一种改进型R-λ模型H.265码率控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种改进型R-λ模型H.265码率控制方法。本发明首先初始化码率相关的参数并对编码当前帧计算图像的方差值和绝对误差和SAD值；其次按JCTVC-K0103提案进行图像组GOP级的比特分配，并比较绝对误差和SAD值；然后插入关键帧I帧，同时对码率相关编码参数重设，采用I帧码率控制模式进行编码，当前帧编码结束，最后进行图片级的比特分配，按改进型对码率相关参数进行更新。本发明在同一的码率下，视频质量明显好于现有的方法，图像质量得到明显提高。
【专利说明】一种改进型R- λ模型H.265码率控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改进型R-λ模型H.265码率控制方法，通过对视频序列场景和运动情况的检测，充分考虑视频序列间的不同特性，根据视频序列的不同特性以及与前视频序列的场景或运动变化的关系对R-λ模型α和β参数进行修正，调节比特分配，提升码率控制的编码性能。
【背景技术】
[0002]H.265/HEVC(High Efficient Video Coding)即新一代的视频压缩国际标准，是继H.264/AVC之后视频编码标准的又一重大突破。与264相比，视频编码效果在相同图像质量(PSNR)的情况下，码率节省40?50%，但算法复杂度提升了几百倍。
[0003]码率控制在视频应用，特别是视频实时通信应用中扮演着重要的角色。码率控制的核心问题之一是估计编码视频序列的率失真(R-D)函数。其中一类码率控制技术在码率R和量化参数QP之间建立联系，这一类码率控制技术一般被称为Q-domain码率控制技术。另外一类码率控制技术在码率R和量化后零系数的比例P之间建立联系，这一类码率控制技术被一般称为p-domain码率控制技术。
[0004]基于码率量化模型R-Q的码率控制方法的基本假设认为量化参数QP是决定码率的主要因素。但根据相关研究发现，只有当所有除了量化参数QP以外其他的编码参数均固定的情况下，这一假设才是成立。在实际应用中，如果其他的编码参数并不是十分灵活，这一假设还是基本成立的，但随着视频编码技术的发展，这一假设对于越来越灵活的编码框架来说，并不成立。例如，H.265通过编码宏块单元CU的四叉树分割和变换宏块单元TU的四叉树分割，比先前其他的视频编码标准支持更为灵活的模式组合，此时再认为量化参数QP是决定码率R的主要因素，并不十分恰当。随着视频编码方案变的越来越复杂，JCTVC-K0103经过研究发现量化参数QP不再是决定码率的主要因素，并且利用码率量化模型R-Q进行码率控制存在诸多问题:
[0005]I)在最新的视频编码框架中，如H.264/MPEG-4AVC和H.265，码率R是由编码器通过选择编码参数组合决定的，编码参数包括量化参数QP和许多其他如模式和运动信息等参数。事实上，在码率R和量化参数QP之间并不存在一一对应的关系，例如在H.265 一个编码宏块单元CU在使用同样的量化参数QP编码的情况下，可能会在R-D曲线上存在两个最优点。因此，精确的建立模型刻画码率R和量化参数QP之间的关系并不是很容易的。
[0006]2)编码的模式选择和运动估计等率失真优化(RDO)过程和码率控制的QP决定过程存着相互依赖的关系。为了达到某一预定的码率，必须要先获得残差信息才可以决定合适的QP值。但是，残差信息只有在模式选择和运动估计等过程完成后才能够确定，这样在模式选择过程上需要使用一个预先决定的QP值。这样就形成〃鸡生蛋、蛋生鸡〃的困难。由于H.265中支持更多的更灵活的模式，使得H.265中应用Q-domain的码率控制算法更加困难。
[0007]3)由于量化仅对残差信息有效，因此很难准确的建立模型描述非残差比特和QP之间的关系。例如，模式信息和运动信息并不会被量化，因此，增加QP值并不会减少花费在非残差信息上的比特开销。
[0008]4)从率失真优化(RDO)过程来看，QP是应当由RDO过程进行优化的参数之一，并不应当在RDO过程之前由码率控制算法决定。众所周知，只有在包括QP的所有参数均由RDO过程进行选择的情况下，才可以达到最优的R-D性能。
[0009]5) QP仅能选择整数，并且对于H.264/MPEG-4AVC和H.265来说，QP每增加6时量化步长增加一倍。QP仅能选取一些离散值，这也制约了通过调整QP来达到目标码率的精确度。
[0010]H.265码率控制方面JCTVC-K0103提案为了解决上述问题，提出了利用R-λ模型进行码率控制的方法。
[0011]R-λ模型进行码率控制，主要是将拉格朗日乘子λ与视频源相关参数α和β建立联系
[0012]
【权利要求】
1.一种改进型R-λ模型H.265码率控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤: 步骤一:初始化码率相关的参数，包括量化参数QP和图像组GOP配置； 步骤二:对编码当前帧计算图像的方差值δ 2和绝对误差和SAD值，并存在对应参数数组S [i] [j]和SAD [i] [j]中，其中i表示第i个图像组GOP，j表示第i个图像组GOP中第j个视频帧； 步骤三:按JCTVC-K0103提案进行图像组GOP级的比特分配:
【文档编号】H04N19/177GK103888765SQ201410120799
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】周建政, 周渝清, 刘华平, 傅政军 申请人:天格科技（杭州）有限公司