一种新的面向H.264低比特流的码率控制方法

JVT-G012算法存在两个不足：一是当存在快速运动或场景变换时,线性MAD（平均绝对偏差）预测法的效果变得很差;二是H.264存在更多的运动补偿模式,更多的比特用于非纹理数据的编码,而G012算法简单地采用已编码帧的非纹理数据来预测当前帧的非纹理数据,这种方法已不再有效。本文给出了一种基于宏块的差图像直方图法,并根据图像复杂度在编码单元之间合理分配比较率。同时提出了一种时空结合的MAD预测模型和一种更加灵活的非纹理数据的预测方法。实验结果表明,该方法能更加接近目标码率,并获得更高的视觉质量和PSNR。     

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。     

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。     

低比特率视频编码中一种有效的码率分配算法

引入能较好地反映视频图像运动特性的差分帧直方图（HOD）来预分配码率.对于运动较为平稳的序,提出了基于HOD的分段常数码率预分配算法.帧级码率预分配根据视频原始序列HOD的统计特性来决定;对于运动程度变化较大的序列,采用修正后的线性HOD模型来预分配码率.实验结果表明,相对于H.264 JM76中的分配算法,该算法使得R-D性能平均提高0.35/dB,视频主观质量的下降也得到了有效的改善.     

Low-delay rate control for real-time H.264/AVC video coding

This paper presents an efficient rate control scheme for the H.264/AVC video coding in low-delay environments. In our scheme, we propose an enhancement to the buffer-status based H.264/AVC bit allocation method. The enhancement is by using a PSNR-based frame complexity estimation to improve the existing mean absolute difference based (MAD-based) complexity measure. Bit allocation to each frame is not just computed by encoder buffer status but also adjusted by a combined frame complexity measure. To prevent the buffer from undesirable overflow or underflow under small buffer size constraint in low delay environment,the computed quantization parameter (QP) for the current MB is adjusted based on actual encoding results at that point. We also propose to compare the bits produced by each mode with the average target bits per MB to dynamically modify Lagrange multiplier (/spl lambda//sub MODE/) for mode decision. The objective of QP and /spl lambda//sub MODE/ adjustment is to produce bits as close to the frame target as possible, which is especially important for low delay applications. Simulation results show that the H.264 coder, using our proposed scheme, obtains significant improvement for the mismatch ratio of target bits and actual bits in all testing cases, achieves a visual quality improvement of about 0.6 dB on the average, performs better for buffer overflow and underflow,and achieves a similar or smaller PSNR deviation.     

基于H.264的新型I帧码率控制算法

针对H.264视频编码标准,在综合考虑码率、缓冲区状态和视频序列复杂度的基础上,提出一种新型的I帧码率控制算法。使用边缘信息,建立幂函数形式和指数函数形式的2种R-Q模型。基于前4个待编码帧的预编码,估计首个I帧的时间复杂度,第1个I帧的比特分配得到修正。仿真结果证明,该码率控制算法可以有效提高重建视频的峰值信噪比(PSNR),降低PSNR波动,并大幅减少跳帧情况的发生。     

H.264/SVC比特自适应分配的等级B帧码率控制算法

为减少码率控制中实际输出码率与目标码率之间的误差,改善视频序列编码尾部质量下降的缺陷,同时针对可伸缩视频编码中码率控制算法的不足,提出一种自适应比特分配的码率控制算法。算法基于对根据相邻图像帧之间的相关性以及对恒定质量的考虑,在图像组(GOP)之间平均分配目标比特,而在GOP内部则根据编码复杂度自适应分配目标比特,同时适当调整初始量化参数(QP),再根据目标比特分别计算P帧、B帧的QP。对不同的视频序列进行了实验测试,其结果验证了算法的准确性和有效性。     

一种基于小波分析的多分辨运动补偿视频编码器的设计

为了在甚低比特率下实现对数字视频的有效压缩和编码,提出了一种混合的多分辨运动补偿零树视频编码方案。在该编码方案中,运动矢量的获取采用了可变块大小的多分辨运动估计算法,运动估算在小波域中进行。编码器的核心部分是同基于内容的自适应量化方法相结合的预测误差帧的小波零树编码,它产生了一种具有嵌入特征的比特流,从而为精确的速率控制和基于内容的位流调节提供了可能。基于上述编码方案的实验表明:在甚低比特率下,所提出的编码方案在峰值信噪比和恢复视频的主观质量方面都具有较好的性能。     

