專利名稱：一種視頻編解碼體系結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻編解碼體系結(jié)構(gòu)，屬于多媒體通信領(lǐng)域。
技術(shù)背景視頻監(jiān)控技術(shù)正在沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。視頻編解碼技 術(shù)是視頻監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，視頻監(jiān)控在不斷發(fā)展的同時(shí)，對(duì)應(yīng)用于安 防領(lǐng)域的視頻編解碼技術(shù)的要求也在不斷提高。但目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有專門針對(duì)視 頻監(jiān)控應(yīng)用的音視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的國(guó)際信源編碼標(biāo)準(zhǔn)如MPEG-2、 MPEG-4、 H. 264等無(wú)法完全滿足安防的特殊需求。目前視頻監(jiān)控設(shè)備種類繁多，采用的視頻壓縮傳輸標(biāo)準(zhǔn)以及傳輸協(xié)議不統(tǒng)一， 行業(yè)用戶采用了不同開發(fā)商的產(chǎn)品而只能構(gòu)成一個(gè)個(gè)信息孤島，難以互連成更大 規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。采用統(tǒng)一的音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)是不同系統(tǒng)互通的基礎(chǔ)，制定面向安 防的自主音視頻標(biāo)準(zhǔn)AVS-S將是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的最好途徑之一，對(duì)于規(guī)范安防視 頻監(jiān)控核心技術(shù)、推動(dòng)安防監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)性發(fā)展具有非常重要的意義。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種視頻序列編解碼體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)感興 趣區(qū)域編解碼和/或在不同光照條件下的對(duì)視頻源的編解碼，并且包括增強(qiáng)視頻 序列圖像信息安全性的編解碼，既保證感興趣區(qū)域圖像質(zhì)量的問(wèn)題，又適應(yīng)不同 光照條件和天氣狀況下的圖像編碼問(wèn)題，以及編碼信息的安全性問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是: 一種視頻編解碼體系結(jié)構(gòu)包括對(duì)感興趣 區(qū)域編解碼和/或在不同光照條件下的對(duì)視頻源的編解碼，并且包括增強(qiáng)視頻序列圖像信息安全性的編解碼。所述對(duì)感興趣區(qū)域的編解碼包括以下歩驟 (2-1)以計(jì)算機(jī)可讀格式提供數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，包括關(guān)于像素的數(shù)值和坐標(biāo)的數(shù) 據(jù)；(2-2)選擇輸入數(shù)字圖像的感興趣區(qū)域、背景區(qū)域和過(guò)渡帶區(qū)域，該輸入數(shù)字圖像是從輸入視頻中去除了時(shí)域冗余而得到的幀圖像； (2-3)根據(jù)至少三個(gè)優(yōu)先級(jí)對(duì)輸入數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分，劃分方法為:對(duì)輸入的視頻或圖像數(shù)據(jù)根據(jù)用戶信息或者其它區(qū)域分割算法，確定感興趣區(qū) 域、過(guò)渡帶區(qū)域和背景區(qū)域的坐標(biāo)范圍，感興趣區(qū)域的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)比感興趣 