一种基于相关性的自适应码率控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于Ｈ．２６４／ＡＶＣ的相关自适应码率控制方法。该方法利用视频帧或宏块之间的相关性，自适应地调整用于模型参数预测的数据量，使得模型计算的平均数据量降低，从而降低了计算复杂度。本发明专利技术码率控制方法采用帧层控制和宏块层控制结合，并缩小了视频帧内的宏块量化等级的变动范围，在帧层，建立了新的ＭＡＤ模型，该模型求解和ＲＤ模型求解利用相关性进行加权求解；在宏块层，建立新的ＭＡＤ预测模型，并依据宏块间的时空相关特性，设计了一种ＭＡＤ模型和ＲＤ模型求解方案。测试表明，本发明专利技术与Ｇ０１２标准算法相比算法复杂度低，提高了码率控制精度，平缓了缓冲区，并且编码视频的ＰＳＮＲ值平均提高了０．４ｄＢ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频压缩中的码率控制领域，特别涉及一种基于相关性的自适应新码率控制方法。
技术介绍
H.264是由联合视频组(Joint Video Team，JVT)近年来致力开发研究的最新视频压缩国际标准。该标准为广播、存储设备、对话服务以及无线网络等方面的视频技术提供了技术支持，该和以往的标准相比，例如H.263，H.263+，H.263++和MPEG-4，在视频编码效率取得了很大的提高，相同视频质量下，H.264不仅比H.263和MPEG-4节约了50％的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能。随着通信和视频技术的发展，视频信号的传输受到了越来越多的资源限制，对视频压缩和通信而言，主要的限制在于有限的通信带宽和存储空间，而这些决定了视频信号的输出码率。因此码率控制在视频通信中起着至关重要的作用。 码率控制的最终目的是为了在有限的缓冲区容量和信道带宽下传输高质量的视频序列。对一些实时的视频通信服务而言，如视频会议，视频手机，这些系统资源常常非常有限，在这种情况下，码率控制的要求很高，一方面需要满足低的传输时延要求，另一方面又要保证缓冲区中数据的容量不能上溢或下溢，保持在通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Ｈ．２６４／ＡＶＣ的相关自适应码率控制方法，其特征在于：利用了视频帧及宏块之间的相关性，自适应地调整用于计算平均绝对误差（ＭＡＤ）模型及ＲＤ模型的数据量；帧层控制和宏块层控制相结合策略，降低了视频帧内宏块量化等级的波动范围；建立新的帧层ＭＡＤ模型，采用相关加权计算方法进行求解，ＲＤ模型的参数计算也采用相关加权计算求得；建立新的宏块层ＭＡＤ模型，并依据宏块在时空上的相关性特点，利用其相关性，设计了一种ＭＡＤ和ＲＤ模型计算方法；该方法主要包括以下步骤：（１）为该ＧＯＰ分配目标编码比特（２）为下一帧分配目标比特（３）帧之间的相关性计算（４）预测下一帧与已编码帧相关性并限定用于帧层模型计算的数...

【技术特征摘要】
1.一种基于H.264/AVC的相关自适应码率控制方法，其特征在于利用了视频帧及宏块之间的相关性，自适应地调整用于计算平均绝对误差(MAD)模型及RD模型的数据量； 帧层控制和宏块层控制相结合策略，降低了视频帧内宏块量化等级的波动范围；建立新的帧层MAD模型，采用相关加权计算方法进行求解，RD模型的参数计算也采用相关加权计算求得；建立新的宏块层MAD模型，并依据宏块在时空上的相关性特点，利用其相关性，设计了一种MAD和RD模型计算方法；该方法主要包括以下步骤(1)为该GOP分配目标编码比特(2)为下一帧分配目标比特(3)帧之间的相关性计算(4)预测下一帧与已编码帧相关性并限定用于帧层模型计算的数据量(5)预测下一帧编码后的MAD值和计算下一帧量化参数(6)为下一宏块分配目标编码比特(7)宏块间相关性系数计算(8)预测下一宏块与已编码宏块之间的相关性并限定可用于宏块层模型计算的数据量(9)预测下一宏块编码后的MAD值和计算下一宏块的量化参数(10)编码一个宏块(11)更新宏块层的RD模型参数和MAD模型参数(12)若编码完当前帧，则更新帧层的RD模型参数和帧层MAD模型参数，否则转(6)编码下一宏块(13)若编码完当前GOP，判断是否视频序列已经变完，若编码完成，步骤结束，如果没有编完则转(1)2.