UVC压缩编码视频传输的码率控制方法、装置和芯片与流程

本发明涉及视频传输领域，具体涉及uvc压缩编码视频传输的码率控制方法、装置和芯片。

背景技术：

1、uvc(usb video class)视频设备是一种使用usb接口传输视频流的设备，其能够通过各类usb协议标准的接口将视频流传输给配置对应usb接口的uvc设备，该视频设备可以为行车记录仪、网络摄像头以及数码相机等。

2、mjpeg(motion joint photographic experts group)是一种国际标准的视频编码格式，其可以对vga摄像头采集的yuv数据可以使用mjpeg压缩来减少帧数据量。

3、usb1.1接口传输数据的最大带宽为12mbps，实际uvc传输视频的有效带宽在6.8mbps-7.8mbps的范围。传统的码率控制方法在多数情况下可以满足vga分辨率的视频在usb1.1标准下的可靠传输，当时，在一些较差的工况下(例如usb线材材质问题，usb传输受到信号干扰等问题)，usb的传输能力可能会降低。此时按照原来的码率控制方法压缩后的帧数据量与usb的传输带宽并不能完全匹配，导致usb传输时极易发生丢包的问题。

技术实现思路

1、基于上述现状，本发明的主要目的在于提供uvc压缩编码视频传输的码率控制方法、装置和芯片，以保证压缩数据量尽可能地与usb传输带宽相匹配，从而保证在较差工况下usb传输的稳定性。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种uvc压缩编码视频传输的码率控制方法，包括如下步骤：

4、根据实时编码速率与实时目标码率的大小关系，确定是否对质量系数索引作第一次校正；

5、获取当前usb通道传输速率，将当前usb通道传输速率与标准目标码率进行比较，根据当前usb通道传输速率与标准目标码率的大小关系，更新实时目标码率；

6、计算当前usb通道传输速率与实时编码速率的速率差，若速率差大于0则将usb速率连续不够帧数置零，若速率差小于或等于0则将usb速率连续不够帧数累加1；

7、根据所述速率差与质量系数校正门限因子的大小关系、usb速率连续不够帧数与连续不够帧数阈值的大小关系、以及当前帧编码数据量与预判的usb传输数据量区间的关系，确定是否对质量系数索引作第二次校正；

8、根据所述质量系数索引在质量系数表中检索到对应的质量系数作为压缩编码器对下一帧编码的质量系数。

9、优选地，

10、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、且usb速率连续不够帧数大于或等于连续不够帧数阈值，对质量系数索引减第一索引校正因子作为该第二次校正；

11、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、usb速率连续不够帧数小于连续不够帧数阈值，且当前帧编码数据量大于或等于预判的最大usb传输数据量，对质量系数索引减第一索引校正因子作为该第二次校正；

12、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、usb速率连续不够帧数小于连续不够帧数阈值，并且当前帧编码数据量小于预判的最大usb传输数据量且大于预判的中间usb传输数据量，对质量系数索引减第二索引校正因子作为该第二次校正；

13、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、usb速率连续不够帧数小于连续不够帧数阈值，并且当前帧编码数据量小于或等于预判的中间usb传输数据量且大于预判的最小usb传输数据量，对质量系数索引减第三索引校正因子作为该第二次校正；

14、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、usb速率连续不够帧数小于连续不够帧数阈值，并且当前帧编码数据量小于或等于预判的最小usb传输数据量，不对质量系数索引作第二次校正；

