視頻通信中的碼率控制與可伸縮編碼研究.pdf

1、隨著視頻編碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對視頻通信業(yè)務(wù)的需求不斷增長，視頻編碼的目標(biāo)正由傳統(tǒng)的存儲應(yīng)用轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此面向網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l編碼技術(shù)正受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來越多的關(guān)注。本論文針對視頻通信中視頻編碼的幾個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，主要包括碼率控制、可伸縮編碼以及視頻編碼算法的DSP優(yōu)化實現(xiàn)。 1、碼率控制算法 碼率控制是視頻通信中實現(xiàn)視頻高效編碼和穩(wěn)定傳輸?shù)闹匾ＷC。對于恒碼率（CBR）控制，針對實時視頻通信中

2、視頻質(zhì)量和緩存器狀態(tài)不穩(wěn)定的問題，提出了一種魯棒和自適應(yīng)的MPEG—4碼率控制算法。該算法采用魯棒的聯(lián)合PID緩存控制器，根據(jù)緩存器狀態(tài)和圖像復(fù)雜度來自適應(yīng)地調(diào)整比特數(shù)分配，并通過改進(jìn)的二次碼率模型和參數(shù)更新方法實現(xiàn)了精確的碼率控制，保持了緩存器狀態(tài)穩(wěn)定，減少了PSNR波動。針對H．264中DCT系數(shù)新的率失真特性，分析得出了精確的基于Cauchy分布的率失真模型，并分別通過Lagrange率失真優(yōu)化方法和二次RDO編碼提出了兩種不同復(fù)

3、雜度的H．264碼率控制算法，實現(xiàn)了更為優(yōu)化的比特分配和精確的碼率控制，并給出了比較實驗與分析。 對于變碼率（VBR）控制，針對ARQ機制下的低延時無線視頻傳輸，提出了一種有效的信道信源聯(lián)合H．264碼率控制算法。該算法用Markov模型作為無線信道模型來估計無線信道的狀態(tài)和帶寬，用基于Cauchy分布的率失真模型作為信源模型，并通過聯(lián)合信道信源模型進(jìn)行率失真優(yōu)化，減少了跳幀，提高了平均PSNR。 2、可伸縮視頻編碼算法

4、 可伸縮視頻碼是解決視頻通信中的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境異構(gòu)性和用戶需求多樣性的重要途徑。本文研究了H．264/AVC可伸縮編碼模型的關(guān)鍵技術(shù)，提出了一種基于運動區(qū)域的自適應(yīng)可伸縮編碼的優(yōu)化實施方案。該方案根據(jù)基本層的運動信息及編碼模式自動提取圖像的運動感興趣區(qū)域，并以獨立片的形式對其進(jìn)行時間、空間和質(zhì)量上的可伸縮編碼，不僅降低了編碼復(fù)雜度，而且提高了重建圖像的質(zhì)量。 另外，針對內(nèi)容的可伸縮編碼，提出了一種基于H．264壓縮域的運動對象

5、分割快速分割算法。該算法對H．264壓縮域中原始的運動信息通過歸一化、時空域聯(lián)合處理及全局運動補償?shù)玫娇煽慷@著的對象運動信息，進(jìn)而采用Mean shift聚類分割算法提取精確的運動對象掩膜，并通過優(yōu)先塊編碼實現(xiàn)了基于運動對象的SNR可伸縮編碼。實驗結(jié)果證明，該算法對具有靜止背景和運動背景的視頻序列都能在滿足實時性的要求下，實現(xiàn)準(zhǔn)確高效的運動對象分割。在此對象掩膜基礎(chǔ)上的SNR可伸縮編碼能顯著提高對象區(qū)域的PSNR性能，提高整幅圖像的主

6、觀質(zhì)量。 3、視頻編碼算法優(yōu)化及DSP實現(xiàn) 視頻編碼算法復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大，又具有實時性要求。為了將視頻編碼算法在DSP上高效實現(xiàn)，針對視頻編碼算法優(yōu)化和DSP處理器優(yōu)化，分別提出了算法級和結(jié)構(gòu)級優(yōu)化策略。針對基于C64x DSP的MPEG—4編碼器優(yōu)化實現(xiàn)，提出了一種基于自適應(yīng)終止技術(shù)的算法優(yōu)化方法，該方法通過自適應(yīng)閾值來減少運動估計中的搜索點和紋理編碼計算量，在保持編碼質(zhì)量基本不變的情況下，使計算復(fù)雜度得到大幅降低；同時