收藏本站
《电子科技大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

码率控制模型及算法研究

周益民  
【摘要】: 高速增长的视频图像通信需求促进了视频图像压缩技术的持续发展。为了在相对有限的传输比特率下获得最佳的视觉质量,严格保证编码输出比特流满足带宽和虚拟解码缓冲区的限制,码率控制成为视频图像压缩技术中重要的一部分。由于H.264/AVC标准在编码模式选择中采用了率失真优化,使得其码率控制比MPEG-2,MPEG-4等视频图像压缩标准中的码率控制更为复杂。如何建立精确的率失真模型,怎样有效地控制虚拟缓冲区,同时降低码率控制算法的计算复杂度以及获得更好的解码视觉质量成为这一领域的研究热点。 本文系统地分析了传统视频图像压缩标准中的码率控制算法基本理论和工作原理,并着重讨论了H.264/AVC的三个重要码率控制算法提案。在总结和借鉴经典码率控制算法的基础上,深入细致地讨论了码率控制相关模型,提出了新的模型和方法。并基于新模型提出了一种增量式码率控制算法。大量且广泛的实验测试数据表明,新的码率控制算法能够有效地控制虚拟缓冲区,精确地达到目标输出比特率,明显地减少了不期望的跳帧,在提高视觉质量的同时也保持了视觉质量的平滑稳定。全文的主要的创新和研究成果包括: 1.在通用率失真模型的基础上分析了比特率,图像编码复杂度和量化参数之间的关系。根据理论推导和实验数据拟合提出了一种新的指数型率失真模型。实验表明新模型能够非常准确地描述H.264/AVC中的率失真关系。由于指数函数在求一阶微分的时候表现出良好的特性,因此在增量式量化参数的计算方面具有优势。 2.提出了一种新的I-帧线性复杂度计算方法和一种新的P-帧抽象复杂度预测方法。利用图像梯度和灰度直方图统计信息建立了I-帧图像线性复杂度计算方法。依赖指数型率失真模型,通过已编码帧的抽象复杂度统计,采用调和平均数预测当前P-帧的图像复杂度。实验表明,两种新方法简单有效准确,并且具有较高的比特预测精度。 3.分析和探讨了失真和量化参数的关系,提出了一种新的指数型PSNR-QP模型并给出了模型分析,为获得平滑视觉质量的B-帧码率控制提供了理论依据。 4.结合指数型率失真模型和新的图像复杂度计算和估计方法,提出了一种新的增量式码率控制算法。新算法在比特分配上提出了权重比例I-帧比特分配方案和PID(比例+积分+微分)缓冲区反馈增量式P-帧比特分配方案。码率控制包含GOP级,帧级和宏块级三级的增量式量化参数计算方法,同时也包含平滑视觉质量的B-帧量化参数计算方法。 5.基于H.264/AVC的联合编码模型软件平台JM13.2,编码实现了本文提出的增量式码率控制算法。公平地对比测试了新算法和H.264/AVC标准下最新码率控制算法JVT-W042,给出了大量的视频图像压缩编码测试结果。测试涵盖了全P帧,周期性I帧,宏块级和B帧四种编码结构下常见的比特传输率,结果表明新算法工作性能良好,与JVT-W042相比,在四种编码结构下获得了不同程度的视觉质量增益。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN919.81