15、其中，第一索引校正因子、第二索引校正因子和第三索引校正因子依次减小，且均大于0。

16、优选地，

17、当所述速率差小于或等于第二质量系数校正门限因子，对质量系数索引减第四索引校正因子作为该第二次校正；

18、当所述速率差大于第二质量系数校正门限因子、且小于或等于第一质量系数校正门限因子，对质量系数索引减第五索引校正因子作为该第二次校正；

19、其中，第四索引校正因子、第五索引校正因子和第一索引校正因子依次减小，且均大于0；第一质量系数校正门限因子大于第二质量系数校正门限因子，且均小于0。

20、优选地，

21、当实时编码速率大于实时目标码率，且实时编码速率与实时目标码率之差大于码率调整门限因子，对质量系数索引减索引步长作为该第一次校正；

22、当实时编码速率小于实时目标码率，且实时目标码率与实时编码速率之差大于码率调整门限因子与码率调整门限偏移之和，对质量系数索引加索引步长作为该第一次校正。

23、优选地，

24、在对质量系数索引作第一次校正后，且在获取当前usb通道传输速率之前，判断质量系数索引与质量系数索引上限和质量系数索引下限的大小关系，

25、若质量系数索引处于质量系数索引上限和质量系数索引下限之间，则在本步骤中将质量系数索引保持不变，

26、若质量系数索引小于质量系数索引下限，则将质量系数索引更新为质量系数索引下限，

27、若质量系数索引大于质量系数索引上限，则将质量系数索引更新为质量系数索引上限。

28、优选地，

29、在对质量系数索引作第二次校正后，且在根据所述质量系数索引在质量系数表中检索到对应的质量系数之前，判断质量系数索引与质量系数索引上限和质量系数索引下限的大小关系，

30、若质量系数索引处于质量系数索引上限和质量系数索引下限之间，则在本步骤中将质量系数索引保持不变，

31、若质量系数索引小于质量系数索引下限，则将质量系数索引更新为质量系数索引下限，

32、若质量系数索引大于质量系数索引上限，则将质量系数索引更新为质量系数索引上限。

33、优选地，

34、预判的中间usb传输数据量根据当前usb通道传输速率与视频帧率的比值确定；

35、预判的最大usb传输数据量根据预判的中间usb传输数据量与usb速率偏移上限与视频帧率的比值之和确定；

36、预判的最小usb传输数据量根据预判的中间usb传输数据量与usb速率偏移下限与视频帧率的比值之差确定。

37、优选地，

38、若当前usb通道传输速率小于标准目标码率，则将实时目标码率更新为当前usb通道传输速率；

39、若当前usb通道传输速率大于或等于标准目标码率，则将实时目标码率更新为标准目标码率。

40、优选地，

41、实时编码速率根据当前帧编码产生的数据量与视频帧率之积确定。

42、本发明还提供了一种uvc压缩编码视频传输的码率控制装置，包括：

43、第一校正单元，用于根据实时编码速率与实时目标码率的大小关系，确定是否对质量系数索引作第一次校正；

44、更新实时目标码率单元，用于获取当前usb通道传输速率，将当前usb通道传输速率与标准目标码率进行比较，根据当前usb通道传输速率与标准目标码率的大小关系，更新实时目标码率；

45、计算单元，用于计算当前usb通道传输速率与实时编码速率的速率差，若速率差大于0则将usb速率连续不够帧数置零，若速率差小于或等于0则将usb速率连续不够帧数累加1；

46、第二校正单元，用于根据所述速率差与质量系数校正门限因子的大小关系、usb速率连续不够帧数与连续不够帧数阈值的大小关系、以及当前帧编码数据量与预判的usb传输数据量区间的关系，确定是否对质量系数索引作第二次校正；

47、质量系数查找单元，用于根据所述质量系数索引在质量系数表中检索到对应的质量系数作为压缩编码器对下一帧编码的质量系数。

48、优选地，

49、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、且usb速率连续不够帧数大于或等于连续不够帧数阈值，对质量系数索引减第一索引校正因子作为该第二次校正；

50、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、usb速率连续不够帧数小于连续不够帧数阈值，且当前帧编码数据量大于或等于预判的最大usb传输数据量，对质量系数索引减第一索引校正因子作为该第二次校正；

51、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、usb速率连续不够帧数小于连续不够帧数阈值，并且当前帧编码数据量小于预判的最大usb传输数据量且大于预判的中间usb传输数据量，对质量系数索引减第二索引校正因子作为该第二次校正；

52、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、usb速率连续不够帧数小于连续不够帧数阈值，并且当前帧编码数据量小于或等于预判的中间usb传输数据量且大于预判的最小usb传输数据量，对质量系数索引减第三索引校正因子作为该第二次校正；

