视频编码比特率的控制方法

摘要

视频编码比特率的控制方法，属于视频信息传输与处理领域，克服现有码率控制方法的不足，在低码率下准确有效地控制输出码率。本发明步骤为：(1)进行整数离散余弦变换，求取输入图像变换参数；(2)定义GOP第一帧和整个序列第二帧的量化参数；(3)确定当前P帧图像的目标编码比特数；(4)计算码率预测模型中的待定系数a和b；(5)求取当前P帧的量化参数；(6)使用量化参数进行后续编码工作，同时将当前图像帧的有关参数保存于滑动窗口中；(7)重复步骤(1)～(6)，直到全部图象编码结束。本发明基于低码率情况实现快速、准确的码率控制，输出码率波动小、PSNR值平稳，接近于目标码率，鲁棒性好，适用于所有的测试序列。

主权项

1.一种视频编码比特率的控制方法，包括下述步骤：(1)：对输入的二维图像序列进行整数离散余弦变换，得到相应的变换参数，即帧有效比特位VF；然后，根据图像帧排序进行操作：图像帧是GOP的第一帧或第二帧，转步骤(2)；否则，转步骤(3)；(2)：确定特殊帧的量化参数，当前帧是GOP中第一帧I帧，进入步骤(2.1)，当前帧是图像序列第一个P帧，进入步骤(2.2)；(2.1)：GOP中第一帧I帧，其量化参数QP_I1根据经验公式确定，然后转步骤(6)，计算量化参数QP_I1的经验公式为：${\mathrm{QP}\_I}_1=\begin{array}{cc}\left\{\begin{array}{cc}40& 0<\mathrm{bpp}\le l1\\ 30& l1<\mathrm{bpp}\le l2\\ 25& l2<\mathrm{bpp}\le l3\\ 15& l3<\mathrm{bpp}\end{array}\right.& \end{array}\mathrm{bpp}=\frac{\mathrm{bit}\_\mathrm{rate}}{\mathrm{frame}\_\mathrm{rate}\times N_{\mathrm{pixel}}}$其中，bit_rate为控制的目标码率，frame_rate为目标帧率，Npixel为图像中像素的个数；视频序列为QCIF格式时，l1＝0.1，l2＝0.3，l3＝0.6；视频序列为CIF格式时，l1＝0.2，l2＝0.6，l3＝1.2；(2.2)：GOP中第一个P帧，即图象序列第二帧，其量化参数为QP_I1+5，然后转步骤(6)；(3)：根据目标缓冲区和虚拟缓冲区大小，确定当前P帧图像的目标编码比特数：当前P帧在图像序列的第一个GOP内，进入(3.1)；否则，进入(3.2)；(3.1)：计算当前P帧的虚拟缓冲区占用率V1(j)以及目标缓冲区占用率S1(j)，j＞1，然后转(3.3)；(3.2)：计算第i个GOP中第j帧的虚拟缓冲区占用率Vi(j)和目标缓冲区占用率S1(j)，i＞1，j＞1；(3.3)：求取第j帧编码前GOP中剩余可编码比特数UnAllocated_Bit(i，j)；(3.4)：计算第i个GOP中第j帧的目标编码比特数Ti(j)，i≥1，j＞1；(4)：计算码率预测模型中的待定系数a和b；设立码率预测模型如下：$\mathrm{Frame}\_\mathrm{actual}\_\mathrm{bit}=(\frac{a}{\mathrm{QP}}+\frac{b}{{\mathrm{QP}}^2})\times V_F$根据滑动窗口中保存的数据，计算待定系数a和b；(5)：求取第i个GOP第j帧的量化参数QPi(j)；把当前P帧的目标比特数Ti(j)作为Frame_actual_bit，同时将求出的待定系数a和b、帧有效比特位VF代入码率预测模型中，求出理想量化参数Ideal_QP(j)；将理想量化参数Ideal_QP(j)与滑动窗口中其他帧量化参数的平均值作为最终的量化参数QPi(j)；(6)：使用求取的量化参数，进行量化、熵编码后续的编码工作；同时将当前图像帧的编码比特数、量化参数和变换参数保存于滑动窗口中；滑动窗口采用先进先出的内存管理策略，保存与当前帧最近的图像编码参数；(7)：重复步骤(1)到步骤(6)，直到全部图象编码结束。