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可伸缩性视频编码中的码率控制算法研究

邓兵  
【摘要】: 目前可伸缩性视频编码在研究及相关国际标准的制定方面都引起了广泛关注,它为当今新的视频服务要求提供了解决方案。本文从可伸缩性视频编码的应用出发,对可伸缩性视频编码中的码率控制算法进行了研究与分析。 首先,介绍了的可伸缩性视频编码中实现时域,空间和质量可伸缩的关键技术以及层叠QP分配机制。研究与分析了可伸缩性视频编码的参考软件JSVM中运用的码率控制算法,为后续的研究奠定了基础。 接着,提出了一种基于ρ域模型的可伸缩性视频编码的码率控制算法。可伸缩性视频编码中引入了分级的B帧预测结构,它是一个金字塔结构。因此,我们对码率的分配方法进行了改进,充分利用可伸缩性视频编码中各类型帧对整体编码性能贡献不同的特性,采用了基于编码图像自身复杂度及其在图像组中的权重因子相结合的码率分配策略。同时,应用PID控制器,对初始分配的码率进行调整。该码率控制算方法在码率的精确匹配及解码图像的PSNR值两方面都优于JSVM中的码率控制方法FixedQP。 然后,提出了一种基于柯西分布的可伸缩性视频编码的码率控制算法。相较于拉普拉斯分布模型,图像经DCT变换后交流系数的分布更加符合柯西分布。根据仿真结果,在可伸缩性视频编码的码率控制中应用了分级的率失真模型,即对编码中的I帧和P帧分别建立基于柯西分布的率失真模型,对各时域增强层的B帧则建立线性的率失真模型。这种分级的率失真模型在一定程度上实现了码率控制性能和算法复杂度的折中。该码率控制算法相较于JSVM中的码率控制算法在码率的精确匹配及解码图像的PSNR值两方面都有更好的表现。


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