基于H.264/AVC的率失真优化和码率控制算法研究

摘要

本文实验统计多种QCIF测试序列的编码结果，分析发现不论图像类型是I、P还是B帧，图像编码的宏块类型在空间域都具有极强的相关性。为更好地分析宏块类型的相关性，本文分别引入方差度量I帧宏块的空域复杂性，绝对差分和(SAD)度量P/B帧宏块的时域活动性。然后根据宏块的活动性或复杂性制定出宏块类型预测的准则。依照这些预测准则，本文提出基于宏块类型空域预测的自适应宏块编码算法，并在H.264/AVC验证模型JM7.6上实现了所提出的自适应算法。大量的实验表明，本文提出的自适应算法不仅大大提高了图像编码的速度，而且图像编码质量和压缩效率基本不受太大影响。从而缓解了率失真优化算法的缺陷，极大提高了编码器的工作效率。　　另外，为了进一步提高码率分配的合理性，根据P帧宏块活动程度的显著差异性，本文提出在宏块级采用自适应量化策略，对JM7.6码率控制算法做出了改进。最终的实验结果表明，宏块的自适应量化改进了图像的编码质量，而且使得输出的码率更加接近目标比特率。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2视频编码技术发展历史和现状

1.2.1图像压缩编码技术的发展历史

1.2.2视频压缩编码技术

1.2.3视频质量的评价

1.3视频编码标准发展概况

1.4论文研究的主要内容

1.5论文结构

第2章H.264/AVC视频标准

2.1 H.264/AVC的产生及应用前景

2.2 H.264/AVC的编解码框架

2.3 H.264/AVC的关键技术

2.3.1 VCL与NAL的分层设置

2.3.2帧/场编码的自适应选择

2.3.3帧内预测

2.3.4先进的帧间预测技术

2.2.5 4×4整数变换和量化

2.3.6更先进的自适应熵编码

2.3.7环路去块效应滤波器

2.3.8先进的差错恢复技术

2.3.9其他重要技术

2.4小结

第3章率失真优化算法及改进

3.1视频编码的率失真思想

3.2 H.264/AVC率失真优化算法

3.2.1理论分析

3.2.2拉格朗日系数λ的确定

3.2.3运动估计的率失真优化

3.2.4宏块编码模式决定的率失真优化

3.2.5 H.264/AVC率失真优化算法

3.2.6率失真优化算法的复杂性分析

3.3自适应宏块编码算法

3.3.1宏块类型的空域相关性

3.3.2局部图像活动性度量

3.3.3宏块类型空域预测方案

3.3.4自适应宏块编码算法描述

3.3.5模拟实验

3.4小结

第4章视频编码的码率控制技术

4.1码率控制技术的思想

4.2经典的码率控制算法

4.2.1 MPEG2 TM5的码率控制算法

4.2.2 MPEG4 VM8的码率控制算法

4.2.3 TMN8的码率控制算法

4.2.4基于ρ域线性码率模型的码率控制算法

4.3 H.264/AVC JM7.6的码率控制算法

4.3.1率失真优化和码率控制技术的冲突

4.3.2 JM7.6码率控制算法

4.4宏块级自适应量化

4.4.1 JM7.6码率控制算法的不足

4.4.2改进的策略

4.4.3仿真结果及分析

4.5 小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文