區(qū)域以外區(qū)域的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)具有更高的優(yōu)先級(jí)，或者感興趣區(qū)域的數(shù)字圖像 數(shù)據(jù)和過(guò)渡帶區(qū)域的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)具備相同的優(yōu)先級(jí)，過(guò)渡帶區(qū)域的數(shù)字圖像 數(shù)據(jù)比背景區(qū)域的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)具有更高的優(yōu)先級(jí)；感興趣區(qū)域內(nèi)部的數(shù)字圖 像數(shù)據(jù)以宏塊為單位，優(yōu)先級(jí)高低相間，其中感興趣區(qū)域內(nèi)部的優(yōu)先級(jí)高低相 間指的是包括但不限于采用小塊相間的方法，即區(qū)域中每個(gè)小塊的優(yōu)先級(jí)與相 鄰的縱向和橫向的小塊的不同，但與斜向上的小塊相同；(2-4)按照優(yōu)先級(jí)的設(shè)定，分別對(duì)各個(gè)區(qū)域的預(yù)測(cè)變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)量化， 不同區(qū)域的量化系數(shù)的選擇依照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行，并對(duì)變換后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行量化 操作，變換方法包括離散余弦變換和小波變換；對(duì)于不同區(qū)域的量化系數(shù)的選 擇依照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行的方法為量化系數(shù)的等級(jí)總數(shù)和優(yōu)先級(jí)的等級(jí)總數(shù)相等， 量化系數(shù)的順序從高到低排列，優(yōu)先級(jí)的順序從低到高排列，并且兩個(gè)集合---一對(duì)應(yīng)；或者量化系數(shù)的順序從低到高排列，優(yōu)先級(jí)的順序從高到低排列，并 且兩個(gè)集合一一對(duì)應(yīng)；然后可按照一般的視頻/圖像編碼系統(tǒng)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編 解碼，包含運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元、預(yù)測(cè)單元、變換單元、量化單元、熵編碼單元等， 其中在量化單元需根據(jù)步驟(3)產(chǎn)生的量化值對(duì)各個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)量化； (2-5)在輸出碼流中記錄感興趣區(qū)域的位置信息、過(guò)渡帶寬度信息以及各個(gè)區(qū) 域的優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)。所述在不同光照條件下的對(duì)視頻源的編解碼包括以下步驟 (3-1)通過(guò)時(shí)間的觸發(fā)設(shè)定，將19: 00到次閂7: OO設(shè)置為夜間序列編解碼方 式，將7: 00到19: OO設(shè)置為白天序列編解碼方式，或者判斷變換編解碼后的系數(shù)統(tǒng)計(jì)分布來(lái)進(jìn)行選擇，當(dāng)變換域碼率大于一個(gè)事先設(shè)定的值時(shí)就采用夜間序列編解碼方式，其他變換域碼率值則用白天序列編解碼方式；(3-2)白天序列編解碼方式通過(guò)將編解碼出來(lái)的碼流在現(xiàn)有視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)基 礎(chǔ)之上進(jìn)行編解碼，用來(lái)編解碼白天場(chǎng)景(即光線較好時(shí))圖象；夜間序列編 解碼方式根據(jù)離散余弦變換后系數(shù)的特性以及人眼視覺(jué)特性將系數(shù)塊矩陣劃分 為若干個(gè)頻帶，頻帶代表不同大小的系數(shù)頻率，也代表不同類型的系數(shù)頻率， 對(duì)不同頻帶分別采用不同的量化參數(shù)進(jìn)行標(biāo)量量化。