openh264 场景变化检测算法源码分析

文件位置

  • openh264/codec/processing/scenechangedetection/SceneChangeDetection.cpp
  • openh264/codec/processing/scenechangedetection/SceneChangeDetection.h

代码流程

在这里插入图片描述

  • 说明：
    通过代码流程分析，当METHOD_SCENE_CHANGE_DETECTION_SCREEN场景类型为时候，创建CSceneChangeDetectorScreen子类进行场景变化检测；当METHOD_SCENE_CHANGE_DETECTION_VIDEO场景类型为时，创建CSceneChangeDetectorVideo子类进行场景变化检测。

原理

  • 开关控制参数：（bool）bEnableSceneChangeDetect

CSceneChangeDetectorVideo 类

  1. 功能：通过CSceneChangeDetection类模板调用CSceneChangeDetectorVideo类中方法实现摄像视频场景变化检测功能类
  2. 过程：
  • 第一步：CSceneChangeDetection类中process 函数；
    • 初始化变量、参数设置；
    • 场景变化阈值iSceneChangeThresholdLarge、iSceneChangeThresholdMedium计算；
    • 设置eSceneChangeIdc类型为SIMILAR_SCENE；
    • 调用一个名为m_cDetector的对象的重载运算符()，传入m_sLocalParam作为参数，调用指向CSceneChangeDetectorVideo类中场景变化检测算法；
    • 场景变化判断；
      • 如果，iMotionBlockNum 大于等于iSceneChangeThresholdLarge，则设置eSceneChangeIdc类型为LARGE_CHANGED_SCENE；
      • 否则，iMotionBlockNum 大于等于iSceneChangeThresholdMedium，则设置eSceneChangeIdc类型为MEDIUM_CHANGED_SCENE；
  • 第二步：CSceneChangeDetectorVideo类中operator重载；
    • 双层嵌套 for 循环处理以 8x8 为单位的图像块，即处理每个 8x8 块；
      • 调用m_pfSad函数（指向具体的WelsSampleSad8x8_c函数）计算 iSad 值；
      • 比较 iSad 与HIGH_MOTION_BLOCK_THRESHOLD的大小，将结果累加到iMotionBlockNum中；
      • 指针更新，下一个 8x8 块以及下一行图像；
  1. 原理图：
    在这里插入图片描述
  2. 相关源码：
  • CSceneChangeDetection模板类
template<typename T>
class CSceneChangeDetection : public IStrategy {public:CSceneChangeDetection (EMethods eMethod, int32_t iCpuFlag): m_cDetector (m_sSceneChangeParam, iCpuFlag) {m_eMethod   = eMethod;WelsMemset (&m_sSceneChangeParam, 0, sizeof (m_sSceneChangeParam));}~CSceneChangeDetection() {}EResult Process (int32_t iType, SPixMap* pSrcPixMap, SPixMap* pRefPixMap) {EResult eReturn = RET_INVALIDPARAM;m_sLocalParam.iWidth = pSrcPixMap->sRect.iRectWidth;m_sLocalParam.iHeight = pSrcPixMap->sRect.iRectHeight;m_sLocalParam.iBlock8x8Width = m_sLocalParam.iWidth >> 3;m_sLocalParam.iBlock8x8Height = m_sLocalParam.iHeight >> 3;m_sLocalParam.pRefY = (uint8_t*)pRefPixMap->pPixel[0];m_sLocalParam.pCurY = (uint8_t*)pSrcPixMap->pPixel[0];m_sLocalParam.iRefStride = pRefPixMap->iStride[0];m_sLocalParam.iCurStride = pSrcPixMap->iStride[0];m_sLocalParam.pStaticBlockIdc = m_sSceneChangeParam.pStaticBlockIdc;int32_t iBlock8x8Num = m_sLocalParam.iBlock8x8Width * m_sLocalParam.iBlock8x8Height;int32_t iSceneChangeThresholdLarge = WelsStaticCast (int32_t,m_cDetector.GetSceneChangeMotionRatioLarge() * iBlock8x8Num + 0.5f + PESN);int32_t iSceneChangeThresholdMedium = WelsStaticCast (int32_t,m_cDetector.GetSceneChangeMotionRatioMedium() * iBlock8x8Num + 0.5f + PESN);m_sSceneChangeParam.iMotionBlockNum = 0;m_sSceneChangeParam.iFrameComplexity = 0;m_sSceneChangeParam.eSceneChangeIdc = SIMILAR_SCENE;m_cDetector (m_sLocalParam);if (m_sSceneChangeParam.iMotionBlockNum >= iSceneChangeThresholdLarge) {m_sSceneChangeParam.eSceneChangeIdc = LARGE_CHANGED_SCENE;} else if (m_sSceneChangeParam.iMotionBlockNum >= iSceneChangeThresholdMedium) {m_sSceneChangeParam.eSceneChangeIdc = MEDIUM_CHANGED_SCENE;}eReturn = RET_SUCCESS;return eReturn;}EResult Get (int32_t iType, void* pParam) {if (pParam == NULL) {return RET_INVALIDPARAM;}* (SSceneChangeResult*)pParam = m_sSceneChangeParam;return RET_SUCCESS;}EResult Set (int32_t iType, void* pParam) {if (pParam == NULL) {return RET_INVALIDPARAM;}m_sSceneChangeParam = * (SSceneChangeResult*)pParam;return RET_SUCCESS;}private:SSceneChangeResult m_sSceneChangeParam;SLocalParam m_sLocalParam;T          m_cDetector;
};
  • CSceneChangeDetectorVideo类
class CSceneChangeDetectorVideo {public:CSceneChangeDetectorVideo (SSceneChangeResult& sParam, int32_t iCpuFlag) : m_sParam (sParam) {m_pfSad = WelsSampleSad8x8_c;
#ifdef X86_ASMif (iCpuFlag & WELS_CPU_SSE2) {m_pfSad = WelsSampleSad8x8_sse21;}
#endif
#ifdef HAVE_NEONif (iCpuFlag & WELS_CPU_NEON) {m_pfSad = WelsProcessingSampleSad8x8_neon;}
#endif#ifdef HAVE_NEON_AARCH64if (iCpuFlag & WELS_CPU_NEON) {m_pfSad = WelsProcessingSampleSad8x8_AArch64_neon;}
#endif#ifdef HAVE_MMIif (iCpuFlag & WELS_CPU_MMI) {m_pfSad = WelsSampleSad8x8_mmi;}
#endifm_fSceneChangeMotionRatioLarge = SCENE_CHANGE_MOTION_RATIO_LARGE_VIDEO;m_fSceneChangeMotionRatioMedium = SCENE_CHANGE_MOTION_RATIO_MEDIUM;}virtual ~CSceneChangeDetectorVideo() {}void operator() (SLocalParam& sLocalParam) {int32_t iRefRowStride = 0, iCurRowStride = 0;uint8_t* pRefY = sLocalParam.pRefY;uint8_t* pCurY = sLocalParam.pCurY;uint8_t* pRefTmp = NULL, *pCurTmp = NULL;iRefRowStride  = sLocalParam.iRefStride << 3;iCurRowStride  = sLocalParam.iCurStride << 3;for (int32_t j = 0; j < sLocalParam.iBlock8x8Height; j++) {pRefTmp = pRefY;pCurTmp = pCurY;for (int32_t i = 0; i < sLocalParam.iBlock8x8Width; i++) {int32_t iSad = m_pfSad (pCurTmp, sLocalParam.iCurStride, pRefTmp, sLocalParam.iRefStride);m_sParam.iMotionBlockNum += iSad > HIGH_MOTION_BLOCK_THRESHOLD;pRefTmp += 8;pCurTmp += 8;}pRefY += iRefRowStride;pCurY += iCurRowStride;}}float  GetSceneChangeMotionRatioLarge() const {return m_fSceneChangeMotionRatioLarge;}float  GetSceneChangeMotionRatioMedium() const {return m_fSceneChangeMotionRatioMedium;}protected:SadFuncPtr m_pfSad;SSceneChangeResult& m_sParam;float    m_fSceneChangeMotionRatioLarge;float    m_fSceneChangeMotionRatioMedium;
};
  • WelsSampleSad8x8_c函数
int32_t WelsSampleSad8x8_c (uint8_t* pSample1, int32_t iStride1, uint8_t* pSample2, int32_t iStride2) {int32_t iSadSum = 0;int32_t i = 0;uint8_t* pSrc1 = pSample1;uint8_t* pSrc2 = pSample2;for (i = 0; i < 8; i++) {iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[0] - pSrc2[0]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[1] - pSrc2[1]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[2] - pSrc2[2]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[3] - pSrc2[3]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[4] - pSrc2[4]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[5] - pSrc2[5]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[6] - pSrc2[6]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[7] - pSrc2[7]));pSrc1 += iStride1;pSrc2 += iStride2;}return iSadSum;
}