53、当所述速率差大于第一质量系数校正门限因子、usb速率连续不够帧数小于连续不够帧数阈值，并且当前帧编码数据量小于或等于预判的最小usb传输数据量，不对质量系数索引作第二次校正；

54、其中，第一索引校正因子、第二索引校正因子和第三索引校正因子依次减小，且均大于0。

55、优选地，

56、当所述速率差小于或等于第二质量系数校正门限因子，对质量系数索引减第四索引校正因子作为该第二次校正；

57、当所述速率差大于第二质量系数校正门限因子、且小于或等于第一质量系数校正门限因子，对质量系数索引减第五索引校正因子作为该第二次校正；

58、其中，第四索引校正因子、第五索引校正因子和第一索引校正因子依次减小，且均大于0；第一质量系数校正门限因子大于第二质量系数校正门限因子，且均小于0。

59、优选地，

60、当实时编码速率大于实时目标码率，且实时编码速率与实时目标码率之差大于码率调整门限因子，对质量系数索引减索引步长作为该第一次校正；

61、当实时编码速率小于实时目标码率，且实时目标码率与实时编码速率之差大于码率调整门限因子与码率调整门限偏移之和，对质量系数索引加索引步长作为该第一次校正。

62、优选地，

63、在对质量系数索引作第一次校正后，且在获取当前usb通道传输速率之前，判断质量系数索引与质量系数索引上限和质量系数索引下限的大小关系，

64、若质量系数索引处于质量系数索引上限和质量系数索引下限之间，则在本步骤中将质量系数索引保持不变，

65、若质量系数索引小于质量系数索引下限，则将质量系数索引更新为质量系数索引下限，

66、若质量系数索引大于质量系数索引上限，则将质量系数索引更新为质量系数索引上限。

67、优选地，

68、在对质量系数索引作第二次校正后，且在根据所述质量系数索引在质量系数表中检索到对应的质量系数之前，判断质量系数索引与质量系数索引上限和质量系数索引下限的大小关系，

69、若质量系数索引处于质量系数索引上限和质量系数索引下限之间，则在本步骤中将质量系数索引保持不变，

70、若质量系数索引小于质量系数索引下限，则将质量系数索引更新为质量系数索引下限，

71、若质量系数索引大于质量系数索引上限，则将质量系数索引更新为质量系数索引上限。

72、优选地，

73、预判的中间usb传输数据量根据当前usb通道传输速率与视频帧率的比值确定；

74、预判的最大usb传输数据量根据预判的中间usb传输数据量与usb速率偏移上限与视频帧率的比值之和确定；

75、预判的最小usb传输数据量根据预判的中间usb传输数据量与usb速率偏移下限与视频帧率的比值之差确定。

76、优选地，

77、若当前usb通道传输速率小于标准目标码率，则将实时目标码率更新为当前usb通道传输速率；

78、若当前usb通道传输速率大于或等于标准目标码率，则将实时目标码率更新为标准目标码率。

79、本发明还提供了一种编码芯片，其特征在于，用于执行任一所述的uvc压缩编码视频传输的码率控制方法，或者包含任一所述uvc压缩编码视频传输的码率控制装置。

80、上述方案中，每一帧图像编码结束后，根据实时编码速率与实时目标码率的大小关系确定是否对质量系数索引作第一次校正；同时，引入了usb传输速率的监控功能，通过将当前usb通道传输速率与标准目标码率进行比较，判断是否更新实时目标码率，并根据所述速率差与质量系数校正门限因子的大小关系、usb速率连续不够帧数与连续不够帧数阈值的大小关系、以及当前帧编码数据量与预判的usb传输数据量区间的关系，确定是否对质量系数索引作第二次校正，根据最终得到的质量系数索引检索到对应的质量系数用于下一帧编码，使得压缩数据量尽可能地与usb传输带宽相匹配，从而保证在较差工况下usb传输的稳定性。与传统的方案对比，本方案可以更加有效的实现码率控制，在压缩后图像质量、usb传输带宽、码流速率之间取得了较好的平衡。

81、本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。