太阳城集团

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视频图像动态降帧方法和系统.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201210161406.9

申请日:

2012.05.22

公开号:

CN102695028B

公开日:

2015.01.21

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H04N 7/01申请日:20120522|||公开
IPC分类号: H04N7/01; H04N21/44(2011.01)I 主分类号: H04N7/01
申请人: 广东威创视讯科技股份有限公司
发明人: 陈羽
地址: 510663 广东省广州市广州高新技术产业开发区彩频路6号
优先权:
专利代理机构: 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 代理人: 王茹;曾旻辉
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201210161406.9

授权太阳城集团号:

102695028B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.21|||2012.11.21|||2012.09.26

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供一种视频图像动态降帧方法和系统,其方法包括步骤:接收视频数据流,每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据;将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的最后一帧的各像素点的RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值;将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值;将当前的像素和值分别与一个以上的阈值进行比较;根据比较结果,做降帧处理。本发明可以实现运动图像少丢帧保证图像质量,静态图像多丢帧节省视频带宽,设计简单、构思巧妙。

权利要求书

1.一种视频图像动态降帧方法,其特征在于,包括如下步骤:
接收视频数据流,每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据;
将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的最后一帧的各像素点的
RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值;
将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值;
将当前的像素和值分别与一个以上的阈值进行比较;
根据比较结果,做降帧处理。
2.根据权利要求1所述的视频图像动态降帧方法,其特征在于,包括如下
步骤:
接收视频数据流,每次获取太阳城集团上相邻的四帧图像的数据,所述四帧图像
依次为第一帧图像、第二帧图像、第三帧图像、第四帧图像;
将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的第四帧图像的各像素点
的RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值;
将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值;
将当前的像素和值分别与第一阈值、第二阈值比较,其中第一阈值小于第
二阈值;
根据比较结果,做降帧处理。
3.根据权利要求2所述的视频图像动态降帧方法,其特征在于,所述将当
前的像素和值分别与第一阈值、第二阈值比较,其中第一阈值小于第二阈值,
根据比较结果,做降帧处理包括如下步骤:
若像素和值小于第一阈值,则丢弃四帧图像中的任意三帧图像;
若像素和值大于第二阈值,则丢弃四帧图像中的一帧图像;
若像素和值大于/等于第一阈值,且像素和值小于/等于第二阈值,则丢弃四
帧图像中的两帧图像。
4.根据权利要求3所述的视频图像动态降帧方法,其特征在于,所述若像
素和值大于第二阈值,则丢弃四帧图像中的一帧图像包括如下步骤:
分别求取当前四帧图像中的任意相邻两帧图像的各像素点的RGB值对应相
减后差值的绝对值的和值,得到第一帧图像和第二帧图像的第一像素和值、第
二帧图像和第三帧图像的第二像素和值、第三帧图像和第四帧图像的第三像素
和值;
比较当前第一像素和值、第二像素和值、第三像素和值的大小;
若第一像素和值最小,则丢弃第二帧图像;
若第二像素和值最小,则再比较第一像素和值、第三像素和值的大小,若
第一像素和值小于第三像素和值,则丢弃第二帧图像,若第一像素和值大于或
者等于第三像素和值,则丢弃第四帧图像;
若第三像素和值最小,则丢弃第三帧图像。
5.根据权利要求3或4所述所述的视频图像动态降帧方法,其特征在于,
所述若像素和值大于/等于第一阈值,且像素和值小于/等于第二阈值,则丢弃四
帧图像中的两帧图像包括如下步骤:
分别求取当前四帧图像中的任意相邻两帧图像的各像素点的RGB值对应相
减后差值的绝对值的和值,得到第一帧图像和第二帧图像的第四像素和值、第
二帧图像和第三帧图像的第五像素和值、第三帧图像和第四帧图像的第六像素
和值;
比较当前第四像素和值、第五像素和值、第六像素和值的大小;
若第四像素和值最大,则丢弃第三帧图像和第四帧图像;
若第五像素和值最大,则丢弃第一帧图像和第四帧图像;
若第六像素和值最大,则丢弃第一帧图像和第二帧图像。
6.一种视频图像动态降帧系统,其特征在于,包括:
视频数据流接收模块,用于在接收视频数据流时,每次获取太阳城集团上相邻的
三帧以上图像的数据,并将获取的数据传输给计算模块;
计算模块,用于将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的最后一
帧的各像素点的RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值,
并将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值,并将像素和值传输给比较模
块;
比较模块,用于将当前的像素和值分别与一个以上的阈值进行比较;
视频信号处理模块,用于根据比较模块的比较结果,做降帧处理。
7.根据权利要求6所述的视频图像动态降帧系统,其特征在于:
视频数据流接收模块在接收视频数据流时,每次获取太阳城集团上相邻的四帧图
像的数据,所述四帧图像依次为第一帧图像、第二帧图像、第三帧图像、第四
帧图像,并将四帧图像的数据传输给计算模块;
计算模块将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的第四帧图像的
各像素点的RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值,并将
各个像素点的差分值相加求和得到像素和值,并将像素和值传输给比较模块;
比较模块将所述像素和值分别与第一阈值、第二阈值比较,其中第一阈值
小于第二阈值;
视频信号处理模块根据比较模块的比较结果,做降帧处理。
8.根据权利要求7所述的视频图像动态降帧系统,其特征在于,所述视频
信号处理模块包括第一丢帧处理模块、第二丢帧处理模块、第三丢帧处理模块,
其中:
第一丢帧处理模块,用于当比较模块的比较结果是像素和值小于第一阈值
时,丢弃四帧图像中的任意三帧图像;
第二丢帧处理模块,用于当比较模块的比较结果是像素和值大于第二阈值
时,丢弃四帧图像中的一帧图像;
第三丢帧处理模块,用于当比较模块的比较结果是像素和值大于/等于第一
阈值,且像素和值小于/等于第二阈值时,丢弃四帧图像中的两帧图像。
9.根据权利要求8所述的视频图像动态降帧系统,其特征在于,第二丢帧
处理模块包括第一计算单元、第一比较单元、第一丢帧单元,其中:
第一计算单元,用于分别求取当前四帧图像中的任意相邻两帧图像的各像
素点的RGB值对应相减后差值的绝对值的和值,得到第一帧图像和第二帧图像
的第一像素和值、第二帧图像和第三帧图像的第二像素和值、第三帧图像和第
四帧图像的第三像素和值;
第一比较单元,用于比较第一像素和值、第二像素和值、第三像素和值的
大小,还用于当比较第一像素和值、第二像素和值、第三像素和值的大小的比
较结果是第二像素和值最小时再比较第一像素和值、第三像素和值的大小;
第一丢帧单元,用于当第一比较单元的比较结果为第一像素和值最小时,
则丢弃第二帧图像,当第一比较单元的比较结果为第二像素和值最小,且第一
像素和值小于第三像素和值时,丢弃第二帧图像,当第一比较单元的比较结果
为第二像素和值最小,且第一像素和值大于/等于第三像素和值时,丢弃第三帧
图像,当第一比较单元的比较结果为第三像素和值最小时,丢弃第三帧图像。
10.根据权利要求8或9所述所述的视频图像动态降帧系统,其特征在于,
所述第三丢帧处理模块包括第二计算单元、第二比较单元、第二丢帧单元,其
中:
第二计算单元,用于分别求取当前四帧图像中的任意相邻两帧图像的各像
素点的RGB值对应相减后差值的绝对值的和值,得到第一帧图像和第二帧图像
的第四像素和值、第二帧图像和第三帧图像的第五像素和值、第三帧图像和第
四帧图像的第六像素和值;
第二比较单元,用于比较第四像素和值、第五像素和值、第六像素和值的
大小;
第二丢帧单元,用于当第二比较单元的比较结果为第四像素和值最大时,
丢弃第三帧图像和第四帧图像,当第二比较单元的比较结果为第五像素和值最
大时,丢弃第一帧图像和第四帧图像,当第二比较单元的比较结果为第六像素
和值最大时,则丢弃第一帧图像和第二帧图像。

