[发明专利]基于视频内容复杂度自适应的极低延迟高性能视频编码帧内码率控制方法

摘要

本发明针对HEVC视频编码标准提供了基于复杂度自适应的极低延迟高性能帧内码率控制方法。主要包括利用缓冲区调节帧层和LCU行层比特分配。在帧层分配中，通过已编码帧缓冲区数据对当前帧及其LCU行目标比特进行调节；帧层比特分配完毕之后，进行LCU行层的比特分配，并利用了相邻两帧时域复杂度的关联性，使得每一帧的码率控制可以在每帧中的一个LCU行进入编码器后即可开始，大大降低了缓冲区大小。本发明方法使实际码率更符合目标码率，且缓冲区数据量极大的减少，同时输出比特更平稳。实验结果表明，本发明方法与HEVC标准码率控制提案JCTVC‑K0103和JCTVC‑K0257相比，缓冲区数据量减小十分明显，峰值信噪比基本保持不变，同时实际码率与目标码率之间的码率偏差也有所降低。

主权项

1.一种基于视频内容复杂度自适应的极低延迟高性能视频编码帧内码率控制方法，在HEVC编码标准中的码率控制部分做了改进，其主要特征在于包括以下过程步骤：(1)根据配置文件设置的目标码率、帧率得到I帧的帧层目标比特和帧层标准目标比特，并设置缓冲区大小；(2)判断当前编码帧是否为第一个I帧，若为第一个I帧，帧层目标比特为标准目标比特，若不是第一个I帧，帧层目标比特为经过缓冲区状态调整后的标准目标比特，调整方法为：其中，TFra(t)表示每帧的目标比特，BufSIZE表示缓冲区大小，BufFul表示缓冲区滞留数据量，θ为调整系数，TTar表示目标比特，f表示帧率；(3)判断当前编码帧是否为第一个I帧，若为第一个I帧，遍历当前帧的每个LCU，求出其帧内梯度，将每个LCU的帧内梯度累加，得到帧层总梯度，若不为第一个I帧，则利用连续帧之间的复杂度相关性，由前一帧的帧层总梯度预测出当前I帧帧层总梯度；(4)根据当前LCU行的梯度和占当前帧总梯度的比例分配每个LCU行的目标比特，并根据LCU行的尺寸得到每个LCU行的模拟带宽；(5)根据当前LCU的梯度占当前帧中LCU所在的LCU行的总梯度的比例分配每个LCU行的目标比特，并根据LCU行的尺寸得到每个LCU的模拟带宽；(6)进入到对每一帧的CU层进行预编码的函数xCompressCU，对每个LCU进行编码，其编码实际比特与模拟带宽的差值累加到缓冲区，得到已编码帧累加的缓冲区滞留数据，并在下一帧的帧层比特分配时进行反馈调节，得到下一帧的目标比特。