[发明专利]基于基本单元层的H．264码率控制优化方法和装置

说明书

本发明提供了一种基于基本单元层的H.264码率控制优化方法和装置，涉及安防监控技术领域，本发明基于基本单元层进行H.264码率控制优化，能更精确的计算初始Qp值，在有限的信道宽度传输视频信息，通过优化视频的码率控制，来获得较高的平均峰值信噪比和稳定的重建图像质量。

技术领域

本发明涉及安防监控技术领域，具体而言，涉及一种基于基本单元层的H.264码率控制优化方法和装置。

背景技术

视频编码技术在安防监控领域占有非常重要的地位，码率控制作为视频编码和网络传输的一项重要技术在H.264的应用中必不可少。现有的码率控制手段在信道宽度不足的情况下会出现信噪比较低，重建图像不稳定的缺陷。因此，如何在有限的信道宽度传输视频信息时，获得较高的平均峰值信噪比和稳定的重建图像质量成为需要解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提供了一种基于基本单元层的H.264码率控制优化方法和装置。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

本发明的第一方面，提供了一种基于基本单元层的H.264码率控制优化方法，包括：

步骤A，检查当前宏块是否为当前帧的第一个宏块，如果是，则计算上一帧所有宏块的平均QP值，转步骤F；

步骤B，据编码上一宏块实际产生的比特数更新当前宏块可用的剩余目标比特数，若剩余目标比特数小于0，转步骤E；

步骤C，使用改进的基本单元MAD算法计算当前宏块的MAD和头信息比特数，然后计算分配给当前宏块的纹理比特数；

步骤D，用二次抛物线的率失真函数模型计算当前宏块的QP值，转步骤F；

步骤E，编码上一宏块超过了分配给其的比特数配额，将上一宏块的QP值加常数ΔQp作为当前宏块的最终QP值，

步骤F，使用步骤A、步骤D或者步骤E中计算得到的QP值编码当前宏块，执行RDO，然后记录当前宏块的实际MAD值、头信息比特数以及总共消耗的比特数；

步骤G，使用线性回归法更新R-D模型和MAD预测模型的参数；

步骤H，检查当前宏块是否为当前帧中的最后一个宏块，如果是，转步骤I，否则转步骤A；

步骤I，结束基本单元层码率控制，更新缓冲区，如果缓冲区容量大于设定的门限值，则下一帧被跳过不进行编码。

在该技术方案中，首先从输入的视频序列中读入一帧，如果当前帧为I帧，则计算I帧复杂度，自适应选择初始Qp值，并编码，然后根据编码结果微调Qp并再次编码。如果当前帧为P帧，那么使用改进的算法进行帧层MAD预测，使用标准算法进行帧层目标比特数分配，使用改进算法预测头信息比特数，使用二次R-D模型计算帧层Qp值，然后使用本发明的基本单元层码率控制方法进行码率控制，完成一帧编码，并更新帧层二次率失真模型的系数，再次进行基本单元层码率控制，编码。一般来说，选择的基本单元越大，获得的PSNR越大，但是比特输出的波动也会变大。反之，选择的基本单元越小，比特输出相对平稳，但是获得的PSNR将会变小。编码完成后，进行视频压缩质量评价。对于I帧复杂度低并且运动不剧烈的序列，优化后的算法实现了图像重建质量的明显提升；对于运动剧烈或图像内容、色彩层次复杂的序列，优化后的算法在损失很小图像重建质量的同时，实现了更为精确的码率控制。

根据本发明提供的基于基本单元层的H.264码率控制优化方法，优选地，在步骤F中，总共消耗的比特数包括纹理比特数。

根据本发明提供的基于基本单元层的H.264码率控制优化方法，优选地，常数ΔQp为1。

本发明的第二方面，提供了一种基于基本单元层的H.264码率控制优化装置，包括：