一种新的H.264帧层码率控制算法

本文提出一种新型的基于H.264的帧层码率控制算法。综合考虑码率、视频序列空间复杂度和缓冲区状态,提出一种新型的I帧R-Q(码率-量化参数)模型。基于前一个GOP(帧组)的码率产生情况,调整I帧的时间复杂度,实现了I帧量化参数的自适应调整。根据HOD(差图像直方图)和P帧相对位置进行P帧的比特分配修正。仿真结果证明,所提算法相较于G012模型,可以有效提高重建视频的PSNR(峰值信噪比),降低PSNR波动,并大幅减少跳帧情况的发生。     

一种新型的H.264码率控制初始化方法

良好的码率控制对视频信号的编码与传输有重要的影响;基于待编码帧的复杂度和缓冲区状态,提出了一种新型的H.264码率控制初始化方法;第一个I帧和P帧首先进行预编码,以修正第一个I帧的比特分配;根据I帧的图像复杂度建立新型I帧码率-量化参数(R-Q)模型,根据该模型,第一编码帧的量化参数得以确定;仿真结果证明,该初始化方法可以有效提高重建视频的峰值信噪比(PSNR),对实验所用QCIF序列,平均PSNR提高了0.86dB,同时大幅减少了跳帧情况的发生。     

一种面向H.264/AVC的帧层码率控制算法

分析了H.264/AVC编码后各帧质量波动大的原因，提出基于反馈原理的帧层码率控制算法——RCBF。该算法在保证缓冲区不上溢和下溢的前提下，按照帧复杂度来分配目标比特数，减少因为目标比特数与帧复杂度不一致引起的编码质量波动。同时根据反馈原理，参考前面帧的分配误差调整分配的目标比特数，使帧层码率控制更加准确。实验结果表明，RCBF算法的峰值信噪比PSNR值波动与JM10.2下的码率控制算法JVT-G012相比明显减小，同时平均PSNR值和控制精度也有提高。     

AVS实时编码的VBR码率控制

针对AVS实时编码应用,提出一种基于帧层的一次编码VBR码率控制算法。利用GOP层复杂度预测来动态分配码率,在GOP内的帧采用CBR策略,结合AVS编码RDO的特点,采用准确且计算简单的率失真模型计算量化参数。实验结果表明,与AVS现用的码率控制方法JVT-H017相比,该方法码率控制准确,算法复杂度低,平均亮度PSNR提高了约0-2dB,亮度PSNR样本方差约为JVT-H017方法的40％,表明视频质量的平缓性也得到较大改善。     

一种简单有效的帧层码率控制策略

H.264/AVC码率控制算法对运动剧烈及存在场景切换的视频序列存在着码率控制不够精确,视频图像PSNR值波动较大的问题.本文提出了一种简单有效的帧层码率控制算法,通过改变传统的目标缓冲级别设置平滑PSNR值波动,并充分利用已编码帧信息对当前帧计算出的量化参数进行调整,有效控制码率.实验结果表明:与H.264/AVC原算法相比,本文算法在精确控制码率的同时平均PSNR值也有一定的提高.     

基于起始量化参数预测的码率控制优化算法

为了提高H.264/AVC中码率控制算法起始量化参数预测的准确性,提出了一种起始量化参数的预测算法.通过分析视频图像编码前的参数信息和Ⅰ帧复杂度的特征量,提出了初始量化参数(QPo)预测模型,并根据前一帧组的实际码率和量化参数对当前帧组(GOP)量化参数的影响,提出了一种新的帧组起始量化参数(QPst)预测模型,然后用提出模型对现有算法进行改进.实验结果表明,该算法能更为准确的预测起始量化参数,在低比特率情况下,对于视频图像的码率控制精度和率失真优化效果较H.264/AVC参考软件中所使用的JVT-G012码率控制算法有所提高,而且可以获得较高的平均峰值信噪比(PSNR)和稳定的重建图像质量.     