基于可伸缩视频编码Hierarchical-B结构的恒定质量控制

针对H.264视频编码标准可伸缩扩展部分采用Hierarchical-B结构实现了时域上的可分级特性.同时与传统的IPPP或者IBP编码结构相比,在编码增益上也有较大的提高。但其特殊的预测结构会造成图像质量的抖动,在有快速运动和场景切换时此现象尤甚。提出了一种简单的基于PSNR和MAD的恒定质量控制算法,通过在帧级选择合适的量化参数来限制图像质量的波动范围。该算法在JVT规定的标准基础上进行了仿真,实验结果表明,PSNR的方差大幅减小,并基本接近目标PSNR。     

改进的宏块层视频码率控制方法

提出了一种新的宏块层码率控制方法,根据宏块运动剧烈程度,分配不同的量化步长,以便给图像复杂区分配更多的比特。并采用优化的编码顺序,有效地避免了传统编码顺序造成的质量下降问题。仿真结果表明,该方法能减少跳帧数,同时平均峰值信噪比也有所提高。     

基于Cauchy分布的H.264/AVC码率控制优化算法

由于通信信道带宽有限,有必要对视频编码的输出码率进行控制。通过引入能量均方误差(EMSE),进行视频序列统计分析,建立了一种简单的线性图像失真模型,并基于编码器中量化系数的概率分布特性,提出了改进的Cauchy分布码率模型,然后利用Lagrangian方法实现了率失真优化的位分配。实验结果表明,与H.264参考软件所采用的JVT-G012算法相比,该算法提高了码率控制精度和峰值信噪比,从而改善了解码图像的质量。     

Rate control algorithm based on intra-picture complexity for H.264/AVC

An efficient rate control algorithm based on the content-adaptive initial quantisation parameter (QP) setting scheme and the peak signal-to-noise ratio (PSNR) variation-limited bit-allocation strategy for lowcomplexity mobile applications is presented. This algorithm can efficiently measure the residual complexity of intra-pictures without performing the computation-intensive intra-prediction and mode decision in H.264/AVC, based on the structural and statistical features of local textures. This can adaptively set proper initial QP values for versatile video contents. In addition, this bit-allocation strategy can effectively distribute bit-rate budgets based on the monotonic property to enhance overall coding efficiency while maintaining the consistency of visual quality by limiting the variation of quantisation distortion. The experimental results reveal that the proposed algorithm surpasses the conventional rate control approaches in terms of the average PSNR from 0.34 to 0.95 dB. Moreover, this algorithm provides more impressive visual quality and more robust buffer controllability when compared with other algorithms.     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择（HHME2013第61号论文）

目的：H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。本文提出了一种针对P帧的基于决策树的快速选择候选模式算法。方法：在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的SATD值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果：由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论：本文提出了一种新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

一种低延迟限制下H.264码率控制算法

对于实时、双向视频通信而言,减少传输时所造成的延迟是十分重要的。本文针对H.264视频压缩编码标准,提出了一种在低延迟条件下,仍可维持高画质并避免缓存区溢出的码率控制算法。鉴于I帧量化参数的选择对于整个GOP编码比特及失真的影响,本文通过对整个GOP的预测码率和失真做率失真优化,来选择可以平衡整个GOP编码量和失真的量化参数。同时增加一个主动跳帧策略,在缓存区未达饱和状态时,仍主动跳过一些并不重要的图像,而留出区空间使那些相对重要的图像可以保留。实验结果表明,在低延迟条件下,本文的方法不论在避免跳帧和维持画质方面均高于JVT新近采纳的JVT-H017提案。     

