[发明专利]一种基于线性模型的可伸缩性视频编码中的码率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于线性模型的可伸缩性视频编码中的码率控制方法。

背景技术

伴随着互联网和无线网络技术的日益发展，数字视频技术的应用随处可 见。随着第三代移动通信技术(3G)的普及以及国内3G牌照的发放，高效的视频 编码技术变得越来越重要。在智能手机，掌上电脑等手持智能设备大量应用的 今天，面临不同的屏幕尺寸，处理能力和网络带宽，要求视频传输服务能够提 供可应用于不同应用终端的码流。可是现今主流的视频压缩编码标准 H.264/AVC并不能满足要求。为了满足应用需求，联合视频工作组(JVT)和 ITU-T的视频编码专家组(VCEG)联合提出了可伸缩性视频编码(Scalable Video Coding)。它是一种多层编码技术，提供了包括空间，时间和质量在内的三种 可伸缩性。空间可伸缩性(Spatial Scalability)是为了满足视频应用终端不 同的屏幕尺寸而提供含不同图像分辨率的码流，时间可伸缩性(Temporal Scalability)提供含不同帧率的码流从而获得不同的视频流畅程度，质量可伸 缩性(Quality Scalability)提供具有不同图像精细程度的码流，从而获得不 同的图像质量。通过三种可伸缩性的组合，就可以得到能满足多种不同情况的 可伸缩性要求，较好的解决的现今新的视频服务要求。因此，可伸缩性视频编 码得到了越来越多的关注。

在实时的视频传输中，码率控制至关重要。它使编码后的比特率在适应所 给的网络带宽的情况下能获得可重构出较好图像质量的码流。可是目前对于可 伸缩性视频编码中的码率控制的研究仍然很少。对于基于线性模型的可伸缩性 视频编码中的码率控制方法，也称为ρ域(ρ-domain)的码率控制方法，其中 ρ为图像量化后的零系数(zero coefficients)所占的比例。ρ的大小跟熵编 码后的码流大小直接相关。ρ域模型利用ρ-rate的关系从所给的码率得到目 标ρ，再利用ρ-QP的关系选择所需的QP，从而达到码率控制的目的。可是目 前该方法在码率的精确匹配及所得码流的PSNR增益方面仍然需要提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有更好的码率控制效果的基于线 性模型的可伸缩性视频编码的码率控制方法。

本发明的发明构思是：每帧图像进行编码所得出的码率跟初始分配的码率 存在偏差，为了使最终所得的码率跟目标码率更加精确的匹配，需实时地对每 一图像事先分配好的初始码率进行调整。影响对待编码图像分配的初始码率进 行调整的因素有三：一是与需调整的图像相邻的已编码图像组中与需调整的图 像位置相同的已编码图像所产生的相对码率误差，二是需调整的图像所在编码 分层所产生的相对码率误差的总和，三是需调整的图像所在编码分层所产生的 相对码率误差的变化趋势，根据以上三方面的反馈对需调整的图像初始分配的 码率进行调整，使得该码率控制方法在码率方面更加的精确匹配，提高了码率 控制的效果。

可伸缩性视频编码中引入了可分级的B帧(Hierarchical B)结构，如图5所 示，它是一个金字塔结构，最底层为最高频B帧，从低到高，频率依次降低， 其对整个编码性能的贡献也越来越大，金字塔的顶端为帧内编码的I帧或帧间 前向预测编码的P帧。因此，我们对码率的分配方法进行了改进，充分利用可 伸缩性视频编码采用多分层且分层中的各图像帧对编码性能贡献是不同的特 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系因子相结合的码 率分配策略，使得利用本发明的方法所得码流在PSNR方面有明显的增益，提高 了码率控制的效果。

本发明解决其技术问题所采取的技术解决方案是：该基于线性模型的可 伸缩性视频编码中的码率控制方法，包括以下步骤：(1)对可伸缩性视频编码 的各分层中的图像组分配码率；(2)对步骤(1)所述的图像组中的每帧图像 分配初始码率；(3)对每帧图像分配的初始码率进行调整；(4)用线性模型 的方法得出所述每帧图像的编码所需的量化参数；(5)用所得的量化参数对 所述每帧图像进行编码，其中，步骤(3)中对每帧图像分配的初始码率进行调整 的方法为：

(a)首先在与需调整的图像相邻的已编码图像组中找到与需调整的图像位 置相同的已编码图像，通过下式得到该已编码图像的相对码率误差E