[发明专利]基于Sobel算子和线性回归的高清视频编码码率控制方法

摘要

本发明针对HEVC视频编码标准提供了一种基于Sobel算子和线性回归的高清视频编码码率控制方法。该发明主要包括利用已学习的线性回归模型为编码的第一帧找到最佳初始QP(量化参数)，从而使编码过程快速适应设定的带宽，以及利用Sobel算子产生帧内和帧间的一阶梯度信息，然后自适应选择最优梯度信息取代编码复杂度成为LCU层比特分配的权重。本发明方法使比特率误差更小，输出码率更平稳，且视频的主客观质量更好。实验结果表明，本发明方法与HEVC标准码率控制提案K0103相比，比特率误差平均降低约0.67％，峰值信噪比平均提高约0.44dB。

主权项

一种基于Sobel算子和线性回归的高清视频编码码率控制算法，主要是针对HEVC视频编码标准中的码率控制部分做了改进。其主要特征在于包括以下过程步骤：(1)收集标准视频序列第一帧像素点的平均目标比特、平均梯度和相应最佳初始QP作为训练集，并对训练集进行归一化；(2)放入待学习的线性回归模型进行训练，获得已学习的线性回归模型；(3)根据设定的目标码率、帧率、GOP大小和已编码实际比特，分配GOP层比特；(4)根据当前帧占所在GOP的权重及缓冲区状态，分配帧层比特；(5)判断当前编码帧是否为第一帧，若为第一帧，利用所分配的帧层比特获得第一帧像素点的平均目标比特，利用Sobel算子获得第一帧像素点的平均帧内梯度，进行归一化，然后输入已学习的线性回归模型，模型输出最佳初始QP，直接用以进行帧层的码率控制。若不是第一帧，则执行步骤(6)；(6)判断当前编码帧是否为I帧，若为I帧，利用Sobel算子产生LCU的帧内梯度作为最优梯度信息，并遍历当前帧，累加得到帧层总梯度。若不为I帧，利用Sobel算子产生LCU的帧内和帧间梯度，取两者的较小值作为最优梯度信息，并遍历当前帧，累加得到帧层总梯度；(7)根据当前LCU梯度占当前帧未编码LCU梯度之和的权重，分配目标比特，并进行实际编码；(8)根据当前LCU目标和实际比特的偏差进行参数更新。判断是否遍历当前帧，若未遍历，则执行步骤(7)。若已遍历，则执行步骤(9)；(9)根据当前帧目标和实际比特的偏差调整缓冲区状态。判断是否遍历当前GOP(图像组)，若未遍历，则执行步骤(4)。若已遍历，则执行步骤(10)；(10)判断是否已编码完成，若未完成，则执行步骤(3)。若已完成，则执行步骤(11)；(11)结束。