一种线性视频编码码率控制方法

利用ρ域的线性码率模型,提出了一种高效的线性视频编码码率控制方法.该方法包括改进的帧级比特分配和宏块级码率控制两部分,并首先介绍了ρ域的线性码率模型;然后在图象层根据线性码率模型对帧的编码复杂度进行预测,并根据复杂度进行准确的帧级比特分配;在宏块级,则根据宏块特性,提出自适应的ρ域量化级选取算法,以用其准确控制比特数;最后提出完整的线性码率控制算法.实验证明,用该方法码率控制得非常准确,并可以将码率误差控制在2%以内,而且图象质量比TM5有了明显提高,在相同的目标码率下,其恢复图象的PSNR平均提高0.8～1.7dB.     

场景自适应码率控制算法研究

H.264建议的码率控制算法在处理场景切换问题时存在着一定缺陷。为有效解决此问题,本文提出了一种场景自适应的码率控制算法,通过对目标比特数进行动态调整来改善切换点及后续帧的编码质量。实验结果表明,采用改进算法后测试序列的平均PSNR有明显增益。     

场景自适应码率控制算法研究

H.264建议的码率控制算法在处理场景切换问题时存在着一定缺陷.为有效解决此问题,本文提出了一种场景自适应的码率控制算法,通过对目标比特数进行动态调整来改善切换点及后续帧的编码质量.实验结果表明,采用改进算法后测试序列的平均PSNR有明显增益.     

基于无线噪声信道的编码端码率控制算法研究

针对分布式视频编码系统的关键帧在无线信道中传输受到噪声污染的情况,提出一种基于无线噪声信道的编码端码率控制算法。首先对解码端边信息携带的无线信道噪声进行了理论和实验分析,建立了边信息中无线信道噪声的分布模型;然后结合相关噪声模型推导出编码端的噪声联合模型,并根据分布式视频编码的率失真理论,提出了在无线信道下WZ帧不同系数带的码率控制算法,同时将新的码率控制算法引入基于无线噪声信道的Wyner-Ziv编码器中。实验表明,与现有的编码端码率控制算法相比,所提出的算法在不同无线信道噪声下可使解码重构视频的PSNR值平均提高约0.1～1.8 dB,且未增加复杂度。     

基于Lagrange优化算法的分层实时码率控制算法

由于H.264提案中的码率控制算法存在迭代过程,不适合在实时传输的场合.针对这个不足提出了一种基于Lagrange优化算法的分层实时码率控制算法.该算法分为两层,即GOP层码率控制和帧层码率控制.实验结果表明,该算法在PSNR(峰值信噪比),实际码率以及各帧之间的Q值方面均优于原有算法.     

一种低码率下的H.264跳帧算法

在低码率情况下采用跳帧技术,可以有效防止缓冲器上溢。但是无选择性的跳帧将导致序列不连贯和停顿等现象,图像质量不能得到保证。针对该问题,提出一种根据图像重要性进行跳帧的算法。根据图像复杂度为重要P帧分配更多码率,并根据图像内容与运动程度来自适应地选择跳帧。为了避免跳帧后的目标数据量过度增大,采用一种新的码率更新机制来保持图像质量的稳定性。实验结果表明,该算法在低码率情况下,可减少跳帧数目,并提高图像质量。     

基于多帧运动估计的帧率提升算法

结合最大后验概率(MAP)估计的准确性和分层块匹配算法的快速性,研究了一种多参考帧运动估计算法,并提出了一种基于多帧运动估计的帧率提升(FRUC)系统方案。实验结果表明,基于该算法的内插帧无论从客观指标(时间复杂度、信噪比PSNR)还是主观质量(视觉效果)均优于现有常用方法,且算法复杂度较低,便于硬件实现。     

利用反向投影的flash场景自适应视频编码算法

针对闪光造成的光照变化会导致视频帧之间巨大的强度差异问题,提出利用反向投影的flash场景自适应视频编码算法;根据直方图差异提取闪光和非闪光帧,相应地为每个帧分配适当的编码类型,并在加权预测(WP)参数集确定中采用运动向量导数,通过反向投影保证flash场景的全局一致性;实验结果显示,提出的算法在Lena、Peppers、Building、Baboon、Nestling 5个视频上的峰值信噪比(PSNR)值分别可高达32.31 dB、34.14 dB、34.76 dB、34.94 dB、35.05 dB,非常接近原始图像的PSNR;相比其他几种加权预测算法,提出的算法在PSNR及计算复杂度方面均获得了更加优越的编码性能。     

