基于图像直方图的码率控制方法技术

技术编号:3583611 阅读:168 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供了一种码率控制方法,本发明专利技术方法对JVT-G012算法中的MAD预测作了改进,基于直方图差引入一个比率因子,对预测的MAD值进行自适应调整,使之更加接近真实的MAD值。同时,本发明专利技术还采用滑动窗技术自适应地选择已编码帧数计算平均直方图差,从而进一步有效地提高了码率控制的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频编码技术,具体涉及一种能有效提高码率控制性 能的方法。
技术介绍
视频编码技术的高速发展和视频传输的强烈需求,使码率控制逐渐成为一个被广泛关注和深入^F究的课题,任何一个实用化的编码系 统,都离不开码率控制。视频码流的不均勿和网络带宽的不稳定,对 視頻传输和存储极其不利。码率控制就是调整视频编码输出的码率, 使之与传输带宽相匹配,同时获取最小的解码失真,以保证良好和稳 定的接收解码质量,因此,码率控制是视频质量稳定和可靠传输的重 要保证。码率控制贯穿视频编码的全过程, 一方面可以根据信道的状态来 平滑码流,另一方面,可以增强视频序列的图像质量。此外,码率控 制还直接影响整个系统的延时。根据带宽特性,视频系统分为固定码率(CB民Constant Bit Rate) 和可变码率(VBR, Variable Bit Rate)系统,CBR要求以一个園定的 码率进行传输或存储,诸如基于光盘(CD》的存储(略低于1.5Mbps )、 1SDN(px64kbps)以及数字电视广播(DVB, Digital Video Broadcast, 5 K)Mbps)等,VBR则允许由信源产生的数据在网络上的传输速率 在一定范围内是可变的,这类网络包括ATM、 Internet和无线信道『2。 对于CBR系统,必须在编码器之后采用平滑缓冲器调整输出码流保 持一恒定码率;而对于VBR系统,由于网络阻塞、丟包和QoS保证 等限制也必须进行相应的码率控制,通过駕节码率以保持恒定的视频 廣量等要求。码率控制实际上是一种面向应用的控制技术,不同应用所需的码 率控制模型和算法不尽相同,因此引起许多学者进行广泛深入的研 究,并针对各种视频编码标准,提出相应的码率控制解决方法。最初L.Wang等通过试探(Trial-and^error)的方法来实现码率控 制,即通过使用不同量化参数进行多次编码,最后按应用需要来选择 合适的量化参数。该方法需要多次试验才能得到较为合适的量化参 数,不适于实时实现。在H.261的RM8中最早提出按缓冲区的满溢 程度来选择量化参数的方法,是一种简单的一次通过(One-pass)的 码率控制方法。随后,在MPEG-2的TM5中也采用了基于缓冲器状 态的码率控制方法,根据虛拟缓冲器的当前存储量和目标比特率来选 择的。后来码率控制方法的研究大都通过建立率失真模型来优化选择 编码参数,率失真优化方法主要包括动态编程(Dynamic Programming)和Lagrange乘子法两类。基于模型的码率控制方法要求找到一个尽可能准确的率失真 (R-D: Rate-Distortion)模型来指导码率控制,许多学者对率失真函 数模型进行了广泛深入的研究,在文献[H. M. Hang and ]. J. Chen. Source Modd for transform video coder and its application~|mrt I: fundamental thowy. IEEE Trans. CSVT., vol. 7(2), pp: 287-298, 1997.]中,从经典率失真理论,推导出 率失真函数模型,修正后用于实际编码器的編码过程。胃.Ding在文献[W. Ding and R Liu. Rate control of MPEG video coding and recording by rate-quantization modeling. IEEE Trans. CSVT vol. 6, pp: 12-20, Feb. 19%.]中提出一个通用率一量化步长(R^Q)函数模型,如式(1 ) 所示,式中的、-、 y为模型参数,在编码过程中根据图像活动度 不断更新。T.Chiang在文献[T. Chiang and Y.Q. Zhang^ A new rate control ^heme using q鹏dratic rate^distoition modelings IEEE Tnins CSVT, Feb. 1997 ,稀L 7(1), pp:246-250.]中假定视频信源信号服从Laplaci肌分布条件下,提出二阶 R-Q模型,如式(2)所示,用于MPEG4的码率控制,并被MPEG-4 标准接收,并成为VM8码率控制方案。该模型具有较宽的码率范围, 既适用于基于DCT变换的编码器也适用于基于小波变换的编码器。= ('+6g-2 (2)随后Tihao等在二阶R-Q模型上提出了可扩展码率控制算法,可 以用于没有延迟限制的VBR和低延迟和缓冲限制的CBR,并使用滑 动窗口来选择模型可用数据,处理场景切换带来的问题。同时,为了 避免缓冲溢出帧占用超出预算码率时,采用选择跳帧处理。Jonli等在对残差图像DCT系数统计分析基础之上提出了分别 适应高码率和低码率模式的率失真模型,并应用在R263+测试模型 TMN8中,并被接收成为TMN8码率控制方案。为了精确描述率失真模型,还有许多学者作广泛深入的研究,如 文献[L. J. Lit^ A. Orte伊.and C. C. J. Kuo. Rate control using spline interpolated R-D characteristics, in Proc. VCIP, Qriando, FL, pp:! 1-122, Mar. 1996.〗中采用样 条插值的方式描述率失真模型,文献[E. D- Frimout J. Biemond幼d R. L. Lagendik- Forward rate control for MPEG recordings in Proc. SP正Visual Comm肌 Image Processing, Cambridge, MA, pp: 184-194, Nov, 93,]及[B. Tao, H A_ Petereoa and B. W. Dickinson. A rate-quantization model for MPEG enccniers. in Proc. ICIP, Santa Barbara, CA, vol. I, pp: 338-341,Oct. 1997.]中釆用对数表达式描述率失 真模型,文献[K_ H. Yang, A. Jacquin and R S. Jayant. A normalized rate~distortioti model for FL263-compatft>le codecs and its application to quantizer setectioit in Proc. ICIP, Santa Barbara^ C~ vol. 11^ pp: 41^44, Oct. 1997.]的率模型 最为复杂,同时包含对数项及二次项,很萌显这些方法非常复杂 He Zhihai等与常规思想不同,从码率与DCT系数量化后零值 的统计特性出发,提出了一种基于p域的线性码率模型,认为零系数 所占的比例(p)与输出码率存在线性关系,在此模型的基础上得到一种基于P域的码率控制方法。除了上述介绍的码率控制方法外,还有一些学者从研究影响码率的本文档来自技高网...

