H.264视频编码中的快速失真与速率估计算法

H.264视频编码标准采用率失真优化技术追求更高的编码效率。针对每一个宏块,编码器需要遍历多种帧内和帧间模式,复杂度较大,提出了模式选择中速率和失真的快速估计算法。该算法省去了模式判决中的反变换和熵编码过程,利用频域系数来直接估计宏块的编码失真和速率,且失真的估计能适于不同的宏块类型,速率的估计能自适应于视频的内容。仿真结果表明,对于多种类型的视频序列,该算法相对于参考算法能够提供较高的估计准确度,在保持编码率失真性能下降不多的条件下,节省了约35%的模式决定时间。     

基于率失真代价的快速帧间编码模式确定算法

介绍了率失真函数在视频编码中的应用,基于率失真函数代价值,提出一种帧间编码快速模 式确定的算法,基于本序列各类编码模式的率失真函数代价动态统计值,分别在SKIP模式和帧间IN- TER编码8×8块尺度和4×4块尺度间插入两层判定阀值,提前判定宏块的编码模式和帧间编码宏 块内部划分模式,减少了不必要的穷尽试探计算率失真代价．且阈值的选取具有时变、适应图像序列、 计算简单性．实验证明,在对图像质量影响极小的情况下,编码速率提高20％～30％左右．     

基于像素递归失真估计的率失真优化模式选择算法

为了改善视频数据在差错信道上传输的鲁棒性,结合H.264/AVC标准的多模式划分特点,提出了一种基于像素递归失真估计的率失真优化模式选择算法。该算法针对H.264/AVC中的多种帧内和帧间预测模式,对像素的递归失真估计方法进行改进,准确估计了差错环境下的视频失真,并采用二次率失真模型预测运动补偿编码的总码率以进行运动估计,最后运用率失真优化模型进行编码模式判决。实验结果显示,相对于H.264参考软件的模式选择算法,该算法提高了视频的差错恢复性能,能有效改善视频传输的鲁棒性。     

H.264/AVC快速帧间模式选择算法

H.264/AVC利用率失真优化(RDO)技术进行宏块模式选择,提高了编码效率,但大大增加了编码复杂度。文章研究了一种P帧编码的快速帧间模式选择算法,利用宏块模式与avgJmotion之间的关系进行候选搜索块模式分类,再利用帧间条件对分类后的模式进行判决,排除不可能作为最佳模式的宏块模式。实验结果表明,在信噪比降低和码率增加可以忽略不计的情况下,该算法平均节省编码时间约57%。     

率失真理论及在H.264/AVC中的应用

率失真理论主要是研究在限定失真条件下能够恢复信源符号所需的最小信息率.本文首先分析视频图像编码中的率失真思想,接着具体分析目前最先进的视频编码标准H.264/AVC中是如何利用率失真理论来指导编码以获得较高的编码性能的,并具体分析率失真优化理论在运动估计和宏块编码模式选择中的具体应用,最后给出了H.264/AVC验证模型JM12.2中的宏块编码的率失真优化算法的实现流程.     

面向无线信道的H.26L编码模式判决策略

在对H．26L视频编码中帧内帧间宏块编码失真和传输误码失真及扩散的理论分析基础上，提出了一种面向无线信道的H．26L编码模式率失真优化判决策略。考虑在编码模式选择时结合信道误码扩散模型，通过简化的率失真判决策略，使编码视频流具有很好的自适应误码恢复能力，且计算复杂度较低。典型无线信道环境中的测试结果表明，在增加不多计算量的情况下，该算法比传统方法具有更强的抗误码鲁棒性。     

基于DCT系数分布特性的视频编码码率控制策略

根据缓存器的状态和信道速率为待编码帧在图像层上预分配目的的视频编码比特数,使用DCT系数分布特性来表征图像特征,继而为帧内每一具体宏块选定最佳量化因子,提出了基于DCT系数分布特性的码率控制策略。并分析了算法的复杂度,提出了改进策略。模拟实验表明,该码率控制策略能有效地减少、避免缓存器出现上、下溢的情况,而输出码率趋于稳定。提高重建图像的信噪比,并且在视频图像质量没有明显失真的前提下,改进了计算复杂度。     