说明书

视频图像动态降帧方法和系统

技术领域

本发明涉及视频图像动态处理领域,特别是涉及一种视频图像动态降帧方
法和系统。

背景技术

现在视频图像的分辨率越来越大,帧率越来越高,单位太阳城集团数据量越来越
大,给前端的视频处理带宽带来的很大的压力,目前很多视频处理器处理不了
这么高的数据量,诸如有些H.264编码器处理不了1080P60Hz的图像,所以这
时候需要前端做降帧处理,将帧率降下来,以降低单位太阳城集团的数据流量。

目前的作法都是简单的固定丢帧处理,如每相邻两帧丢掉一帧,可以将
1080P60Hz转成1080P30Hz等,但是由于是固定丢帧,所以对视频流中的运动
图像和静止图像的处理是一样的,这种固定丢帧会存在两个问题:对于运动图
像,由于大量丢帧,造成运动图像抖动厉害,而对于静止图像,丢帧后还是存
在大量的重复帧,浪费了宝贵的带宽资源。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺点和不足,提供一种视频图像
动态降帧方法和系统,可以实现运动图像少丢帧保证图像质量,静态图像多丢
帧节省视频带宽等。

一种视频图像动态降帧方法,包括如下步骤:

接收视频数据流,每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据;

将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的最后一帧的各像素点的
RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值;

将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值;

将当前的像素和值分别与一个以上的阈值进行比较;

根据比较结果,做降帧处理。

一种视频图像动态降帧系统,包括:

视频数据流接收模块,用于在接收视频数据流时,每次获取太阳城集团上相邻的
三帧以上图像的数据,并将获取的数据传输给计算模块;

计算模块,用于将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的最后一
帧的各像素点的RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值,
并将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值,并将像素和值传输给比较模
块;

