频编码方法流程图；所述方法包括：

Step1，如果当前帧的块划分模式类别总数大于门限阈值，则进入Step2；否则，采用常规编码方法对当前帧进行编码，然后进入Step4。

所述块划分模式根据块的尺寸大小进行分类，一种划分尺寸对应一个块划分模式类别；当前帧块的划分可使用常规的基于纹理复杂度分类的图像处理法。

可选地，Step1之前还包括步骤Step0，

Step0，预先为当前帧赋初值；

具体为：令当前帧为当前视频第一帧；

Step2，对当前视频进行低对比度检测，设置对比度标识符；

所述对比度标识符各数值对应的含义由用户设置，本发明实施例中，对比度标识符为第一数值表示低对比度且总体亮度低图像类；对比度标识符为第二数值表示低对比度且总体亮度高图像类；对比度标识符为第三数值表示非低对比度图像类；

譬如，在具体实施例中，可设第一数值为1，第二数值为-1，第三数值为0；可以理解的是，对比度标识符也可以是其他数值，不同的数值对应不同的对比度分类；

图2是本发明实施例提供的一种低对比度检测方法流程图；包括：

S21：为对比度标识符note赋初值；

具体为：对比度标识符note赋初值为0；

S22：计算当前帧亮度分布f(k)；

f(k)＝sum(pix_y(i,j)＝k)，0≤k＜2^N-1。

其中，f(k)表示当前帧亮度分布；pix_y(i,j)表示当前帧第i行第j列像素的亮度值；sum()表示求和运算；N表示当前视频每个像素比特精度。

S23：获取所述当前帧亮度分布f(k)的最大值f_max，并记f_max对应的k值为k_max；

f_max＝max(f(k)|0≤k＜2^N-1)；

S24：根据所述当前帧亮度分布f(k)和k_max，设置对比度标识符；

具体为：如果std(f(k)|0≤k＜2^N-1)＜Thres₁且k_max＜Thres₂，则令对比度标识符为第一数值；否则如果std(f(k)|0≤k＜2^N-1)＜Thres₁且k_max＞Thres₃，则令对比度标识符为第二数值；否则令对比度标识符为第三数值。

其中，std()、max()分别表示求均方差、求最大值运算；Thres₁、Thres₂、Thres₃分别表示第一、第二、第三阈值，一般可选Thres₁＜30、0＜Thres₂＜50、2^N-50＜Thres₃＜2^N-1。

Step3，根据对比度标识符，对非低对比度图像帧采用常规编码方法进行编码；对低对比度图像帧，根据人眼对不同类低对比度图像的不同敏感性，进行细分类帧层量化参数调整，利用调整后的帧层量化参数进行编码；

具体为：若对比度标识符为第三数值，则采用常规编码方法对当前帧进行编码；若对比度标识符不为第三数值(对比度标识符为第二数值或第三数值)，则采用量化参数调整编码方法对当前帧进行编码(即根据人眼对不同类低对比度图像的不同敏感性，对当前帧进行细分类帧层量化参数调整，然后利用调整后的帧层量化参数对当前帧进行编码)；

图3是本发明实施例提供的一种量化参数调整编码方法流程图；包括：

步骤A1：计算当前帧修正帧层量化参数增量值ΔQP^m；

具体为：如果则否则如果当前帧的前一个播放帧存在，则计算并记上述对应的k值为否则，

其中，表示对应的k值，表示当前帧的前一个播放帧亮度分布的最大值；初始值为-1；ΔQP^m为修正帧层量化参数增量值；表示当前帧的前一个播放帧第i行第j列像素的亮度值；k1,k2,k3,k4分别为第一、第二、第三、第四量化增量调节参数，一般const₁,const₂，表示量化参数增量下限常量、上限常量，＞＞右位移运算。

步骤A2：计算当前帧修正帧层量化参数QP^m；

QP^m＝clip(QP+ΔQP^m,QP_min,QP_max)；

其中，QP_min为编码器设定最小量化参数；QP_max为编码器设定的最大量化参数；QP为率控模块输出的当前帧帧层量化参数；

步骤A3：利用所述修正帧层量化参数QP^m对当前帧进行编码；

所述对当前帧进行编码采用常规的编码方法，在此不再赘述。

可选地，本发明实施例中，若当前视频存在未编码的帧，则令然后设置当前帧为未进行编码的帧中具有最小编码序号的帧，然后

判断若当前帧为I帧或者numI＞Thres_I，则重回Step1；否则进入Step3。

其中，Thres_I表示I块门限阈值，一般Thres_I＞0.8*numb；numb、numI表示当前帧块的数量、当前帧I块数量。

可选地，本发明实施例中，若当前视频不存在未编码的帧，则结束。

对应于上文实施例所述的一种低对比度视频编码方法，图4是本发明实施例提供的一种低对比度视频编码系统结构图。所述系统包括：

门限阈值判断处理模块，用于判断如果当前帧的块划分模式类别总数大于门限阈值，则进入低对比度检测装置；否则，进入常规编码模块；

所述块划分模式根据块的尺寸大小进行分类，一种划分尺寸对应一个块划分模式类别；当前帧块的划分可使用常规的基于纹理复杂度分类的图像处理法。

低对比度检测装置，用于对当前视频进行低对比度检测，设置对比度标识符；

所述对比度标识符各数值对应的含义由用户设置，用于标识对比度分类；

本发明实施例中，对比度标识符为第一数值表示低对比度且总体亮度低图像类；对比度标识符为第二数值表示低对比度且总体亮度高图像类；对比度标识符为第三数值表示非低对比度图像类；