一种深度图失真引入的虚拟视失真估计方法

提出了一种深度图失真引入的虚拟视失真估计方法. 该方法依据能量一致性假设要求, 将深度图宏块划分为平坦宏块和非平坦宏块. 平坦宏块使用频域块级方法, 非平坦宏块使用时域像素级方法估计由深度图失真造成的绘制视失真. 虚拟视失真采用左右绘制视融合计算, 并计入虚拟视中空洞修复引入的失真. 该方法在宏块分类判据中综合了相机参数, 对于不同拍摄条件下的视频序列可以使用相同的判别阈值获得最佳区域划分, 通用性较强. 实验结果证明, 该方法兼顾了估计准确性和复杂度, 对于在有限码率预算条件下提高深度视频编码效率、优化三维视频码率分配具有重要的指导意义.     

基于 3D 相邻区域宏块相关性的多视点视频快速编码算法

针对多视点视频编码的高复杂度,提出一种利用相邻宏块编码信息的相关性进行编码的快速算法。利用多视点视频相邻宏块率失真代价分布的相关性,对当前宏块进行SKIP模式下的提前判决;根据视点间、时间和空间相邻区域运动矢量差值对当前宏块运动类型进行快速分类;针对不同的运动类型调整搜索范围,选择相应尺寸大小的编码模式。通过对具有不同运动特性的多视点视频编码性能测试,结果表明,相对于联合多视点视频模型（joint multi view video model,JMVM）遍历模式,在增加0．75％输出比特率和降低0．04 dB峰值信噪比的情况下,该快速编码算法能平均减少66％的编码时间。     

一种H.264的帧间宏块模式选择算法

H.264视频编码标准采用多种块模式运动估计,可以有效减少块匹配预测误差;但随着模式选择的增多,算法计算量成倍增加。对H.264的帧间宏块编码模式的选择进行了统计分析,在此基础上,提出了一种根据前一帧搜索结果判断小块模式搜索中途停止(Halfway-Stop)算法。实验表明,本算法能在获得与全搜索算法相当的图像质量、信噪比和比特率的情况下,大大降低多种块模式运动估计算法的复杂度。     

丢包网络中鲁棒的视频码率控制算法

在率失真统计分析的基础上，提出了一种丢包网络中联合控制图像级量化参数和最佳宏块编码模式选择的优化算法．该算法克服了以往码率控制方法和误码复原技术互不关联的弊病，利用Lagrange数乘理论，在给定的受限码率下求得最优的图像量化参数和帧内刷新率，使得视频信源编码和信道传输总失真最小．实验结果表明，本算法能够获得比传统算法更高的性能增益．     

提高图像块运动估计搜索速度的改进算法及其性能

运动估计是视频压缩中帧间预测编码的关键技术之一.由于运动估计具有较大的运算量,因此对压缩性能有重要影响.在研究分析了影响视频编码性能的传统搜索算法基础上,提出了一种基于六边形搜索算法的改进算法.该算法初始步骤使用十字形搜索模式,然后采用六边形搜索模式中的小钻石搜索模式,进行快速块运动估计.并进行了计算机仿真实验证明了改进算法在压缩处理运算量及信号质量方面的优越性.结果表明,改进算法比新三步搜索算法和传统六边形搜索算法有着更快的搜索速度和更小的失真.     

H.264帧内预测新快速算法的研究

帧内预测模式选择是影响H.264编码速率的重要问题之一。H.264/AVC是从多个方向进行多种模式的帧内预测,使用率失真优化算法选择最佳模式,造成算法复杂度很高。在分析帧内预测模式快速算法研究现状的基础上,提出了一种新改进的算法;利用描述图像灰度分布信息的直方图作为判断图像平坦程度的依据,进而提出双阈值和邻近模式法;为了减少RD_Cost的计算量,再次提出双阈值,用来判定当前宏块的最有可能模式的有效性。经过大量的实验证明：该算法可以在基本保持图像质量和编码性能的情况下,使得帧内编码效率得到提高。     