所述通過(guò)利用脆弱性水印技術(shù)增強(qiáng)視頻圖像序列的安全性，主要包括水印的 嵌入和水印的提取兩個(gè)步驟，其中通過(guò)對(duì)分塊離散余弦變換DCT系數(shù)中幅值最大 的AC系數(shù)進(jìn)行修改,來(lái)實(shí)現(xiàn)水印的嵌入，嵌入水印的算法歩驟如下(4-l)將圖像進(jìn)行8X8分±央，然后對(duì)每塊進(jìn)行DCT變換，經(jīng)過(guò)JPEG量化表量化， 得到分塊的DC和AC系數(shù)；(4-2)采取{-1， 1}偽隨機(jī)序列作為嵌入的水印信息，生成的水印長(zhǎng)度L=ImgW* ImgH/64，其中，ImgW表示圖像寬度，ImgH表示圖像高度；(4-3)對(duì)于圖像中的每一塊，找到AC系數(shù)中的最大幅值的位置，并記錄下來(lái)，用 于嵌入水印信息，即每一塊最多嵌入偽隨機(jī)序列中的一比特，嵌入水印時(shí)，針對(duì) 不同特性的塊嵌入不同強(qiáng)度的水印信息。 以下是水印嵌入式子F' (i,j) =F(i，j) +a 'W(i) (1) 其中W(i)是生成的水印信息，d是一個(gè)比例因子，根據(jù)塊特性的不同而自適 應(yīng)調(diào)整大小，這里將其與AC系數(shù)的方差以及塊的平均亮度聯(lián)系起來(lái)。根據(jù)人眼視 覺(jué)特性，如果對(duì)比較暗及平滑區(qū)域的塊修改AC系數(shù)，結(jié)果將影響塊的結(jié)構(gòu)，人眼 容易識(shí)別出來(lái)。綜合考慮算法的不可感知性和魯棒性，a根據(jù)塊的方差和所要嵌 入位置AC系數(shù)的大小動(dòng)態(tài)選取a =0. 5* log[F(i, 1)* var(F(i， 2 : 64))] 如果a <0，就令a =0，因?yàn)槿绻鸻 〈0，就表示此塊可能是比較暗的平滑區(qū)域， 就不嵌入水印。相應(yīng)地，對(duì)于活動(dòng)性比較強(qiáng)的塊，對(duì)應(yīng)的值就很大，嵌入的水印信 息強(qiáng)度就會(huì)大一些；所述水印的提取，根據(jù)水印嵌入的算法,對(duì)嵌有水印的圖像進(jìn)行8X8 DCT變 換，然后量化，提取AC系數(shù)幅值最大的值F" (i， j)，利用相關(guān)性計(jì)算 T =lnEF" (i, j)*W(i) (3) 當(dāng)T〉Tg,我們就可以判斷該圖像含有水印信息，Tg可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得，由于 輸出響應(yīng)的峰值比較高，Tg的選擇有很大的冗余度。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)l.采用基于區(qū)域的編碼技術(shù)，可根據(jù)用戶對(duì)圖像不同區(qū)域的不同感興趣程 度，靈活控制這些圖像區(qū)域的編碼質(zhì)量，對(duì)感興趣區(qū)域(如人臉、車牌、車型等)采用高精度圖像編碼方式；對(duì)非感興趣區(qū)域(如背景區(qū)域)采用低精度圖像編碼 方式能夠滿足由于安防監(jiān)控的特殊性，某些應(yīng)用中需要對(duì)某個(gè)特殊區(qū)域進(jìn)行特殊 編碼的需求；2. 采用全天候信號(hào)編碼技術(shù)，可以在不同的光照條件下對(duì)安防監(jiān)控的視頻源 進(jìn)行編碼時(shí)，都能夠具有比較穩(wěn)定的編碼效率。3. 采用安全性技術(shù)，可以利用脆弱性水印技術(shù)增強(qiáng)視頻圖像序列的安全性；4. 本編解碼體系結(jié)構(gòu)通過(guò)采用以上技術(shù)，既能實(shí)現(xiàn)編碼技術(shù)對(duì)現(xiàn)有視頻編碼 標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)，又可以滿足安防監(jiān)控應(yīng)用對(duì)視頻編碼的特殊要求。


圖1為視頻序列編碼體系結(jié)構(gòu)的示意框圖。 圖2為區(qū)域劃分示意圖。圖3為采用分頻帶量化算法的8x8塊頻帶分割示意圖。 圖4為DCT域水印嵌入流程圖。
具體實(shí)施方式