比较模块,用于将当前的像素和值分别与一个以上的阈值进行比较;

视频信号处理模块,用于根据比较模块的比较结果,做降帧处理。

依据上述本发明的方案,在接收视频数据流时,每次把太阳城集团上相邻的若干
帧作为一组,并将通过计算得到的第一帧与最后一帧的像素和值分别与若干个
阈值进行比较的比较结果,并可以根据不同情况,采取不同的降帧处理,如根
据比较结果得出当前图像是否运动以及运动大小来决定丢帧的数量等等,可以
实现运动图像少丢帧以保证图像质量,静态图像多丢帧以节省视频带宽,设计
简单、构思巧妙。

附图说明

图1为本发明实施例的视频图像动态降帧方法流程示意图;

图2为本发明实施例的视频图像动态降帧系统结构示意图;

图3为图2中视频信号处理模块的结构示意图;

图4为图3中的第二丢帧处理模块的结构示意图;

图5为图3中的第三丢帧处理模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细介绍,但本发明的实施方式
不限于此。

实施例1

参见图1所示,本发明的视频图像动态降帧方法实施例的流程示意图。如
图1所示,该实施例中的视频图像动态降帧方法包括步骤:

步骤S101:接收视频数据流,每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据,
进入步骤S102,其中,每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据是指以每相
邻的三帧以上图像的数据为一组,如接收到的视频数据流按太阳城集团顺序依次是第1
帧、第2帧、第3帧、第4帧......,而选择的是每四帧为一组,则可以以第1
帧、第2帧、第3帧、第4帧为一组,以第5帧、第6帧、第7帧、第8帧为
一组等等,依此类推,每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据后都用当前
获取三帧以上图像的数据更新这之前获取的三帧以上图像的数据,在实际操作
中,可以通过FPGA(现场可编程门阵列)接收视频数据流,并将当前获取的相
邻的三帧以上图像的数据储存在FPGA的存储空间内部,具体选择每次获取几
帧图像可以根据实际情况而定;

步骤S102:将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的最后一帧的
各像素点的RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值,进入
步骤S103,其中,步骤S101中存储的数据包括各像素点的RGB值,对应相减
并取差值的绝对值可以通过将根据像素点和RGB值之间的对应关系建立的函数
相减并取差值的绝对值值得到,如若步骤S101中取的是相邻四帧图像,且这四
帧图像分别对应的是t、t+1、t+2、t+3四帧,而f(x,y,t),f(x,y,t+1),f(x,
y,t+2),f(x,y,t+3)为这相邻四帧图像的数据,其值为像素的RGB值,则可
以将第t帧和第t+3帧各个像素相减再取绝对值得到差分图像,即D(x,y,Δt3)=|
f(x,y,t+3)-f(x,y,t)|,则建立了差分值和各个像素点的对应关系;

步骤S103:将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值,进入步骤S104,
其中,将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值是指,将步骤S102中得到
的各个差分值相加求和,由于静态图像或运动量较少的视频相邻的几帧图像内
容基本不变,因此第一帧和最后一帧各个像素点相减再取绝对值得到的基本都
是0或是较小的数值,把这些0或较小值相加总和仍是一个较小的值;而运动
图像前后帧会存在较大的差异,因此相减并求和后会得到一个较大的值,并且
运动量越大求和得到的和值越大,根据这个和值就可以判断当前获取的这几帧
图像是静止图像还是运动图像及运动量的大小等;

步骤S104:将当前的像素和值分别与一个以上的阈值进行比较,进入步骤
S105,将当前的像素和值分别与一个以上的阈值进行比较应该有多种比较结果,
如将当前的像素和值与一个阈值进行比较,应该有两种可能,一是小于阈值阈
值,二是大于或者等于这个阈值,那么也就可以根据比较结果将当前获取的这
几帧相邻的图像分成两个的等级,如果是将当前的像素和值与两个大小不同的
阈值进行比较,则相应的可以分成三个等级等等,具体取几个阈值,以及每个
阈值的大小可以根据实际情况而定;

步骤S105:根据比较结果,做降帧处理,即根据步骤S104中的不同的比较
结果采取不同的降帧处理,其中,降帧处理可以包括丢帧率、丢哪些帧等等,
如根据比较结果得出当前图像是否运动以及运动大小来决定丢帧的数量等等,
可以实现运动图像少丢帧保证图像质量,静态图像多丢帧节省视频带宽。

依据上述本发明的方案,接收视频数据流时,把太阳城集团上每相邻若干帧作为
一组,并将通过计算得到的像素和若干个阈值进行比较,并可以根据不同比较
结果,采取不同的降帧处理,如根据比较结果得出当前图像是否运动以及运动
大小来决定丢帧的数量等等,可以实现运动图像少丢帧保证图像质量,静态图
像多丢帧节省视频带宽,本发明设计简单、构思巧妙。

