一种实现实时双帧参考的时域可分级视频编码方法

摘要

本发明公开了一种实现实时双帧参考的时域可分级视频编码方法，所述实时双帧参考的时域可分级视频编码方法是在编码过程中不使用或者很少使用双向预测帧，在编码过程中当前帧最多可采用两个参考帧，因此编码后的码流具有时域上的层次性，能适合帧率调整和限制时延的需要，其具体的实现方法是：根据当前编码图像的显示顺序计算当前图像的时域层次，然后按照本发明中的参考帧选取策略获得当前帧的参考图像，当前图像编码完成后，按照本发明中的参考帧更新策略更新参考帧缓存。本发明可以实现实时双帧参考视频流的时域可分级编码，使得码流的帧率能够灵活地进行伸缩，并且与原编码标准相比，能够限制时延的效果。

主权项

一种实现实时双帧参考的时域可分级视频编码方法，其特征是：视频图像编码顺序与显示顺序一致，在编码过程中当前帧最多采用两个参考帧，且编码后的码流具有时域上的层次性，码流分为基本层和增强层，基本层采用结构为IPP...P的非可分级视频编码标准进行编码，增强层采用的是P帧图象编码类型；编码时，先根据当前编码图像的显示顺序计算当前图像的时域层次，然后按照参考帧选取策略获得当前帧的参考图像，当前图像编码完成后，按照参考帧更新策略更新参考帧缓存；具体采用包括以下步骤的方法：(1)将码流进行时域分层：分为基本层和增强层，基本层采用结构为IPP...P的非可分级视频编码标准进行编码，对应视频传输和终端解码显示的最低的时域分辨率，即时域层次的第零层；增强层对应的是P帧，根据其各自的显示顺序来确定其时域层次，并且时域层次序号与增强层序号是一一对应的，然后通过对P帧的灵活取舍来实现时域的可分级性；在编码一个图象组时，按照其显示顺序进行实时地编码；(2)检查配置文件中关于时域可分级参数设置的合法性：具体包括GOP的大小是否为2的整数次幂，GOP是图象组的英文缩写；如果检查出参数设置不合法，那么程序退出，编码过程失败；(3)计算当前图象组中每个编码帧的时域层次，并对编码帧进行时域层次标注，对编码配置参数进行更新；在这个过程中，基本层的I帧和P帧的时域层次设置为0，其余的P帧根据层次分级中的时域层次计算算法进行计算，对原编码配置参数进行更新是指将编码图象类型设置为帧，帧跳跃的频率，以及在I帧和P帧或P帧之间所要插入的P帧的数目为图象组的大小减1；同时还有对参考帧存储单元进行更新，对参考帧存储单元进行更新方法是：保存重建图像的过程中，特别需要判定重建帧输入到重建图象文件的条件，如果条件满足，则按照下述参考帧更新方法保存重建图像，本图象组编码过程结束，进入下一个图象组的编码过程；如果条件不满足则继续进行当前图象组的编码过程，所述参考帧更新方法是：1)当参考帧缓存未填满时，按照编码顺序将重建图像按缓存中的编号依次存入参考帧缓存中，直至将其填满，2)当参考帧缓存已填满时，对于当前帧重建图像，需要替代参考帧缓存中的某一帧；(4)获取当前编码图象的参考帧：如果当前是I帧，则不存在参考帧，直接执行现存标准中的帧内编解码过程；如果当前帧是P帧，采用就近搜索的方法来获取前向参考帧， 参考帧获取的方法是采用下述就近搜索的方法来获取一个或两个前向参考帧：1)参考帧时域层次低于或等于当前帧，2)参考帧显示顺序为满足步骤1)中最接近当前帧的一个或两个前向参考帧，如果此时只有一个前向参考帧满足条件，那么就只有一个参考帧；(5)对当前编码图象进行运动预测和运动补偿、离散余弦变换、量化、对残差信息以及参考帧索引和运动向量进行熵编码，这个过程与非可分级视频编码过程一样；(6)保存当前帧，除最高时域层次的P帧外，重建图象进临时的编码重建图象数组，这个数组会保存一个图象组的时域层次低于最高时域层次的所有帧的重建图象和前一个图象组重建的I帧或者P帧，使步骤(4)能够正确获取到参考帧；(7)重复步骤(4)到步骤(6)的过程，直到所需要的时域层次的最后一个图象为止；(8)保存重建图象：在这个过程中，特别需要判定重建帧输入到重建图象文件的条件，如果条件满足，则输出图象组重建图象数组中时域层次低于最高时域层次的所有重建帧，本图象组编码过程结束，进入下一个图象组的编码过程；如果条件不满足则继续进行当前图象组的编码过程。