一種視頻序列編解碼體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)包括對(duì)感興趣區(qū)域編解碼和/或 在不同光照條件下的對(duì)視頻源的編解碼，并且包括增強(qiáng)視頻序列圖像信息安全性 的編解碼，如圖l所示。對(duì)感興趣區(qū)域(ROI)編解碼包括以下步驟(1) 以計(jì)算機(jī)可讀格式提供數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，包括關(guān)于像素的數(shù)值和坐標(biāo)的數(shù)據(jù)；(2) 選擇輸入的視頻或數(shù)字圖像的感興趣區(qū)域、背景區(qū)域和過(guò)渡帶區(qū)域，該輸 入的視頻或數(shù)字圖像是從輸入視頻中去除了時(shí)域冗余而得到的幀圖像。對(duì)輸入 的視頻或圖像數(shù)據(jù)根據(jù)用戶信息或者其它區(qū)域分割算法，確定感興趣區(qū)域、過(guò) 渡帶區(qū)域和背景區(qū)域的坐斷范圍。 一般說(shuō)來(lái)，三個(gè)部分中，最外的是背景區(qū)域， 最內(nèi)的是感興趣區(qū)域，居中的是過(guò)渡帶區(qū)域，過(guò)渡帶區(qū)域連接背景區(qū)域和感興 趣區(qū)域，區(qū)域劃分如圖2所示。(3) 根據(jù)至少三個(gè)優(yōu)先級(jí)對(duì)輸入的視頻或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分，劃分 方法為對(duì)輸入的視頻或圖像數(shù)據(jù)根據(jù)用戶信息或者其它區(qū)域分割算法，確定感 興趣區(qū)域、過(guò)渡帶區(qū)域和背景區(qū)域的坐標(biāo)范圍，感興趣區(qū)域的視頻或數(shù)字圖像數(shù) 據(jù)比感興趣區(qū)域以外區(qū)域的視頻或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)具有更高的優(yōu)先級(jí)，或者感興趣 區(qū)域的視頻或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)和過(guò)渡帶區(qū)域的視頻或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)具備相同的優(yōu)先級(jí)，過(guò)渡帶區(qū)域的視頻或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)比背景區(qū)域的視頻或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)具有 更高的優(yōu)先級(jí)；感興趣區(qū)域內(nèi)部的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)以宏塊為單位，優(yōu)先級(jí)高低相間， 其中感興趣區(qū)域內(nèi)部的優(yōu)先級(jí)高低相間指的是包括但不限于采用小塊相間的方 法，即使區(qū)域中每個(gè)小塊的優(yōu)先級(jí)與相鄰的縱向和橫向的小塊的不同，但與斜向 上的小塊相同。設(shè)背景區(qū)域的優(yōu)先級(jí)參數(shù)為IMP1，設(shè)過(guò)渡帶區(qū)域的優(yōu)先級(jí)參數(shù) 為IMP2，感興趣區(qū)域的優(yōu)先級(jí)參數(shù)為頂P3和[MP4，其中頂P 1 = 1; ( I )IMP1《頂P2 (II)頂P2《頂P3 (III)頂P3《IMP4; (IV)式(II)取小于符號(hào)時(shí)，過(guò)渡帶區(qū)域編碼質(zhì)量?jī)?yōu)于背景區(qū)域編碼質(zhì)量；取等 于符號(hào)時(shí)，過(guò)渡帶區(qū)域編碼質(zhì)量等于背景區(qū)域編碼質(zhì)量。式(III)取小于符號(hào)時(shí)，感興趣區(qū)域編碼質(zhì)量?jī)?yōu)于過(guò)渡帶區(qū)域編碼質(zhì)量；取 等于符號(hào)時(shí)，感興趣區(qū)域編碼質(zhì)量等于過(guò)渡帶區(qū)域編碼質(zhì)量。