在前面提及每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据,而具体每次获取
几帧可以根据实际情况而定,但每次取得相邻帧数特别多的话,有可能出现虽
然这相邻帧的图像运动量大,而恰巧第一帧和最后一帧的图像差别不大,进而
导致得到的像素和值较小,而不能更好的反应这相邻帧的图像的静止或者运动
的情况,所以一般不适合每次取的帧数特别多,此外,在做降帧处理时,要考
虑具体降几帧的问题,为了使算法简便,在一个具体实施例中给出了每次取四
帧图像的数据的情况,但本发明不限于取四帧的情况,以下详细介绍取四帧图
像的数据的具体处理情况,在这一具体实施例中,包括步骤:

步骤S101’:接收视频数据流,每次获取太阳城集团上相邻的四帧图像的数据,所
述四帧图像依次为第一帧图像、第二帧图像、第三帧图像、第四帧图像,进入
步骤S102’,其中,每次获取太阳城集团上相邻的四帧图像是指以每相邻的四帧视频图
像为一组,如接收到的视频数据流按太阳城集团顺序依次是第1帧、第2帧、第3帧、
第4帧......,则可以以第1帧、第2帧、第3帧、第4帧为一组,以第5帧、
第6帧、第7帧、第8帧为一组等等,依此类推,每次获取太阳城集团上相邻的四帧
图像的数据后都用当前获取四帧图像的数据更新这之前获取的四帧图像,在实
际操作中,可以通过FPGA(现场可编程门阵列)接收视频数据流,并将当前获
取的相邻的四帧图像的数据储存在FPGA的存储空间内部;

步骤S102’:将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的第四帧图
像的各像素点的RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值,
进入步骤S103’,其中,步骤S101’中存储的数据包括各像素点的RGB值,对应
相减并取差值的绝对值可以通过将根据像素点和RGB值之间的对应关系建立的
函数相减并取差值的绝对值值得到,如若步骤S101’中取的四帧图像分别对应的
是t、t+1、t+2、t+3四帧,而f(x,y,t),f(x,y,t+1),f(x,y,t+2),f(x,
y,t+3)为这相邻四帧图像的数据,其值为像素的RGB值,则可以将第t帧和第
t+3帧各个像素相减再取绝对值得到差分图像,即D(x,y,Δt3)=|f(x,y,t+3)-
f(x,y,t)|,则建立了差分值和各个像素点的对应关系;

步骤S103’:将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值,进入步骤
S104’,其中,将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值是指,将步骤S102’
中得到的各个差分值相加求和,由于静态图像或运动量较少的视频相邻的几帧
图像内容基本不变,因此第一帧和第四帧各个像素点相减再取绝对值得到的基
本都是0或是较小的数值,把这些0或较小值相加总和仍是一个较小的值;而
运动图像前后帧会存在较大的差异,因此相减并求和后会得到一个较大的值,
并且运动量越大求和得到的和值越大,根据这个和值就可以判断这四个帧是静
止图像还是运动图像及运动量的大小等;

步骤S104’:将当前的像素和值分别与第一阈值、第二阈值比较,其中第一
阈值小于第二阈值,进入步骤S105’,将当前的像素和值分别与第一阈值、第二
阈值比较的结果应该有三种可能,一是像素和值小于第一阈值,二是像素和值
大于第二阈值,三是像素和值介于第一阈值、第二阈值之间,这样也就将图像
类型大概分成了三个等级,第一阈值、第二阈值可以根据实际情况预先设定;

步骤S105’:根据比较结果,做降帧处理,即根据步骤S104’中的不同的比
较结果采取不同的降帧处理,其中,降帧处理可以包括丢帧率、丢哪些帧等等,
如根据比较结果得出当前图像是否运动以及运动大小来决定丢帧的数量等等,
可以实现运动图像少丢帧保证图像质量,静态图像多丢帧节省视频带宽。

为了详细介绍在什么情况下对每组图像(四帧图像)降几帧,及相应的降
帧率是多少,在其中一个实施例中,上述步骤S104’和步骤S105’可以包括如下
步骤:

若步骤S104’中的比较结果是像素和值小于第一阈值,则丢弃四帧图像中的
任意三帧图像,其中,像素和值小于第一阈值表示当前获取的四帧图像为静态
图像或运动极少的图像,对于静态图像或运动极少的图像可以丢弃大量重复帧
以节省视频带宽同时还不会影响视频质量,本发明通过丢弃这四帧图像中的任
意三帧图像来实现对静态图像75%的丢帧率;

若步骤S104’中的比较结果是像素和值大于第二阈值,则丢弃四帧图像中的
一帧图像,其中,像素和值大于第二阈值表示当前获取的四帧图像是个运动量
丰富的视频,本发明通过只丢弃一帧来保证高运动视频的流畅性,实现25%的
丢帧率;

若步骤S104’中的比较结果是像素和值大于/等于第一阈值,且像素和值小于
/等于第二阈值,则丢弃四帧图像中的两帧图像,其中,像素和值大于/等于第一
阈值,且像素和值小于/等于第二阈值,表示当前获取的四帧图像是个中等运动
量的视频,本发明通过丢弃两帧图像来实现高质量的运动画面和极小带宽的平
衡,实现50%的丢帧率。