免费申请
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任江涛;元辉;常义林;任光亮;;视频编码线性码率控制模型[J];电讯技术;2010年10期
2 柳伟;陈旭;梁永生;张基宏;;基于贪婪算法的MGS编码优化方法[J];计算机工程;2011年15期
3 张琦,张一,丁莉;MPEG-4压缩标准的码率控制[J];北京广播学院学报(自然科学版);2003年01期
4 沈兰荪,田栋;无线视频传输技术的发展[J];电子技术应用;2001年01期
5 马思伟,高文,袁禄军,吕岩;一种面向H.264/AVC的码率控制算法[J];电子学报;2004年12期
6 贾志科,崔慧娟,唐昆,冯重熙;H.263活动图像编码器码率控制研究[J];通信学报;1999年07期
7 周璇,谭径微,余松煜;一种适用于H.263的码率控制策略[J];计算机与网络;1999年07期
8 邓航,申崇江,余松煜;基于视觉特性的H.263码率控制策略[J];上海交通大学学报;2000年07期
9 田栋,段占云,沈兰荪;支持ROI优先编码策略的码率控制方案[J];通信学报;2001年06期
10 张鹏,庄奕琪;H.263视频编码的码率控制算法及硬件实现[J];现代电子技术;2004年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑从卓;李均利;陈刚;孙尧丰;满家巨;;一种针对AVS实时编码的VBR码率控制方法[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
2 龚道香;周骏华;石旭刚;;H.264码率控制中mad预测的一种改进算法[A];浙江省电子学会2006年学术年会论文集[C];2006年
3 王小莉;徐祗慧;韩玉兵;;基于ρ域的H.264码率控制研究与改进[A];第18届全国多媒体学术会议(NCMT2009)、第5届全国人机交互学术会议(CHCI2009)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2009)论文集[C];2009年
4 李子印;朱善安;;一种基于率失真理论的实时码率控制算法[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
5 胡超;;基于JM86码率控制算法研究[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(下)[C];2009年
6 朱向军;朱善安;;结合运动物体自动提取的ROI视频编码[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
7 阮若林;;一种基于MAD加权模型的H.264/AVC码率控制算法[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(二)[C];2008年
8 刘君;蔡灿辉;;场景切换时的码率控制研究[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
9 李恒友;李建华;顾丹丹;;一种基于复杂度改进的帧级码率控制算法[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
10 黄炎水;孙季丰;王嘉辉;;基于改进的比特分配模型的MPEG-4码率控制新方案[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 湖北 肖红梅;打造高画质的Mini DVD[N];电脑报;2003年
2 ;威速领跑国内网络视频会议市场[N];人民邮电;2004年
3 郭翔;MPEG-4正传[N];计算机世界;2003年
4 本报记者 冯健;高清视频监控:市场启动 已成厂商推广重点[N];中国电子报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周益民;码率控制模型及算法研究[D];电子科技大学;2009年
2 崔子冠;基于率失真模型的H.264码率控制技术研究[D];南京邮电大学;2012年
3 严涛;多视点视频编码及码率控制的研究[D];上海大学;2010年
4 王涛;视频编解码器设计与实现关键问题研究[D];上海交通大学;2008年
5 裴智勇;无线低码率视频率失真模型及优化[D];北京邮电大学;2012年
6 陈国斌;视频编码中质量、复杂度和码率控制[D];浙江大学;2003年
7 常侃;H.264的关键技术研究[D];北京邮电大学;2010年
8 董彧焘;H.264/AVC编码优化算法研究[D];上海交通大学;2008年
9 郭映;视频编码及转换编码码率控制算法的研究[D];天津大学;2005年
10 张江山;基于变换的视频编码与率失真分析[D];华中科技大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王妙辉;基于H.264/AVC的码率控制新技术[D];复旦大学;2010年
2 阙程晟;面向H.264视频编码的码率控制策略[D];浙江大学;2006年
3 高凡青;基于无线的H.264码率控制与错误掩盖技术研究[D];电子科技大学;2010年
4 崔文杰;IP可视电话的视频编码及码率控制的研究[D];浙江大学;2004年
5 王喻梅;分层B帧码率控制技术[D];西安电子科技大学;2010年
6 王海玲;视频编码码率控制策略的研究[D];郑州大学;2004年
7 朱柳;针对人脸区域的码率控制技术研究[D];西南交通大学;2010年
8 熊婕;面向多视点视频编码的比特分配与码率控制技术[D];南京邮电大学;2011年
9 张翔;低延时H.264码率控制算法研究[D];武汉大学;2005年
10 孙哲;基于MPEG-4的运动估计和码率控制技术的研究[D];电子科技大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026