式(IV)取小于符號(hào)時(shí)，感興趣區(qū)域內(nèi)部存在兩種不同的優(yōu)先級(jí)；取等于符 號(hào)時(shí)，感興趣區(qū)域內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)一致。(4)按照優(yōu)先級(jí)的設(shè)定，分別對(duì)各個(gè)區(qū)域的預(yù)測(cè)變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)量化，不同區(qū)域的量化系數(shù)的選擇依照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行，并對(duì)變換后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行量化操作，變換方法包括離散余弦變換和小波變換；對(duì)于不同區(qū)域的量化系數(shù)的選 擇依照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行的方法為量化系數(shù)的等級(jí)總數(shù)和優(yōu)先級(jí)的等級(jí)總數(shù)相等， 量化系數(shù)的順序從高到低排列，優(yōu)先級(jí)的順序從低到高排列，并且兩個(gè)集合一 一對(duì)應(yīng)；或者量化系數(shù)的順序從低到高排列，優(yōu)先級(jí)的順序從高到低排列，并 且兩個(gè)集合一一對(duì)應(yīng)。其中由于在接口輸入中每幀初始量化值在編碼器中已經(jīng)確定，所以背景區(qū) 域的量化值QP1為已知；過(guò)渡帶的量化值QP2，感興趣區(qū)域中深色宏塊的量化 值QP3和白色宏塊的量化值QP4通過(guò)下述方法計(jì)算得到QP3定義為QP3 = QP1/IMP3，其中IMP3為已知的量，因此QP3也間接 的為已知量。QP4定義為QP4 = QP1/IMP4，其中IMP4為已知的量，因此QP4也間接的為已知量。QP2定義為QP2=(QP1-QP3)* dis/(width+l)+ QP3，其中，dis為過(guò)渡帶區(qū) 域宏塊到感興趣區(qū)域邊界的距離，width為過(guò)渡帶區(qū)域的寬度。然后可按照一般的視頻/圖像編解碼系統(tǒng)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編解碼，包含運(yùn)動(dòng) 估計(jì)單元、預(yù)測(cè)單元、變換單元、量化單元、熵編碼單元等，其中在量化單元需根據(jù)歩驟(3)產(chǎn)生的量化值對(duì)各個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)量化；(5)在輸出碼流中記錄感興趣區(qū)域的位置信息、過(guò)渡帶寬度信息以及各個(gè)區(qū)的優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)。在不同光照條件下的對(duì)視頻源的編解碼包括以下步驟(1) 通過(guò)時(shí)間的觸發(fā)設(shè)定，將19: 00到次閂7: 00設(shè)置為夜間序列編碼方式， 將7: 00到19: OO設(shè)置為白天序列編碼方式，或者判斷變換編碼后的系數(shù)統(tǒng)計(jì) 分布來(lái)進(jìn)行選擇，當(dāng)變換域碼率大于一個(gè)事先設(shè)定的值時(shí)就采用夜間序列編碼 方式，其他變換域碼率值則用白天序列編碼方式；(2) 白天序列編碼方式通過(guò)將編碼出來(lái)的碼流在現(xiàn)有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上進(jìn) 行編解碼，用來(lái)編碼白天場(chǎng)景(即光線較好時(shí))圖象；夜間序列編碼方式夜間監(jiān) 控序列相對(duì)于白天序列具有較多的高頻噪點(diǎn)，編碼后碼率仍然比較大，根據(jù)離散 余弦變換后系數(shù)的特性以及人眼視覺(jué)特性將系數(shù)塊矩陣劃分為若干個(gè)頻帶，頻帶 代表不同大小的系數(shù)頻率，也代表不同類型的系數(shù)頻率?，F(xiàn)有AVS標(biāo)準(zhǔn)中變換 系數(shù)塊大小為8x8。