基于H.264感兴趣区域平稳视频主观质量的码率控制

为提高低延时低码率条件下的视频质量,提出一种H.264帧层和宏块层的码率控制算法,实现平滑主观质量和平稳缓冲区波动的一种新的权衡。帧层采用比例-积分-微分算法进行帧层码率分配;在宏块层建立一种新的基于运动外推的编码复杂度传播模型,在保证感兴趣区域具有平稳质量的前提下,在感兴趣区域和非感兴趣区域之间进行比特分配;在各区域中,根据编码复杂度传播模型,基于率失真优化选择宏块量化参数。仿真结果表明:和传统JM算法相比,感兴趣区域的质量波动可减少达35.5%～57.1%。该算法在保证较低缓冲区波动的前提下,具有平滑的主观视频质量。     

基于H.264感兴趣区域平稳视频主观质量的码率控制

为提高低延时低码率条件下的视频质量,提出一种H.264帧层和宏块层的码率控制算法,实现平滑主观质量和平稳缓冲区波动的一种新的权衡。帧层采用比例-积分-微分算法进行帧层码率分配;在宏块层建立一种新的基于运动外推的编码复杂度传播模型,在保证感兴趣区域具有平稳质量的前提下,在感兴趣区域和非感兴趣区域之间进行比特分配;在各区域中,根据编码复杂度传播模型,基于率失真优化选择宏块量化参数。仿真结果表明:和传统JM算法相比,感兴趣区域的质量波动可减少达35.5%～57.1%。该算法在保证较低缓冲区波动的前提下,具有平滑的主观视频质量。     

基于H.264/AVC的帧间编码快速算法

为了减少H.264帧间模式判决的复杂度,提高编码速度,提出了一种帧间模式选择快速算法.该算法对所有编码模式进行综合分析,利用当前宏块的绝对差值以及率失真值对所有编码模式进行三级分裂,在一定误差范围内能够快速寻找最佳编码模式,加快模式判决过程.通过基于H.264/AVC测试模型JM86的仿真实验表明,在保持图像质量和码率基本不变的情况下,该算法可以有效提高编码速度.     

面向应用层QoS的实时视频优化码率控制

基于传统视频信源编码在应用层QoS的联合信源信道优化，研究了信源编码和信道编码之间合理分配带宽以及信道与信源联合编码下的有效码率控制问题．依据视频编码的实时可变帧率下的VBR视频网络传输信道模型，提出了网络接入带宽统计复用基础上的优化信道码率分配；根据信道传输失真，推导出基于图像帧的全局信源信道联合失真估算递归模型，按照模型运算率失真优化下的跳帧参数和帧内宏块刷新率，实现整体的图像编码质量优化控制．相对于普遍采用的基于宏块的局部优化控制策略，所提出的优化码率控制策略能获取更一致的图像质量和更高的性能增益．     

基于宏块合并的H.264模式选择算法

H.264新技术的引入提高了压缩效率,但同时编解码器运算复杂度也成倍增加.为了减小H.264的编码算法复杂度,对编码选项和模式选择算法进行了优化.算法以运动矢量合并为基础,采用1/4像素精度的细化运动估计以减低码率,对P帧宏块是否采用帧内编码模式,利用平均比特率和宏块平均边缘差值进行预判断.实验结果表明,算法在不增加峰值信噪比和码率的基础上,平均节省运动估计时间35.19%,节省编码时间48.98%.     

基于二项式比特率计算模型的时变信道

针对H.264无线视频通信中的编码比特率问题,在一般的二项式计算模型理论的基础上,分析了比特率计算模型和均方差失真模型,并建立了编码比特率量化参数和宏块帧内刷新率的关系,提出了码率控制的新思想.该方法不仅能够在给定的网络带宽下,自适应地调整比特分配和量化参数,防止缓冲区的上溢和下溢,而且运用率失真优化求解方法精确地控制编码比特数,从而使帧内宏块级分配优化.     

分布式视频编码中自适应图像组结构算法的改进

针对分布式视频编码系统中固定的图像组结构没有充分利用图像帧间的相关性,提出了一种在编码端自适应调节图像组结构和在解码端自适应图像组的内插算法.该算法通过帧间宏块匹配来估计相关性,将帧动态划分为关键帧和Wyner-Ziv帧,以此达到充分利用帧间相关性,提高系统压缩性能.实验结果表明,通过本文算法生成的边信息峰值性噪比(PSNR)提高约0.1～1.3 dB.