CSceneChangeDetectorScreen类

  1. 功能：通过CSceneChangeDetection类模板调用CSceneChangeDetectorScreen类中方法实现桌面视频场景变化检测功能类
  2. 过程：
  • 第一步：同CSceneChangeDetectorVideo类中检测过程；
  • 第二步：CSceneChangeDetectorScreen类中operator重载；
    • 获取滚动检测标志bScrollDetectFlag和 mv 坐标iScrollMvX、iScrollMvY；
    • 初始化工作；
    • 双层 for 嵌套循环处理每个 8x8 图像块；
      • 调用m_pfSad函数计算 iSad；
      • 如果 iSad 为 0，则标记当前块为COLLOCATED_STATIC，表明是静止的；
      • 如果滚动检测标志为真，并且滚动向量不为空，当前块的坐标加上滚动向量后仍在图像范围内；
        • 使用滚动向量调整参考块的位置pRefTmpScroll；
        • 再次调用m_pfSad函数，得到iSadScroll值；
        • 如果 iSadScroll 为 0，则标记当前块为COLLOCATED_STATIC，表明是静止的；
        • 否则，
          • 将 iSad 累加到iFrameComplexity；
          • 判断 iSad 与HIGH_MOTION_BLOCK_THRESHOLD的大小关系，将结果累加到iMotionBlockNum；
      • 否则，
        • 将 iSad 累加到iFrameComplexity；
        • 判断 iSad 与HIGH_MOTION_BLOCK_THRESHOLD的大小关系，将结果累加到iMotionBlockNum；
      • 更新图像块位置。
  1. 相关源码：
  • CSceneChangeDetection模板类
template<typename T>
class CSceneChangeDetection : public IStrategy {public:CSceneChangeDetection (EMethods eMethod, int32_t iCpuFlag): m_cDetector (m_sSceneChangeParam, iCpuFlag) {m_eMethod   = eMethod;WelsMemset (&m_sSceneChangeParam, 0, sizeof (m_sSceneChangeParam));}~CSceneChangeDetection() {}EResult Process (int32_t iType, SPixMap* pSrcPixMap, SPixMap* pRefPixMap) {EResult eReturn = RET_INVALIDPARAM;m_sLocalParam.iWidth = pSrcPixMap->sRect.iRectWidth;m_sLocalParam.iHeight = pSrcPixMap->sRect.iRectHeight;m_sLocalParam.iBlock8x8Width = m_sLocalParam.iWidth >> 3;m_sLocalParam.iBlock8x8Height = m_sLocalParam.iHeight >> 3;m_sLocalParam.pRefY = (uint8_t*)pRefPixMap->pPixel[0];m_sLocalParam.pCurY = (uint8_t*)pSrcPixMap->pPixel[0];m_sLocalParam.iRefStride = pRefPixMap->iStride[0];m_sLocalParam.iCurStride = pSrcPixMap->iStride[0];m_sLocalParam.pStaticBlockIdc = m_sSceneChangeParam.pStaticBlockIdc;int32_t iBlock8x8Num = m_sLocalParam.iBlock8x8Width * m_sLocalParam.iBlock8x8Height;int32_t iSceneChangeThresholdLarge = WelsStaticCast (int32_t,m_cDetector.GetSceneChangeMotionRatioLarge() * iBlock8x8Num + 0.5f + PESN);int32_t iSceneChangeThresholdMedium = WelsStaticCast (int32_t,m_cDetector.GetSceneChangeMotionRatioMedium() * iBlock8x8Num + 0.5f + PESN);m_sSceneChangeParam.iMotionBlockNum = 0;m_sSceneChangeParam.iFrameComplexity = 0;m_sSceneChangeParam.eSceneChangeIdc = SIMILAR_SCENE;m_cDetector (m_sLocalParam);if (m_sSceneChangeParam.iMotionBlockNum >= iSceneChangeThresholdLarge) {m_sSceneChangeParam.eSceneChangeIdc = LARGE_CHANGED_SCENE;} else if (m_sSceneChangeParam.iMotionBlockNum >= iSceneChangeThresholdMedium) {m_sSceneChangeParam.eSceneChangeIdc = MEDIUM_CHANGED_SCENE;}eReturn = RET_SUCCESS;return eReturn;}EResult Get (int32_t iType, void* pParam) {if (pParam == NULL) {return RET_INVALIDPARAM;}* (SSceneChangeResult*)pParam = m_sSceneChangeParam;return RET_SUCCESS;}EResult Set (int32_t iType, void* pParam) {if (pParam == NULL) {return RET_INVALIDPARAM;}m_sSceneChangeParam = * (SSceneChangeResult*)pParam;return RET_SUCCESS;}private:SSceneChangeResult m_sSceneChangeParam;SLocalParam m_sLocalParam;T          m_cDetector;