如圖3所示8x8塊分為兩個(gè)頻帶區(qū)域，對(duì)他們分別采用不同 的量化參數(shù)進(jìn)行標(biāo)量量化。設(shè)灰色塊區(qū)域的量化參數(shù)為QPl,白色區(qū)域量化參數(shù) 為QP2，則令QP2二QPl+8。這樣可以有效的減少量化后高頻端的非零數(shù)，從而降 低編碼比特率，并且有效的保存了視覺(jué)敏感信息。通過(guò)利用脆弱性水印技術(shù)增強(qiáng)視頻圖像序列的安全性，采用對(duì)量化后的DCT 域進(jìn)行數(shù)字水印的嵌入,可以降低算法復(fù)雜度，以滿足實(shí)時(shí)性要求。如圖4所示為 一種現(xiàn)有的DCT域水印嵌入流程圖，其具體實(shí)施原理及歩驟為經(jīng)過(guò)DCT變換 得到量化后的各系數(shù)，對(duì)于交流系數(shù)而自'，它表示圖像的變化情況，幅值最大的位 置，意味著此位置所含的信息量最多,對(duì)應(yīng)于空域塊中的主要結(jié)構(gòu)信息。通過(guò)大量 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)多種攻擊以后，此位置的值仍然是幅值最大，由此可見幅值最大的 位置具有良好的魯棒性。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，如果把水印加在這個(gè)位置，再根據(jù)人眼視覺(jué)特性，在保證水印具有一定不可感知性的條件下，選擇合適的水印強(qiáng)度，將兩者 結(jié)合起來(lái)可能會(huì)使水印有比較好的魯棒性。通過(guò)對(duì)分塊DCT系數(shù)中幅值最大的AC系數(shù)進(jìn)行修改，來(lái)實(shí)現(xiàn)水印的嵌入。嵌 入水印的算法歩驟如下(1) 將圖像進(jìn)行8X8分塊，然后對(duì)每塊進(jìn)行DCT變換，經(jīng)過(guò)JPEG量化表量化， 得到分塊的DC和AC系數(shù)；(2) 采取{_1， 1}偽隨機(jī)序列作為嵌入的水印信息，生成的水印長(zhǎng)度L=ImgW* ImgH/64，其中，ImgW表示圖像寬度，ImgH表示圖像高度；(3) 對(duì)于圖像中的每一塊，找到AC系數(shù)中的最大幅值的位置，并記錄下來(lái)，用 于嵌入水印信息。即每一塊最多嵌入偽隨機(jī)序列中的一比特。嵌入水印時(shí)，針對(duì) 不同特性的塊嵌入不同強(qiáng)度的水印信息。以下是水印嵌入式子F' (i,j) =F(i,j) +a .W(i) (1)這里采取了 cox的擴(kuò)頻通信原理[l],其中W(i)是生成的水印信息，a是一個(gè) 比例因子，根據(jù)塊特性的不同而自適應(yīng)調(diào)整大小，這里將其與AC系數(shù)的方差以及 塊的平均亮度聯(lián)系起來(lái)。根據(jù)人眼視覺(jué)特性，如果對(duì)比較暗及平滑區(qū)域的塊修改 AC系數(shù)，結(jié)果將影響塊的結(jié)構(gòu)，人眼容易識(shí)別出來(lái)。綜合考慮算法的不可感知性 和魯棒性，a根據(jù)塊的方差和所要嵌入位置AC系數(shù)的大小動(dòng)態(tài)選取 a =0. 5* log[F(i, 1)* var(F(i， 2 : 64))]如果a 〈0,就令a =0，因?yàn)槿绻鸻 〈0，就表示此塊可能是比較暗的平滑區(qū)域， 就不嵌入水印。相應(yīng)地，對(duì)于活動(dòng)性比較強(qiáng)的塊,對(duì)應(yīng)的值就很大，嵌入的水印信 息強(qiáng)度就會(huì)大一些。水印的提取的具體實(shí)現(xiàn)方法根據(jù)水印嵌入的準(zhǔn)則，對(duì)嵌有水印的圖像進(jìn)行8X8 DCT變換，然后量化，提取 AC系數(shù)幅值最大的值F" (i， j)，利用相關(guān)性計(jì)算 T =lnEF〃 (i， j)*W(i) (3) 當(dāng)T〉Tg，我們就可以判斷該圖像含有水印信息。其中，Tg可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得。 由于輸出響應(yīng)的峰值比較高，Tg的選擇有很大的冗余度。
權(quán)利要求
1.一種視頻編解碼體系結(jié)構(gòu)，其特征在于該體系結(jié)構(gòu)包括對(duì)感興趣區(qū)域的編解碼和/或在不同光照條件下的對(duì)視頻源的編解碼，并且包括增強(qiáng)視頻序列圖像信息安全性的編解碼。