譬如，在具体实施例中，可设第一数值为1，第二数值为-1，第三数值为0；

编码方式选择模块，用于据对比度标识符，对非低对比度图像帧采用常规编码模块进行编码；对低对比度图像帧，采用量化调整编码装置进行编码；

量化调整编码装置，用于即根据人眼对不同类低对比度图像的不同敏感性，进行细分类帧层量化参数调整，然后利用调整后的帧层量化参数进行编码；

常规编码模块，用于采用常规编码方法对当前帧进行编码；

可选地，具体在实施例中，所述低对比度视频编码系统还包括：当前帧赋初值模块，与门限阈值判断处理模块相连，用于预先为当前帧赋初值；

具体为：令当前帧为当前视频第一帧；

可选地，具体在实施例中，所述低对比度视频编码系统还包括：

第一判断处理模块，与量化调整编码装置和常规编码装置相连，用于判断当前视频是否存在未编码的帧，若是，则令然后设置当前帧为未进行编码的帧中具有最小编码序号的帧，然后进入第二判断处理模块；否则，结束。

其中，表示对应的k值，表示当前帧的前一个播放帧亮度分布的最大值；k_max表示f_max对应的k值，f_max表示当前帧亮度分布的最大值；

第二判断处理模块，用于判断若当前帧为I帧或者numI＞Thres_I，则重回门限阈值判断处理模块；否则进入编码方式选择模块。

其中，Thres_I表示I块门限阈值，一般Thres_I＞0.8*numb；numb、numI表示当前帧块的数量、当前帧I块数量。

进一步地，图5是本发明实施例提供的一种低对比度检测装置结构图；所述低对比度检测装置包括：

对比度标识符赋初值模块，用于为对比度标识符note赋初值；

具体为：对比度标识符note赋初值为0；

亮度分布计算模块，用于计算当前帧亮度分布f(k)；

f(k)＝sum(pix_y(i,j)＝k)，0≤k＜2^N-1；

其中，f(k)表示当前帧亮度分布；pix_y(i,j)表示当前帧第i行第j列像素的亮度值；sum()表示求和运算；N表示当前视频每个像素比特精度。

K值获取模块，用于获取所述当前帧亮度分布f(k)的最大值f_max，并记f_max对应的k值为k_max；f_max＝max(f(k)|0≤k＜2^N-1)；

对比度标识符设置模块，用于根据所述当前帧亮度分布f(k)和k_max，设置对比度标识符；

具体为：如果std(f(k)|0≤k＜2^N-1)＜Thres₁且k_max＜Thres₂，则令对比度标识符为第一数值；否则如果std(f(k)|0≤k＜2^N-1)＜Thres₁且k_max＞Thres₃，则令对比度标识符为第二数值；否则令令对比度标识符为第三数值。

其中，std()、max()分别表示求均方差、求最大值运算；Thres₁、Thres₂、Thres₃分别表示第一、第二、第三阈值，一般可选Thres₁＜30、0＜Thres₂＜50、2^N-50＜Thres₃＜2^N-1。

进一步地，图6是本发明实施例提供的一种量化参数调整编码装置结构图。所述量化参数调整编码装置包括：

量化参数增量值计算模块，用于计算当前帧修正帧层量化参数增量值ΔQP^m；

具体为：如果则否则如果当前帧的前一个播放帧存在，则计算并记上述对应的k值为否则，

其中，表示对应的k值，表示当前帧的前一个播放帧亮度分布的最大值；初始值为-1；ΔQP^m为修正帧层量化参数增量值；表示当前帧的前一个播放帧第i行第j列像素的亮度值；k1,k2,k3,k4分别为第一、第二、第三、第四量化增量调节参数，一般const₁,const₂，表示量化参数增量下限常量、上限常量，＞＞右位移运算。

量化参数计算模块，用于计算当前帧修正帧层量化参数QP^m；

QP^m＝clip(QP+ΔQP^m,QP_min,QP_max)；

其中，QP_min为编码器设定最小量化参数；QP_max为编码器设定的最大量化参数；QP为率控模块输出的当前帧帧层量化参数；

量化调整编码模块，用于利用所述修正帧层量化参数QP^m对当前帧进行编码；

所述对当前帧进行编码采用常规的编码方法，在此不再赘述。

本发明实施例还提供的一种终端设备，该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可被在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种低对比度视频编码方法实施例中的步骤，或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各系统实施例中各单元的功能。

本领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序指令相关硬件来完成的，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质可以为ROM、RAM、磁盘、光盘等。

上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。