};
  • CSceneChangeDetectorScreen类
class CSceneChangeDetectorScreen : public CSceneChangeDetectorVideo {public:CSceneChangeDetectorScreen (SSceneChangeResult& sParam, int32_t iCpuFlag) : CSceneChangeDetectorVideo (sParam,iCpuFlag) {m_fSceneChangeMotionRatioLarge = SCENE_CHANGE_MOTION_RATIO_LARGE_SCREEN;m_fSceneChangeMotionRatioMedium = SCENE_CHANGE_MOTION_RATIO_MEDIUM;}virtual ~CSceneChangeDetectorScreen() {}void operator() (SLocalParam& sLocalParam) {bool bScrollDetectFlag = m_sParam.sScrollResult.bScrollDetectFlag;int32_t iScrollMvX = m_sParam.sScrollResult.iScrollMvX;int32_t iScrollMvY = m_sParam.sScrollResult.iScrollMvY;int32_t iRefRowStride = 0, iCurRowStride = 0;uint8_t* pRefY = sLocalParam.pRefY;uint8_t* pCurY = sLocalParam.pCurY;uint8_t* pRefTmp = NULL, *pCurTmp = NULL;int32_t iWidth = sLocalParam.iWidth;int32_t iHeight = sLocalParam.iHeight;iRefRowStride  = sLocalParam.iRefStride << 3;iCurRowStride  = sLocalParam.iCurStride << 3;for (int32_t j = 0; j < sLocalParam.iBlock8x8Height; j++) {pRefTmp = pRefY;pCurTmp = pCurY;for (int32_t i = 0; i < sLocalParam.iBlock8x8Width; i++) {int32_t iBlockPointX = i << 3;int32_t iBlockPointY = j << 3;uint8_t uiBlockIdcTmp = NO_STATIC;int32_t iSad = m_pfSad (pCurTmp, sLocalParam.iCurStride, pRefTmp, sLocalParam.iRefStride);if (iSad == 0) {uiBlockIdcTmp = COLLOCATED_STATIC;} else if (bScrollDetectFlag && (!iScrollMvX || !iScrollMvY) && (iBlockPointX + iScrollMvX >= 0)&& (iBlockPointX + iScrollMvX <= iWidth - 8) &&(iBlockPointY + iScrollMvY >= 0) && (iBlockPointY + iScrollMvY <= iHeight - 8)) {uint8_t* pRefTmpScroll = pRefTmp + iScrollMvY * sLocalParam.iRefStride + iScrollMvX;int32_t iSadScroll = m_pfSad (pCurTmp, sLocalParam.iCurStride, pRefTmpScroll, sLocalParam.iRefStride);if (iSadScroll == 0) {uiBlockIdcTmp = SCROLLED_STATIC;} else {m_sParam.iFrameComplexity += iSad;m_sParam.iMotionBlockNum += iSad > HIGH_MOTION_BLOCK_THRESHOLD;}} else {m_sParam.iFrameComplexity += iSad;m_sParam.iMotionBlockNum += iSad > HIGH_MOTION_BLOCK_THRESHOLD;}* (sLocalParam.pStaticBlockIdc) ++ = uiBlockIdcTmp;pRefTmp += 8;pCurTmp += 8;}pRefY += iRefRowStride;pCurY += iCurRowStride;}}
};
  • WelsSampleSad8x8_c函数
int32_t WelsSampleSad8x8_c (uint8_t* pSample1, int32_t iStride1, uint8_t* pSample2, int32_t iStride2) {int32_t iSadSum = 0;int32_t i = 0;uint8_t* pSrc1 = pSample1;uint8_t* pSrc2 = pSample2;for (i = 0; i < 8; i++) {iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[0] - pSrc2[0]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[1] - pSrc2[1]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[2] - pSrc2[2]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[3] - pSrc2[3]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[4] - pSrc2[4]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[5] - pSrc2[5]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[6] - pSrc2[6]));iSadSum += WELS_ABS ((pSrc1[7] - pSrc2[7]));pSrc1 += iStride1;pSrc2 += iStride2;}return iSadSum;
}

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