[发明专利]一种基于λ域码率控制的帧级比特分配方法

摘要

本发明属于视频编解码技术领域，涉及一种基于λ域码率控制的帧级比特分配方法。本发明的方法主要包括固定比特分配、自适应比特分配的目标比特分配和量化参数确定，针对图像组(GOP)大小等于16的情况，首先在GOP内部按照固定的权重给各时间层的图像进行比特分配，相同时间层的权重相同，利用最小二乘拟合的方法得到各层图像的权重，然后进行自适应比特分配，自适应比特分配首先要确定GOP内部各层图像λ的比值，然后根据R‑λ关系可以确定各层图形比特的比例，最后根据GOP的总比特算出各层图像的比特。本发明提高了率失真性能，获得了更高的码率精度控制。

主权项

1.一种基于λ域码率控制的帧级比特分配方法，其特征在于，包括：固定比特分配：在GOP内部按照固定的权重给各时间层的图像进行比特分配，相同时间层的权重相同，在关闭率控的情况下，统计各层图像所用的比特，然后利用最小二乘拟合的方法得到各层图像的权重；具体为：针对GOP＝16，将GOP分为5个层级，通过最小二乘拟合得到的各层图像权重分别为：第0层的目标比特权重分配为‑6.1881*bpp+20.1621；第1层的目标比特权重分配为‑1.2444*bpp+9.8130；第2层的目标比特权重分配为‑0.3777*bpp+4.2985；第3层的目标比特权重分配为‑0.0041*bpp+2.2452；第4层的目标比特权重分配为1；在一个GOP中，第0层代表图像组中第16帧，第1层代表图像组中第8帧，第2层代表图像组中第4帧和第12帧，第3层代表图像组中第2帧、第6帧、第10帧和第14帧，第4层代表图像组中所有的奇数帧；bpp＝R/(F_r*w*h)，R为码率控制的目标码率，F_r为所编码视频序列的帧率，w和h分别为图像的宽和高；自适应比特分配：对一个视频序列，采用上述固定比特分配方法对第一个GOP进行比特分配后，从第二个GOP开始，剩下的GOP采用自适应比特分配，即根据上一个GOP中最后一帧的λ值，获取下一个GOP中各帧的λ比值，从第二个GOP开始，每一帧的λ值计算方法为：第16帧的λ的比值为1；第8帧的λ的比值为6*0.1*log2(Lastlambda/14.4771)+1；第4帧和12帧的λ的比值为6*0.2*log2(Lastlambda/9.1200)+2；第2、6、10、14帧的λ的比值为6*0.252*log2(Lastlambda/7.2385)+2.5198；第1、3、5、7、9、11、13、15帧的λ的比值为6*0.3968*log2(Lastlambda/3.6193)+3.1748，Lastlambda指前一个GOP最后一个图片的λ值；确定GOP内部各层图像λ的比值后，根据R‑λ关系确定各层图形比特的比例，最后根据GOP的总比特算出各层图像的比特；λ值是根据编码单元的目标比特数计算：λ＝α*bpp^β其中，α和β分别为与当前图像处于相同层且距离最近的图像编码完后α和β的更新值，α的初始值为3.2003，β的初始值为‑1.3670；计算当前图像的量化参数QP：QP＝4.2005*log(λ)+13.7122量化参数确定后，即可对当前图像进行编码，当前图像编码完成后可得实际编码比特数参数bpp′，在自适应比特分配过程中，利用当前图像编码后获得的参数bpp′对参数α，β进行更新：α_new＝α_old+δ_α*(lnλ_old‑lnλ′)*α_oldα_new＝α_old+δ_α*(lnλ_old‑lnλ′)*α_old其中，λ′是实际编码比特数对应的拉格朗日因子，α_old，β_old，λ_old为当前图像确定量化参数时使用的α，β和λ值，α_new，β_new为更新后用于下一图像确定量化参数的值，δ_α和δ_β分别设置为0.1和0.5。