2. 根據(jù)權(quán)利1要求所述的一種視頻編解碼體系結(jié)構(gòu)，其特征在于對(duì)感興趣區(qū) 域的編解碼包括以下歩驟(2-1)以計(jì)算機(jī)可讀格式提供數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，包括關(guān)于像素的數(shù)值和坐標(biāo)的數(shù) 據(jù)；(2-2)選擇輸入數(shù)字圖像的感興趣區(qū)域、背景區(qū)域和過(guò)渡帶區(qū)域，該輸入數(shù)字 圖像是從輸入視頻中去除了時(shí)域冗余而得到的幀圖像；(2-3)根據(jù)至少三個(gè)優(yōu)先級(jí)對(duì)輸入數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分，劃分方法為 對(duì)輸入的視頻或圖像數(shù)據(jù)根據(jù)用戶信息或者其它區(qū)域分割算法，確定感興趣區(qū) 域、過(guò)渡帶區(qū)域和背景區(qū)域的坐標(biāo)范圍，感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)比感興趣區(qū)域以外 區(qū)域的數(shù)據(jù)具有更高的優(yōu)先級(jí)，或者感興趣區(qū)域數(shù)據(jù)和過(guò)渡帶區(qū)域的像數(shù)據(jù)具 備相同的優(yōu)先級(jí)，過(guò)渡帶區(qū)域的數(shù)據(jù)比背景區(qū)域的數(shù)據(jù)具有更高的優(yōu)先級(jí)；感 興趣區(qū)域內(nèi)部的數(shù)據(jù)以宏塊為單位，優(yōu)先級(jí)高低相間，其中感興趣區(qū)域內(nèi)部的 優(yōu)先級(jí)高低相間指的是包括但不限于采用小塊相間的方法，即區(qū)域中每個(gè)小塊 的優(yōu)先級(jí)與相鄰的縱向和橫向的小塊的不同，但與斜向上的小塊相同； (2-4)按照優(yōu)先級(jí)的設(shè)定，分別對(duì)各個(gè)區(qū)域的預(yù)測(cè)變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)量化， 不同區(qū)域的量化系數(shù)的選擇依照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行，并對(duì)變換后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行量化 操作，變換方法包括離散余弦變換和小波變換；對(duì)于不同區(qū)域的量化系數(shù)的選 擇依照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行的方法為量化系數(shù)的等級(jí)總數(shù)和優(yōu)先級(jí)的等級(jí)總數(shù)相等， 量化系數(shù)的順序從高到低排列，優(yōu)先級(jí)的順序從低到高排列，并且兩個(gè)集合一 一對(duì)應(yīng)；或者量化系數(shù)的順序從低到高排列，優(yōu)先級(jí)的順序從高到低排列，并 且兩個(gè)集合一一對(duì)應(yīng)；然后可按照一般的視頻/圖像編碼系統(tǒng)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編 碼，包含運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元、預(yù)測(cè)單元、變換單元、量化單元、熵編碼單元等，其 中在量化單元需根據(jù)步驟(2-3)產(chǎn)生的量化值對(duì)各個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)量化: (2-5)在輸出碼流中記錄感興趣區(qū)域的位置信息、過(guò)渡帶寬度信息以及各個(gè)區(qū) 域的優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視頻編解碼體系結(jié)構(gòu)，其特征在于在不同光照條 件下的對(duì)視頻源的編解碼包括以下歩驟(3-1)通過(guò)時(shí)間的觸發(fā)設(shè)定，將19: OO到次閂7: OO設(shè)置為夜間序列編碼方式， 將7: 00到19: OO設(shè)置為白天序列編碼方式，或者判斷變換編碼后的系數(shù)統(tǒng)計(jì) 分布來(lái)進(jìn)行選擇，當(dāng)變換域碼率大于一個(gè)事先設(shè)定的值時(shí)就采用夜間序列編碼 方式，其他變換域碼率值則用白天序列編碼方式；(3-2)白天序列編解碼方式通過(guò)將編解碼出來(lái)的碼流在現(xiàn)有視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)基 礎(chǔ)之上進(jìn)行編解碼，用來(lái)編解碼白天場(chǎng)景圖象；夜間序列編解碼方式根據(jù)離散余 弦變換后系數(shù)的特性以及人眼視覺(jué)特性將系數(shù)塊矩陣劃分為若干個(gè)頻帶，頻帶代 表不同大小的系數(shù)頻率，也代表不同類型的系數(shù)頻率，對(duì)不同頻帶分別采用不同 的量化參數(shù)進(jìn)行標(biāo)量量化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視頻編解碼體系結(jié)構(gòu)，其特征在于通過(guò)利用脆弱 性水印技術(shù)增強(qiáng)視頻圖像序列的安全性，包括水印的嵌入和水印的提取，其中通 過(guò)對(duì)分塊DCT系數(shù)中幅值最大的AC系數(shù)進(jìn)行修改，來(lái)實(shí)現(xiàn)水印的嵌入，嵌入水 印的算法歩驟如下(4-l)將圖像進(jìn)行8X8分塊,然后對(duì)每塊進(jìn)行DCT變換，經(jīng)過(guò)JPEG量化表量化， 得到分塊的DC和AC系數(shù)；(4-2)采取{-1， 1H為隨機(jī)序列作為嵌入的水印信息，生成的水印長(zhǎng)度L=ImgW* ImgH/64,其中，ImgW表示圖像寬度，ImgH表示圖像高度；(4-3)對(duì)于圖像中的每一塊，找到AC系數(shù)中的最大幅值的位置，并記錄用于嵌入 水印信息，即每--塊最多嵌入偽隨機(jī)序列中的一比特，嵌入水印時(shí)，針對(duì)不同特 性的塊嵌入不同強(qiáng)度的水印信息；水印嵌入式子為F' (i， j) =F(i， j) +a .W(i) (1)，其中W(i)是生成的水印信息，a是一個(gè)比例因子，a根據(jù)塊的方差和所要 嵌入位置AC系數(shù)的大小動(dòng)態(tài)選取a=0. 5* log[F(i, 1)* var(F(i,2 :64))]，如 果a〈0,就令a^;所述水印的提取，根據(jù)水印嵌入的算法，對(duì)嵌有水印的圖像進(jìn) 行8X8 DCT變換，然后量化，提取AC系數(shù)幅值最大的值F" (i， j)，利用相關(guān)性計(jì) 算T =ln!]F〃 (i， j)*W(i)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種視頻編解碼體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)包括對(duì)感興趣區(qū)域編解碼和/或在不同光照條件下的對(duì)視頻源的編解碼，并且包括增強(qiáng)視頻序列圖像信息安全性的編解碼。通過(guò)對(duì)圖像不同區(qū)域的不同感興趣程度，靈活控制不同區(qū)域的編碼質(zhì)量。根據(jù)不同的光線和不同的天氣條件下，采用不同的量化、變換、熵編碼方法，支持全天候的編碼。通過(guò)利用脆弱性水印技術(shù)增強(qiáng)視頻圖像序列的安全性。本視頻編解碼體系結(jié)構(gòu)既解決了傳統(tǒng)編碼方式的不足，又保證感興趣區(qū)域圖像質(zhì)量的問(wèn)題，適應(yīng)不同光照條件和天氣狀況下的圖像編碼問(wèn)題，以及編碼信息的安全性問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101309410SQ20081004832
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者瓊 劉, 明 李, 牟曉弦, 胡瑞敏 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)