在其中一个实施例中,详细介绍了若丢弃四帧图像中的一帧图像,具体丢
弃哪一帧的问题,即若步骤S104’中的比较结果是像素和值大于第二阈值之后的
具体操作过程,其具体过程包括如下步骤:

分别求取当前四帧图像中的任意相邻两帧图像的各像素点的RGB值对应相
减后差值的绝对值的和值,得到第一帧图像和第二帧图像的第一像素和值、第
二帧图像和第三帧图像的第二像素和值、第三帧图像和第四帧图像的第三像素
和值,其中,任意相邻两帧图像包括第一帧图像和第二帧图像、第二帧图像和
第三帧图像、第三帧图像和第四帧图像,任意相邻两帧图像的各像素点的RGB
值对应相减后取差值的绝对值与步骤S102’相类似,若表示成函数的形式,即
D(x,y,Δt11)=|f(x,y,t+1)-f(x,y,t)|,D(x,y,Δt12)=|f(x,y,t+2)-f(x,
y,t+1),D(x,y,Δt13)=∑|f(x,y,t+3)-f(x,y,t+2),然后再分别将任意相
邻两帧图像的各像素点的RGB值对应相减取差值的绝对值后的值相加求和;

比较当前第一像素和值、第二像素和值、第三像素和值的大小,此步骤主
要是通过比较得到第一像素和值、第二像素和值、第三像素和值三个中的最小
的一个,因为若某一个在三个中最小表示对应的相邻两帧相关性最强,可以丢
弃其中一帧而不会导致大的图像抖动;

若第一像素和值最小,则丢弃第二帧图像,在这里丢弃的是第二帧图像而
并非第一帧图像是为了保证当前获取的图像与这之前获取的四帧图像的连续
性;

若第二像素和值最小,则再比较第一像素和值、第三像素和值的大小,若
第一像素和值小于第三像素和值,则表明第二帧图像与第一帧图像相对于第三
帧图像与第四帧图像具有较大的相似性,因此丢弃第二帧图像,若第一像素和
值大于或者等于第三像素和值,则表明第三帧图像与第四帧图像相对于第二帧
图像与第一帧图像具有较大的相似性,因此丢弃第三帧图像,这样可以保证最
大的运动图像的连续性;

若第三像素和值最小,则丢弃第三帧图像,在这里丢弃的是第三帧图像而
并非第四帧图像是为了保证当前获取的图像与这之后获取的四帧图像的连续
性。

在其中一个实施例中,详细介绍了若丢弃四帧图像中的两帧图像,具体丢
弃哪两帧的情况,其具体过程包括如下步骤:

分别求取当前四帧图像中的任意相邻两帧图像的各像素点的RGB值对应相
减后差值的绝对值的和值,得到第一帧图像和第二帧图像的第四像素和值、第
二帧图像和第三帧图像的第五像素和值、第三帧图像和第四帧图像的第六像素
和值,其中,任意相邻两帧图像包括第一帧图像和第二帧图像、第二帧图像和
第三帧图像、第三帧图像和第四帧图像,任意相邻两帧图像的各像素点的RGB
值对应相减后取差值的绝对值与步骤S102’相类似,若表示成函数的形式,即
D(x,y,Δt11)=|f(x,y,t+1)-f(x,y,t)|,D(x,y,Δt12)=|f(x,y,t+2)-f(x,
y,t+1),D(x,y,Δt13)=∑|f(x,y,t+3)-f(x,y,t+2),然后再分别将任意相
邻两帧图像的各像素点的RGB值对应相减取差值的绝对值后的值相加求和;

比较当前第四像素和值、第五像素和值、第六像素和值的大小,此步骤主
要是通过比较得到第四像素和值、第五像素和值、第六像素和值三个中的最大
的一个,因为若某一个在三个中最大表示对应相邻两帧图像变化最大,为保证
运动图像的连续性需要保留;

若第四像素和值最大,则丢弃第三帧图像和第四帧图像,因为第四像素和
值最大表示第一帧图像和第二帧图像变化最大,需保留这两帧的图像,则丢弃
第三帧图像和第四帧图像;

若第五像素和值最大,则丢弃第一帧图像和第四帧图像,因为第五像素和
值最大表示第二帧图像和第三帧图像变化最大,需保留这两帧的图像,则丢弃
第一帧图像和第四帧图像;

若第六像素和值最大,则丢弃第一帧图像和第二帧图像,因为第六像素和
值最大表示第三帧图像和第三帧图像变化最大,需保留这两帧的图像,则丢弃
第一帧图像和第二帧图像。

实施例2

根据上述本发明的视频图像动态降帧方法,本发明还提供一种视频图像动
态降帧系统,以下就本发明的视频图像动态降帧系统的示例进行详细说明。图2
中示出了本发明实施例的视频图像动态降帧系统的结构示意图、如图2所示,
其包括视频数据流接收模块201、计算模块202、比较模块203、视频信号处理
模块204,其中:

视频数据流接收模块201,用于视频数据流接收模块,用于在接收视频数据
流时,每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据,并将每次获取的数据传输
给计算模块202,其中,每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据是指以每相
邻的三帧以上图像为一组,如接收到的视频数据流按太阳城集团顺序依次是第1帧、
第2帧、第3帧、第4帧......,而选择的是每四帧为一组,则可以以第1帧、
第2帧、第3帧、第4帧为一组,以第5帧、第6帧、第7帧、第8帧为一组
等等,依此类推,每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据后都用当前获取
三帧以上图像的数据更新这之前获取的三帧以上图像的数据,在实际操作中,
可以通过FPGA(现场可编程门阵列)接收视频数据流,并将当前获取的相邻的
三帧以上图像的数据储存在FPGA的存储空间内部,具体选择每次获取几帧图
像可以根据实际情况而定;

计算模块202,用于将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的最
后一帧的各像素点的RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分
值,其中,视频数据流接收模块201获取的数据包括各像素点的RGB值,对应
相减并取差值的绝对值可以通过将根据像素点和RGB值之间的对应关系建立的
函数相减并取差值的绝对值值得到,如若视频数据流接收模块201中取的是相
邻四帧图像,且这四帧图像分别对应的是t、t+1、t+2、t+3四帧,而f(x,y,
t),f(x,y,t+1),f(x,y,t+2),f(x,y,t+3)为这相邻四帧图像的数据,其
值为像素的RGB值,则可以将第t帧和第t+3帧各个像素相减再取绝对值得到
差分图像,即D(x,y,Δt3)=|f(x,y,t+3)-f(x,y,t)|,则建立了差分值和各个
像素点的对应关系并将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值,并将像素
和值传输给比较模块,由于静态图像或运动量较少的视频相邻帧的图像内容基
本不变,因此第一帧和最后一帧各个像素点相减得到的基本都是0或是较小的
数值,把这些0或较小值相加总和仍是一个较小的值;而运动图像前后帧会存
在较大的差异,因此相减并求和后会得到一个较大的值,并且运动量越大求和
得到的和值越大,根据这个和值就可以判断这相邻的几帧是静止图像或运动图
像及运动量的大小等;

比较模块203,用于将当前的像素和值分别与一个以上的阈值进行比较,将
当前的像素和值分别与一个以上的阈值进行比较应该有多种比较结果,如将当
前的像素和值与一个阈值进行比较,应该有两种可能,一是小于阈值,二是大
于或者等于这个阈值,那么也就可以根据比较结果将当前获取的这几帧相邻的
图像分成两个的等级,如果是将当前的像素和值与两个大小不同的阈值进行比
较,则相应的可以分成三个等级等等,具体取几个阈值,以及每个阈值的大小
可以根据实际情况而定;

视频信号处理模块204,用于根据比较模块的203比较结果,做降帧处理,
其中,其中,降帧处理可以包括丢帧率、丢哪些帧等等,即根据比较模块的203
比较结果采取不同的降帧处理,如根据比较结果得出当前图像是否运动以及运
动大小来决定丢帧的数量等等,可以实现运动图像少丢帧保证图像质量,静态
图像多丢帧节省视频带宽。

依据上述本发明的方案,视频数据流接收模块201在接收视频数据流时,
把太阳城集团上每相邻的四帧作为一组进行存储,比较模块203将计算模块202计算
得到的像素和值分别与第一阈值、第二阈值进行比较,视频信号处理模块204
可以根据不同比较结果,采取不同的降帧处理,如根据比较结果得出当前图像
是否运动以及运动大小来决定丢帧的数量等等,可以实现运动图像少丢帧保证
图像质量,静态图像多丢帧节省视频带宽,本发明结构简单、构思巧妙。

在前面提及每次获取太阳城集团上相邻的三帧以上图像的数据,而具体每次获取
几帧可以根据实际情况而定,但如果每次取得相邻帧数特别多的话,有可能出
现虽然这相邻帧的图像运动量大,而恰巧第一帧和最后一帧的图像差别不大,
进而导致得到的像素和值不能更好的反应这相邻帧的图像的静止或者运动的情
况,所以一般不适合每次取的帧数特别多,此外,在做降帧处理时,要考虑具
体降哪些帧的问题,为了使算法简便,在一个具体实施例中给出了每次取四帧
图像的数据的情况,但本发明不限于取四帧图像数据的情况,以下详细介绍取
四帧图像的数据时的具体处理情况,在这一具体实施例中:

