基于压缩域的视频码率控制算法研究
Research on Video Rate Control Algorithm Base on Compressed Domain
随着视频产品进入到各行各业中,人们对多媒体信息质量要求也在不断的提高,在此情形下,视频的编码及传输技术也取得了巨大的发展.在MPEG-4标准中的第十部分中的H.264视频编码标准,编码效率与已往的视频编码标准相比,在压缩率、视频质量和网络传输性能方面均取得显著的提高,因此H.264也正逐步取代其他的标准成为最新、最主流的视频编码标准.码率控制技术是视频编码中的关键技术之一,它通过调节编码模式、改变量化参数大小等方式来调整输出码率,这样可以保证编码输出比特的合理分配,从而尽可能获得更高的图像重构质量.因此对视频编码码率控制技术的研究具有重要的意义.该文对H.264标准中所采用的G012码率控制算法进行研究,并根据其不足之处提出改进方案.G012算法利用线性预测模型得到MAD(Mean Absolute Difference,帧间平均差)来解决"蛋鸡悖论",由于线性预测模型的两个模型系数是根据线性回归的方法得到,并没有充分利用图像的时空相关性,这种预测方法在处理一些视频场景快速变化的视频序列时,容易造成极大的预测误差,从而导致预测模型的失效.为了应对一些快速运动的场景,本文利用当前帧与前一帧相应位置的亮度运动矢量,结合这个矢量来加权预测当前宏块的MAD值;在对P帧的BU(Basic Unit,基本单元)层分配目标比特数的过程中,该算法采用了平均分配的方法.这种分配方案在处理一些帧内图像复杂度较高的图像时,其中图像复杂度较高的BU得到的重建图像质量偏低,而图像复杂度较低的BU得到的重建图像质量偏高,导致了在一帧图像中出现清晰度不均的情况,从而影响了视频的整体质量.针对这个不足,该文结合视频序列的时空相关性,利用前一帧对应位置的PSNR(Peak Signal to Noise Ratio,峰值信噪比)值来粗略表示当前基本单元的图像复杂度,当前编码帧的BU目标位数则根据所估算的复杂度大小来合理分配.将该文的算法结合JM8.6软件进行测试分析,实验结果表明,相比G012码率控制算法,该文所提出的基于图像亮度差加权预测MAD以及基于PSNR分配BU层位数的码率控制算法能够将码率更加精确地控制在目标码率附近,并且能够获得更高的PSNR,尤其是在处理一些快速变化场景的视频序列中,效果更加突出.
- 作者：
- 胡伟刚
- 学位授予单位：
- 武汉工业学院
- 专业名称：
- 机械电子工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 丰洪才
- 中图分类号：
- TN919.81
- 关键词：
- H.264；码率控制；MAD预测；BU层分配
- H.264；rate control；MAD prediction；BU layer allocation
- 基金项目：
- 湖北省教育厅重点科研项目%湖北省自然科学