根据权利要求1所述基于相关性的自适应码率控制方法，其特征在于所述步骤(3)采用了下面的方法在当前图像序列组中，如果编码完第n-1帧的平均绝对误差(MAD)为MADF(n-1)，第n-2帧的MAD为MADF(n-2)，第n-1帧与第n-2帧之间的相关性系数计算公式为λ(n-1)＝min(MADF(n-1)/MADF(n-2)，MADF(n-2)/MADF(n-1))第n-1帧与第k帧之间的相关性计算方法为其中a为一固定常数。3.根据权利要求1所述基于相关性的自适应码率控制方法，其特征在于所述步骤(4)采用了下面的步骤步骤(31)预测下一帧与已编码帧之间的相关性在编码第n帧前，需要预测该帧与已编码的各帧之间的相关性，其预测方法是根据前面已编码帧相互之间的相关性进行预测。步骤(32)限定用于帧层模型计算的数据量当视频序列中第n帧与第i之间相关性低于η时，η为一固定常数，认为这两帧之间的已经基本上不相关，此时让r(n，i)为0，则不再使用比该帧时间上更远帧的数据进行计算，因此，前面第k帧的编码数据(已编码各帧实际与预测MAD，编码比特，量化步长(QStep)，RD模型中的参数XF1和XF2，MAD模型中的参数Cf)是否用于帧层MAD模型和RD模型计算时，取决于第k帧与当前帧之间的相关性是否大于0，那么编码第n帧最多可用m帧的编码数据，其m满足r(n，n-m)＞η，r(n，n-m-1)≤η4.根据权利要求1所述基于相关性的自适应码率控制方法，其特征在于所述步骤(5)采用了下面的步骤步骤(41)预测下一帧编码后的MAD值在编码第n前，需要预测下一帧编码后的MAD，在本发明中其MAD预测公式设计如下其中C为修正MAD预测模型的修正参数，当编码完一帧后对C值进行更新。该公式利用了前面已编码帧的实际MAD值和它们与第n帧之间的所预测得到相关性进行加权预测得到；步骤(42)计算下一帧的量化步长在帧层，采用二次RD模型来计算第n帧的量化参数，公式如下其中RF(n)为分配给编码第n帧分配的目标比特，QStepF(n)为待求的编码第n帧量化步长，XF1_pred(n)和XF2_pred(n)为预测编码第n帧的二次RD模型中的一次和二次参数，其值的计算在编码完一帧后更新，根据帧二次RD模型通过求解关于QStepF(n)的二次方程便可得到编码n帧的量化步长；步骤(43)根据上一步求得的量化步长计算下一帧的量化参数5.根据权利要求1所述基于相关性的自适应码率控制方法，其特征在于所述步骤(7)采用了下面的方法宏块与其周围相邻有在同一帧中有水平相邻的宏块，垂直相邻的宏块，与上一帧之间有同位置相邻的宏块，第n帧i行j列的宏块与它周围宏块的相关系数计算公式分别如下λr(n，i，j)＝min(MADM(n，i，j-1)/MADM(n，i，j)，MADM(n，i，j)/MADM(n，i，j-1))λl(n，i，j)＝min(MADM(n，i-1，j)/MADM(n，i，j)，MADM(n，i，j)/MADM(n，i-1，j))λc(n，i，j)＝min(MADM(n-1，i，j)/MADM(n，i，j)，MADM(n，i，j)/MADM(n-1，i，j))其中λr(n，i，j)表示第n帧的i行、j列的宏块与n帧的i行、j-1列宏块之间的相关性系数，为水平相关系数；λl(n，i，j)表示第n帧的i行、j列的宏块与n帧的i-1行、j列宏块之间的相关系数，为垂直相关系数；λc(n，i，j)表示第n帧的i行、j列的宏块与n-1帧的i行、j列宏块之间的相关系数，为同位置相关系数。6.根据权利要求1所述基于相关性的自适应码率控制方法，其特征在于所述步骤(8)采用了下面的步骤步骤(61)预测下一宏块与已它周围已编码宏块之间的相关性系数编码第n帧，i行，j列的宏块前，首先需要预测该宏块与它周围已编码宏块之间的相关系数，预测方法根据前面已编码宏块相互之间的相关系数进行预测。步骤(62)预测下一宏块与已编码宏块之间的相关性编码第n帧的i行、j列的宏块前，需要预测该宏块与已编码的各宏块之间的相关性，其与第m帧的u行、v列的宏块之间的相关性计算公式为其中a1，a2，a3为固定系数，用于控制在水平，垂直的数目以及控...

【专利技术属性】
技术研发人员：方春，
申请(专利权)人：方春，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]