视频数据流接收模块201在接收视频数据流时,每次获取太阳城集团上相邻的四
帧图像的数据,所述四帧图像依次为第一帧图像、第二帧图像、第三帧图像、
第四帧图像,并将四帧图像的数据传输给计算模块202,其中,每次获取太阳城集团上
相邻的四帧图像是指可以以每相邻的四帧视频图像为一组进行存储,如接收到
的视频数据流按太阳城集团顺序依次是第1帧、第2帧、第3帧、第4帧......,则可
以以第1帧、第2帧、第3帧、第4帧为一组,以第5帧、第6帧、第7帧、
第8帧为一组等等,依此类推,每次获取太阳城集团上相邻的四帧图像的数据后都用
当前获取四帧图像的数据更新这之前获取的四帧图像,可以通过FPGA接收视
频数据流,并将当前的四帧图像的数据储存在FPGA的存储空间内部;

计算模块202将当前的第一帧图像的各像素点的RGB值和当前的第四帧图
像的各像素点的RGB值对应相减并取差值的绝对值得到各个像素点的差分值,
并将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值,其中,通过将根据像素点和
RGB值之间的对应关系建立的函数相减并取差值的绝对值值得到,如若步骤
S101中取的四帧图像分别对应的是t、t+1、t+2、t+3四帧,而f(x,y,t),f(x,
y,t+1),f(x,y,t+2),f(x,y,t+3)为这相邻四帧图像的数据,其值为像素的
RGB值,则可以将第t帧和第t+3帧各个像素相减再取绝对值得到差分图像,
即D(x,y,Δt3)=|f(x,y,t+3)-f(x,y,t)|,则建立了差分值和各个像素点的对
应关系,再将各个像素点的差分值相加求和得到像素和值,由于静态图像或运
动量较少的视频相邻帧的图像内容基本不变,因此第一帧和第四帧各个像素点
相减得到的基本都是0或是较小的数值,把这些0或较小值相加总和仍是一个
较小的值;而运动图像前后帧会存在较大的差异,因此相减并求和后会得到一
个较大的值,并且运动量越大求和得到的和值越大,根据这个和值就可以判断
这四个帧是静止图像或运动图像及运动量的大小等;

比较模块203将所述像素和值分别与第一阈值、第二阈值比较,其中第一
阈值小于第二阈值,将当前的像素和值分别与第一阈值、第二阈值比较的结果
应该有三种可能,一是像素和值小于第一阈值,二是像素和值大于第二阈值,
三是像素和值介于第一阈值、第二阈值之间,这样也就将图像类型大概分成了
三个等级,第一阈值、第二阈值可以根据实际情况预先设定;

视频信号处理模块204根据比较模块的203比较结果,做降帧处理,其中,
其中,降帧处理可以包括丢帧率、丢哪些帧等等,即根据比较模块的203比较
结果采取不同的降帧处理,如根据比较结果得出当前图像是否运动以及运动大
小来决定丢帧的数量等等,可以实现运动图像少丢帧保证图像质量,静态图像
多丢帧节省视频带宽。

为了实现在不同情况下对每组图像(四帧)降帧处理,如图3所示,视频
信号处理模块204可以包括第一丢帧处理模块301、第二丢帧处理模块302、第
三丢帧处理模303块,其中:

第一丢帧处理模块301,用于当比较模块203的比较结果是像素和值小于第
一阈值时,丢弃四帧图像中的任意三帧图像,其中,像素和值小于第一阈值表
示当前获取的四帧图像为静态图像或运动极少的图像,对于静态图像或运动极
少的图像可以丢弃大量重复帧以节省视频带宽同时还不会影响视频质量,本发
明通过丢弃这四帧图像中的任意三帧图像来实现对静态图像75%的丢帧率;

第二丢帧处理模块302,用于当比较模块203的比较结果是像素和值大于第
二阈值时,丢弃四帧图像中的一帧图像,其中,像素和值大于第二阈值表示当
前获取的四帧图像是个运动量丰富的视频,本发明通过只丢弃一帧来保证高运
动视频的流畅性,实现25%的丢帧率;

第三丢帧处理模块303,用于当比较模块203的比较结果是像素和值大于/
等于第一阈值,且像素和值小于/等于第二阈值时,丢弃四帧图像中的两帧图像,
其中,像素和值大于/等于第一阈值,且像素和值小于/等于第二阈值,表示当前
获取的四帧图像是个中等运动量的视频,本发明通过丢弃两帧图像来实现高质
量的运动画面和极小带宽的平衡,实现50%的丢帧率。

在其中一个实施例中,详细介绍了若丢弃四帧图像中的一帧图像,具体丢
弃哪一帧的情况,参见图4所示,第二丢帧处理302模块包括第一计算单元401、
第一比较单元402、第一丢帧单元403,其中:

第一计算单元401,用于分别求取当前四帧图像中的任意相邻两帧图像的各
像素点的RGB值对应相减后差值的绝对值的和值,得到第一帧图像和第二帧图
像的第一像素和值、第二帧图像和第三帧图像的第二像素和值、第三帧图像和
第四帧图像的第三像素和值,其中,任意相邻两帧图像包括第一帧图像和第二
帧图像、第二帧图像和第三帧图像、第三帧图像和第四帧图像,任意相邻两帧
图像的各像素点的RGB值对应相减后取差值的绝对值与计算模块202中的计算
相类似,若表示成函数的形式,即D(x,y,Δt11)=|f(x,y,t+1)-f(x,y,t)|,
D(x,y,Δt12)=|f(x,y,t+2)-f(x,y,t+1),D(x,y,Δt13)=∑|f(x,y,t+3)-
f(x,y,t+2),然后再分别将任意相邻两帧图像的各像素点的RGB值对应相减取
差值的绝对值后的值相加求和;

第一比较单元402,用于比较第一像素和值、第二像素和值、第三像素和值
的大小,还用于当比较第一像素和值、第二像素和值、第三像素和值的大小的
比较结果是第二像素和值最小时再比较第一像素和值、第三像素和值的大小,
第一比较单元402主要是通过比较得到第一像素和值、第二像素和值、第三像
素和值中的最小的一个,因为若某一为三个中的最小的一个,则表示对应的相
邻两帧相关性最强,可以丢弃其中一帧而不会导致大的图像抖动;

第一丢帧单元403,用于当第一比较单元的比较结果为第一像素和值最小
时,则丢弃第二帧图像,在这里丢弃的是第二帧图像而并非第一帧图像是为了
保证当前获取的图像与这之前的四帧图像的连续性,当第一比较单元的比较结
果为第二像素和值最小,且第一像素和值小于第三像素和值时,丢弃第二帧图
像,第一像素和值小于第三像素和值,则表明第二帧图像与第一帧图像相对于
第三帧图像与第四帧图像具有较大的相似性,因此丢弃第二帧图像,当第一比
较单元的比较结果为第二像素和值最小,且第一像素和值大于/等于第三像素和
值时,丢弃第三帧图像,第一像素和值大于或者等于第三像素和值,则表明第
三帧图像与第四帧图像相对于第二帧图像与第一帧图像具有较大的相似性,因
此丢弃第三帧图像,这样可以保证最大的运动图像的连续性;当第一比较单元
的比较结果为第三像素和值最小时,丢弃第三帧图像,在这里丢弃的是第三帧
图像而并非第四帧图像是为了保证当前获取的图像与这之后的四帧图像的连续
性。

在其中一个实施例中,详细介绍了若丢弃四帧图像中的两帧图像,具体丢
弃哪两帧的情况。参见图5所示,第三丢帧处理模块303包括第二计算单元501、
第二比较单元502、第二丢帧单元503,其中:

第二计算单元501,用于分别求取当前四帧图像中的任意相邻两帧图像的各
像素点的RGB值对应相减后差值的绝对值的和值,得到第一帧图像和第二帧图
像的第四像素和值、第二帧图像和第三帧图像的第五像素和值、第三帧图像和
第四帧图像的第六像素和值,其中,任意相邻两帧图像包括第一帧图像和第二
帧图像、第二帧图像和第三帧图像、第三帧图像和第四帧图像,任意相邻两帧
图像的各像素点的RGB值对应相减后取差值的绝对值与计算模块202中的计算
相类似,若表示成函数的形式,即D(x,y,Δt11)=|f(x,y,t+1)-f(x,y,t)|,
D(x,y,Δt12)=|f(x,y,t+2)-f(x,y,t+1),D(x,y,Δt13)=∑|f(x,y,t+3)-
f(x,y,t+2),然后再分别将任意相邻两帧图像的各像素点的RGB值对应相减取
差值的绝对值后的值相加求和;

第二比较单元502,用于比较第四像素和值、第五像素和值、第六像素和值
的大小,第二比较单元502主要是通过比较得到第四像素和值、第五像素和值、
第六像素和值中的最大的一个,因为第四像素和值、第五像素和值、第六像素
和值,因为若某一为三个中的最大的一个,则表示对应相邻两帧图像变化最大,
为保证运动图像的连续性需要保留;

第二丢帧单元503,用于当第二比较单元502的比较结果为第四像素和值最
大时,丢弃第三帧图像和第四帧图像,当第二比较单元502的比较结果为第五
像素和值最大时,丢弃第一帧图像和第四帧图像,当第二比较单元502的比较
结果为第六像素和值最大时,则丢弃第一帧图像和第二帧图像,其中,因为第
四像素和值最大表示第一帧图像和第二帧图像变化最大,需保留这两帧的图像,
则丢弃第三帧图像和第四帧图像,若第五像素和值最大,则丢弃第一帧图像和
第四帧图像,因为第五像素和值最大表示第二帧图像和第三帧图像变化最大,
需保留这两帧的图像,则丢弃第一帧图像和第四帧图像,若第六像素和值最大,
则丢弃第一帧图像和第二帧图像,因为第六像素和值最大表示第三帧图像和第
三帧图像变化最大,需保留这两帧的图像,则丢弃第一帧图像和第二帧图像。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,
但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域
的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和
改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。

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视频 图像 动态 方法 系统
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