分布式视频编码中关键帧丢失错误保护

目的 分布式视频编码较其传统视频编码具有编码简单、误码鲁棒性高等特点,可以很好地满足如无人机航拍、无线监控等新型视频业务的需求。在分布式视频编码中,视频图像被交替分为关键帧和Wyner-Ziv帧,由于受到信道衰落和干扰等因素的影响,采用传统帧内编码方式的关键帧的误码鲁棒性远不如基于信道编码的Wyner-Ziv帧。关键帧能否正确传输和解码对于Wyner-Ziv帧能否正确解码起着决定性的作用,进而影响着整个系统的压缩效率和率失真性能。为此针对关键帧在异构网络中的鲁棒性传输问题,提出一种基于小波域的关键帧质量可分级保护传输方案。方法 在编码端对关键帧同时进行传统的帧内视频编码和基于小波域的Wyner-Ziv编码,解码端将经过错误隐藏后的误码关键帧作为基本层,Wyner-Ziv编码产生的校验信息码流作为增强层。为了提高系统的分层特性以便使系统的码率适应不同的网络条件,进一步将小波分解后图像的各个不同层的低频带和高频带组合成不同的增强层,根据不同信道环境,传输不同层的Wyner-Ziv校验数据。同时对误码情况下关键帧的虚拟噪声模型进行了改进,利用第1个增强层已解码重建的频带与其对应边信息来获得第2个和第3个增强层对应频带的更加符合实际的虚拟信道模型的估计。结果 针对不同的视频序列在关键帧误码率为1%20%时,相比较于传统的帧内错误隐藏算法,所提方案可以提高视频重建图像的主观质量和整体系统的率失真性能。例如在关键帧误码率为5%时,通过传输第1个增强层,不同的视频序列峰值信噪比（PSNR）提升可达25 dB左右;如果继续传输第2个增强层的校验信息,视频图像的PSNR也可以提升0.51.6 dB左右;如果3个增强层的校验信息都传输的话,基本上可以达到无误码情况下关键帧的PSNR。结论 本文所提方案可以很好地解决分布式视频编码系统中的关键帧在实际信道传输过程中可能出现的误码问题,同时采用的分层传输方案可以适应不同网络的信道情况。     

面向对象的H.264码率控制算法

提出了H.264码率控制改进算法。首先,基于帧间运动估计残差(mean absolutely difference,MAD)的空间和时间相关性提出了十字MAD预测模型;为了平衡缓冲的占有率,在分配帧比特时将前一帧的比特使用情况作为当前帧比特分配时的惩罚因子;最后,结合视频文字对象提取技术实现了基于文字对象的宏块比特分配以及量化步长的计算。实验结果表明,改进算法能在准确控制码率的情况下,提高输出序列的峰值信噪比。     

Visual sensitivity guided bit allocation for video coding

A video bit allocation technique adopting a visual distortion sensitivity model for better rate-visual distortion coding control is proposed in this paper. Instead of applying complicated semantic understanding, the proposed automatic distortion sensitivity analysis process analyzes both the motion and the texture structures in the video sequences in order to achieve better bit allocation for rate-constrained video coding. The proposed technique evaluates the perceptual distortion sensitivity on a macroblock basis, and allocates fewer bits to regions permitting large perceptual distortions for rate reduction. The proposed algorithm can be incorporated into existing video coding rate control schemes to achieve same visual quality at reduced bitrate. Experiments based on H.264 JM7.6 show that this technique achieves bit-rate saving of up to 40.61%. However, the conducted subjective viewing experiments show that there is no perceptual quality degradation. EDICS-1-CPRS, 3-QUAL.     

一种视频编解码技术码率控制算法的改进

H.264标准是最新的视频编码国际标准。与以前的视频压缩标准相比,H.264标准的编码可以实现高质量、低比特率的编码效果。但它的码率控制算法JVT-G017在帧级码率控制上存在不足,平均分配目标比特,线性预测目标平均绝对误差值(MAD),这导致了计算复杂度大和峰值信噪比低。对此,在JVT-G017算法基础上,对其画面组(GOP)层、帧层和基本单元层码率控制算法进行了优化改进,改进了分配目标比特数、初始量化参数(QP)和平均绝对误差值的计算方法。实验结果表明,与JVT-H017算法相比,改进算法可以更精确地分配目标比特和控制码率,并能获得较高的峰值信噪比(PSNR)。