一种基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法和系统

本发明涉及视频编码。

背景技术：

1、360度视频相较于传统视频提供了更广阔的视场和更高逼真质量的视频内容，能够为用户提供身临其境的互动体验，近年来受到了广泛关注。由于360度视频具有高帧率和超高分辨率的特点，使得360视频的编码、传输和存储将消耗更多的带宽和空间，因此，高效的360视频编码方法对沉浸式技术的应用至关重要。

2、速率控制是一种用于在编码过程中动态管理比特率的关键机制，以实现合理的目标比特率配，同时保持视频质量和压缩效率之间的平衡。在传输带宽有限的实际应用中，这项技术尤为重要。一般来说，速率控制包括两个阶段：比特分配和速率控制。首先，基于历史编码统计或视频内容特征，以自下而上的方式将比特分配给每个图像组(gop)、帧和编码树单元(ctu)。然后，基于所分配的比特推导出量化参数(qp)和拉格朗日参数，并将其进一步用于模式决策和量化。因此，比特分配是速率控制过程中的基础，并影响后续编码参数的确定。通过码率控制，可以更合理地为不同的图像区域分配不同的码率，从而保证重要的内容获得更好的编码质量，提高编码效率。

技术实现思路

1、本发明解决了现有技术在编码过程中如何实现码率分配和码率控制优化问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

3、一种基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

4、步骤一、获取待处理编码帧的信息，所述信息若满足第一条件，执行步骤二；否则，执行步骤五；所述第一条件为待处理的编码帧采用帧内预测，所述待处理编码帧的类型为双向预测帧和前向预测编码帧中的任意一种；

5、步骤二、获取步骤一中待处理编码帧的信息中的编码块的位置信息，计算所述编码块的第一编码代价；

6、步骤三、根据编码块的位置信息和纬度信息，确定编码块的有效信息，去除冗余信息，获取编码块的第二编码代价；

7、步骤四、基于步骤三得到的编码块的第一编码代价和第二编码代价，确定编码帧的编码代价，获取编码帧的目标编码率；

8、步骤五、在参考帧中搜素与所述编码块的最佳匹配块；

9、步骤六、根据编码块的位置信息，计算编码块的第一参数；

10、步骤七、根据编码块的第一参数，确定编码帧的重要性参数；

11、步骤八、根据编码帧的重要性参数和剩余码率，确定各编码帧的目标码率；根据编码帧的目标码率，确定编码参数。

12、进一步地，提供一个优选实施方式，步骤三中确定编码块的有效信息还包括通过编码块位置信息和纬度信息两者中任意一种确定得到。

13、进一步地，提供一个优选实施方式，步骤三中还包括根据编码块的位置信息，确定编码块对应的拉伸系数的步骤。

14、进一步地，提供一个优选实施方式，步骤四中确定编码帧的编码代价的方法为，遍历当前编码帧中的编码块，累加编码块的变换块的第二编码代价，作为当前编码帧的编码代价。

15、进一步地，提供一个优选实施方式，步骤五中最佳匹配块为与编码块差异最小的块。

16、进一步地，提供一个优选实施方式，步骤七中还包括根据纬度信息对第一参数加权的步骤。

17、其中，令当前帧为第i帧，当前编码块的索引为n，最佳匹配块为第j帧参考帧内的第m个编码块，w为纬度相关的参数。

18、进一步地，提供一个优选实施方式，步骤八中确定各编码帧的目标码率的方法为：

19、

20、方案二、本方案提出了一种基于纬度自适应的360度视频编码码率控制系统，所述系统包括：

21、信息获取单元，用于获取待处理编码帧的信息，所述信息若满足第一条件，执行信息处理单元；否则，执行最佳匹配块单元；

22、计算第一编码代价单元，用于获取待处理编码帧的信息中的编码块的位置信息，计算所述编码块的第一编码代价；

23、第二编码代价单元，用于根据编码块的位置信息和纬度信息，确定编码块的有效信息，去除冗余信息，获取编码块的第二编码代价；

24、目标编码率单元，用于根据得到的编码块的第一编码代价和第二编码代价，确定编码帧的编码代价，获取编码帧的目标编码率；

25、最佳匹配块单元，用于在参考帧中搜素与所述编码块的最佳匹配块；

26、计算第一参数单元，用于根据编码块的位置信息，计算编码块的第一参数；

27、重要性参数确定单元，用于根据编码块的第一参数，确定编码帧的重要性参数；

28、确定编码参数单元，用于根据编码帧的重要性参数和剩余码率，确定各编码帧的目标码率；根据编码帧的目标码率，确定编码参数。

29、方案三、计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行方案一中任意一项所述的方法。

30、方案四、计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现方案一种任一项所述的方法的步骤。

31、本发明的有益之处在于：

32、本发明目的是为了解决现有技术中的技术问题，提出了一种针对360度视频，根据纬度信息进行编码码率控制方法。本发明提出的方法根据块维度信息，在频域去除编码块的水平拉伸冗余信息，并在此基础上完成码率分配和码率控制优化，可以有效提高360度视频的压缩效率。

33、本发明提出了基于纬度冗余自适应的360度视频码率控制方法，相较于原始码率控制算法，利用360视频的特征，提高了360视频的编码效率，节省传输带宽和存储空间。与原始hevc编码器相比，本发明方法平均可以减约20％编码码率。

34、本发明还适用于不同的图像区域分配不同的码率领域中。

技术特征：

1.一种基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法，其特征在于，步骤三中确定编码块的有效信息还包括通过编码块位置信息和纬度信息两者中任意一种确定得到。

3.根据权利要求1所述的基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法，其特征在于，步骤三中还包括根据编码块的位置信息，确定编码块对应的拉伸系数的步骤。

4.根据权利要求1所述的基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法，其特征在于，步骤四中确定编码帧的编码代价的方法为，遍历当前编码帧中的编码块，累加编码块的变换块的第二编码代价，作为当前编码帧的编码代价。

5.根据权利要求1所述的基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法，其特征在于，步骤五中最佳匹配块为与编码块差异最小的块。

6.根据权利要求1所述的基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法，其特征在于，步骤七中还包括根据纬度信息对第一参数加权的步骤。

7.根据权利要求1所述的基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法，其特征在于，步骤八中确定各编码帧的目标码率的方法为：

8.一种基于纬度自适应的360度视频编码码率控制系统，其特征在于，所述系统包括：

9.计算机设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行权利要求1至7任意一项所述的方法。

10.计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。

技术总结一种基于纬度自适应的360度视频编码码率控制方法和系统，本发明涉及视频编码领域,解决现有技术中在编码过程中如何实现码率分配和码率控制优化问题。所述方法包括：获取待处理编码帧的信息以及编码块的位置信息，计算编码块的第一编码代价；根据的编码块的位置信息和纬度信息，确定编码块的有效信息，去除冗余信息，获取编码块的第二编码代价，确定编码帧的编码代价，获取编码帧的目标编码率；在参考帧中搜素与所述编码块的最佳匹配块；计算编码块的第一参数；并确定编码帧的重要性参数；根据编码帧的重要性参数和剩余码率，确定各编码帧的目标码率；根据编码帧的目标码率，确定编码参数。适用于不同的图像区域分配不同的码率领域中。技术研发人员：范晓鹏,余唱,王兴涛受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29