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(duì)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(chǔ)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(duì)視頻通信中視頻編碼的幾個(gè)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(shí)現(xiàn)。 1、碼率控制算法 碼率控制是視頻通信中實(shí)現(xiàn)視頻高效編碼和穩(wěn)定傳輸?shù)闹匾ＷC。對(duì)于恒碼率（CBR）控制，針對(duì)實(shí)時(shí)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?cái)?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(shí)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(dòng)。針對(duì)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(shí)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(shí)驗(yàn)與分析。 對(duì)于變碼率（VBR）控制，針對(duì)ARQ機(jī)制下的低延時(shí)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(jì)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(yùn)動(dòng)區(qū)域的自適應(yīng)可伸縮編碼的優(yōu)化實(shí)施方案。該方案根據(jù)基本層的運(yùn)動(dòng)信息及編碼模式自動(dòng)提取圖像的運(yùn)動(dòng)感興趣區(qū)域，并以獨(dú)立片的形式對(duì)其進(jìn)行時(shí)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(duì)內(nèi)容的可伸縮編碼，提出了一種基于H．264壓縮域的運(yùn)動(dòng)對(duì)象

5、分割快速分割算法。該算法對(duì)H．264壓縮域中原始的運(yùn)動(dòng)信息通過歸一化、時(shí)空域聯(lián)合處理及全局運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)玫娇煽慷@著的對(duì)象運(yùn)動(dòng)信息，進(jìn)而采用Mean shift聚類分割算法提取精確的運(yùn)動(dòng)對(duì)象掩膜，并通過優(yōu)先塊編碼實(shí)現(xiàn)了基于運(yùn)動(dòng)對(duì)象的SNR可伸縮編碼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該算法對(duì)具有靜止背景和運(yùn)動(dòng)背景的視頻序列都能在滿足實(shí)時(shí)性的要求下，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確高效的運(yùn)動(dòng)對(duì)象分割。在此對(duì)象掩膜基礎(chǔ)上的SNR可伸縮編碼能顯著提高對(duì)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(shí)現(xiàn) 視頻編碼算法復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大，又具有實(shí)時(shí)性要求。為了將視頻編碼算法在DSP上高效實(shí)現(xiàn)，針對(duì)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(jí)和結(jié)構(gòu)級(jí)優(yōu)化策略。針對(duì)基于C64x DSP的MPEG—4編碼器優(yōu)化實(shí)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(yùn)動(dòng)估計(jì)中的搜索點(diǎn)和紋理編碼計(jì)算量，在保持編碼質(zhì)量基本不變的情況下，使計(jì)算復(fù)雜度得到大幅降低；同時(shí)