基于运动矢量细化的帧率上变换与HEVC结合的视频压缩算法

将帧率变换技术与新型视频压缩编码标准HEVC相结合有利于提升视频的压缩效率。针对直接利用HEVC码流信息中的低帧率视频的运动矢量进行帧率上变换时效果不理想的问题,文中提出了一种基于运动矢量细化的帧率上变换与HEVC结合的视频压缩算法。首先,在编码端对原始视频进行抽帧,降低视频帧率;其次,对低帧率视频进行HEVC编解码;然后,在解码端与从HEVC码流中提取出的运动矢量相结合,利用前向-后向联合运动估计对其进行进一步的细化,使细化后的运动矢量更加接近于对象的真实运动;最后,利用基于运动补偿的帧率上变换技术将视频序列恢复至原始帧率。实验结果表明,与HEVC标准相比,所提算法在同等视频质量下可节省一定的码率。同时,与其他算法相比,在节省码率相同的情况下,所提算法重建视频的PSNR值平均可提升0.5 dB。     

A novel H.264 rate control algorithm with consideration of visual attention

In video coding, a well-designed rate control scheme should be concerned with both the objective and subjective quality. However, the existing H.264 rate control algorithms mainly aim at improving the objective quality without considering the human visual system. In this paper, we propose a novel rate control algorithm that takes into account visual attention. In a group of pictures, bits allocated to each frame are related to the local motion attention in it, and more bits are allocated to the frames with strong local motion attention. Similarly, in each frame, more bits are assigned to visually significant macroblocks (MBs), and fewer to visually insignificant MBs. Experiment results show that the proposed algorithm improves the coding quality in frames with strong local motion, and reduces PSNR fluctuation across frames by up to 22.15%. In addition, PSNR in visually important regions is increased by up to 1.45 dB as compared to the standard H.264 rate control scheme that improves the subjective quality. Increased computation complexity of the proposed algorithm is less than 4%, which is negligible.     

低延时无线视频传输中的H.264码率控制算法

针对基于ARQ机制下的低延时无线视频传输,提出了一种有效的信道信源联合码率控制方案。该方案首先利用Markov模型作为无线信道模型来预测估计信道的状态和带宽,并以基于Cauchy分布的率失真模型作为信源模型;然后在帧层设计了一种基于PID控制器的缓存控制算法,即根据预测信道带宽和缓存器状态来分配每帧目标比特数,以提高缓存的控制能力;对于宏块层则在监控缓存器状态的同时,利用基于Cauchy分布的率失真模型,最后通过Lagrange方法来优化分配目标比特数。实验结果证明,该算法不仅能显著提高平均峰值信噪比,并能大幅减少跳帧数目。     

抗共谋攻击的同步运动补偿扩频隐写视频水印

针对视频水印无法抵抗帧间共谋而导致版权问题,提出一种同步运动补偿和扩频隐写相结合的视频水印来抵抗共谋攻击。首先构建共谋模型、模拟攻击原理和分析噪声来源确定两类共谋场景的混合抵抗策略及评判要求;其次分别利用同步运动补偿和扩频隐写应对两类共谋攻击;最后通过测试验证混合抵抗策略满足抗共谋攻击的评判要求,确保共谋者无法利用数据冗余获取有效的共谋规则并实施攻击。结果证明：均值矢量补偿从算法时效性和运动一致性角度较对比方法亚像素精度运动补偿和可变分块运动补偿更适用于第一类共谋场景;对第二类共谋场景施加帧平均、帧切除,首末帧峰值信噪比（PSNR）平均降幅20.91%,帧重构、帧裁剪PSNR极值间平均波幅2.76%,明显优于对比方法平均降幅的41.76%和28.54%、平均波幅的13.91%和7.72%。综上所述,该方法满足共谋攻击的评判要求,起到抵抗帧间共谋攻击的效果。