[发明专利]一种基于H264视频编码标准的宏块层码率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种基于H264视频编码标准的宏块层码率控制方法。

背景技术

在视频通信中，压缩编码后的信息流常常需要在带宽不衡定的网络上传输。为了使编码后的视频流很好地适应带宽，尤其是适应低带宽信道或时变的无线信道并充分利用有限的网络资源，码率控制成为了视频通信系统中一个必不可少的环节。码率控制的主要任务是采集缓冲区状态和图像活动性等信息，来给每幅图像分配一定的比特数，使得输出码率能控制在给定的标准上，并使图像失真最小。

在基于H264/AVC视频编码标准的的码率控制方法中，由于同时在码率控制和率失真优化环节使用了量化参数，导致了“蛋鸡悖论”，即对当前帧的宏块进行率失真优化时，需要先通过当前帧或当前宏块的MAD决定每个宏块的量化参数，而当前帧或宏块的MAD仅在率失真优化后才能得到。为了解决“蛋鸡悖论”问题，很多学者做了大量的研究，文献[Shin I H,Lee Y L,Park H W.Rate control using linear rate-ρ model for H264[J].Signal Process Image Com-munication,2004,19:341-352.]在ρ域模型的基础上作了改进，应用在H264的码率控制中，文献[Ma Siwei,Gao Wen,Lu Yan.Rate-distortion analysis for H264/AVC video coding and its application to rate control[J].IEEE Trans on Circuit Syst for Video Technol,2005,15(12):1533-1544.]提出了码率与量化步长与量化步长间的关系模型及相应的码率控制方法，文献[Ma S.W,Gao W,Wu F and Lu Y.Rate control for JVT video coding scheme with HRD considerations.Proceeding of IEEE International Conference on Image and Processing,2003,vol.3,pp:793-796.]将HRD一致性约束、平均绝对误差比综合考虑，提出了一种新的码率控制方法。Li Zhengguo提出的JVTG012方法利用线性MAD模型来预测当前基本单元的MAD值,这一方法可以获得比较好的编码效果,引起了广泛的关注[Li Zhengguo,Gao Wen,Pan Feng,et al.Adaptive rate control for H264[J].Journal of Visual Communication and Image Representation,2006,17(2):376-406.]。JVTG012方法虽然较好地解决了蛋鸡悖论问题,然而仍然存在很多问题。比如方法中没有明确的讨论帧内的码率-量化（R-Q）模型，因此文献[X.Jing,L.P.Chau,and W.-C Siu,Frame complexity-based rate-quantization model for H264/AVC intraframe rate control,IEEE Signal Processing Letters,vol.15,pp.373-376,2008.]提出了一种自适应的帧内R-Q模型，这种方法通过考虑基于灰度的帧复杂度，自适应的更新模型参数，来更精确地选择帧内编码帧的量化参数。又比如在基于传统变换的视频编码系统中彩色视频信号的率失真（R-D）参数分别为亮度和色度分量模型化，所以文献[Z.Z.Chen and K.N.Ngan，“Towards rate-distortion tradeoff in real-time color video coding”,IEEE Trans.Circuits Syst.Video Technol.,2007，vol.17,no.2,pp.158-167]提出为彩色视频编码建立独立的R-D模型。