【技术保护点】
MAD预测值的调整方法,其特征在于,该方法基于直方图差引入一个比率因子λ,在此基础上根据λ对MAD↓[cb]进行自适应调整,调整的方法是:***其中,MAD↓[Adjusted]为调整后的MAD值,Th1的值为0.8~0.9 9,Th2的值为1.01~1.2,所述比率因子λ=D↓[h](i,i-1)/avg(D↓[h])或λ=D↓[h](i,i-1)/avg(D↓[h,j]),其中,D↓[h](i,i-1)表示当前帧与前一帧的直方图差,avg(D↓[h] )是前面已编码帧的直方图差的平均值,avg(D↓[h,j])是指采用滑动窗技术,在第j个滑动窗的直方图差的平均值。

【技术特征摘要】
1、MAD预测值的调整方法,其特征在于,该方法基于直方图差引入一个比率因子λ,在此基础上根据λ对MADcb进行自适应调整,调整的方法是id=icf0001 file=S2008101025195C00011.gif wi=73 he=11 top= 66 left = 46 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=no/>其中,MADAdjusted为调整后的MAD值,Th1的值为0.8~0.99,Th2的值为1.01~1.2,所述比率因子<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>&lambda;</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>D</mi> <mi>h</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mi>avg</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>D</mi><mi>h</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id=icf0002 file=S2008101025195C00012.gif wi=26 he=9 top= 101 left = 70 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=no/-->或<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>&lambda;</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi...

【专利技术属性】
技术研发人员:邓中亮段大高
申请(专利权)人:北京邮电大学
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]

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