[發明專利]基于H.264視頻壓縮標準的碼率控制方法

有效

• 申請號: 201710207952.4
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106937112B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 趙亦工;高李娜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04N19/124
• 分類號: H04N19/124;H04N19/176;H04N19/184;H04N19/107
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種基于H.264視頻壓縮標準的碼率控制方法，用于視頻信號處理器，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1，獲取需要進行壓縮編碼的視頻序列，所述視頻序列包含Q幀視頻圖像，每幀視頻圖像包含P個宏塊；

其中，所述視頻信號處理器的視頻序列的輸入速率為每秒N幀，所述視頻序列的輸入碼率為每秒M兆；所述視頻信號處理器的視頻序列的期望輸出碼率為每秒B兆；N<Q，B<M，且Q、P、N、M分別為正整數；

步驟2，設定第一幀視頻圖像中每個宏塊的量化參數為初始參數值，根據所述初始參數值對所述第一幀視頻圖像的每個宏塊進行壓縮編碼，從而得到壓縮編碼后的第一幀視頻圖像，并確定所述壓縮編碼后的第一幀視頻圖像的復雜度和壓縮編碼后的第一幀視頻圖像的實際編碼比特數；

步驟3，對于第i幀視頻圖像，根據壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像的復雜度和壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像的實際編碼比特數，確定第i幀視頻圖像中第一個宏塊的量化參數T₀；i的初值為2，i＝2,...,Q；

步驟4，對于第i幀視頻圖像中的第j個宏塊，按照下式確定第j個宏塊的量化參數T_j-1：根據所述第j個宏塊的量化參數T_j-1對第j個宏塊進行壓縮編碼，得到第j個宏塊的實際編碼比特數；j的初值為2，j＝2,...,P；

其中，macro_factor為第j-1個宏塊的實際編碼比特數占每一幀視頻圖像的期望比特數的比例，每一幀視頻圖像的期望比特數frame_wanted為

步驟5，令j的值加1，并重復執行步驟4，直到j>P，從而完成第i幀視頻圖像所有P個宏塊的壓縮編碼，得到壓縮編碼后的第i幀視頻圖像；并確定壓縮編碼后的第i幀視頻圖像的復雜度和壓縮編碼后的第i視頻圖像的實際編碼比特數；

步驟6，令i的值加1，并重復執行步驟3至步驟5，直到i>Q，得到壓縮編碼后的Q幀視頻圖像，所述壓縮編碼后的Q幀視頻圖像作為壓縮編碼后的視頻序列；

其中，步驟3中，所述壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像的復雜度C是指：壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像中各宏塊每個像素的預測值與未進行壓縮編碼前第i-1幀視頻圖像中各宏塊每個像素的原像素值分別對應相減，得到編碼的殘差值，所述殘差值經Hadamard變換后進行絕對值求和得到所述壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像的復雜度C，具體公式為：

m表示每個宏塊中像素點的序號，D表示每個宏塊中包含的像素總個數，Y_jm表示壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像中第j個宏塊中第m個像素的預測值，X_jm表示未進行壓縮編碼前第i-1幀視頻圖像中第j個宏塊中第m個像素的原像素值，Hadamard(·)表示Hadamard變換；

所述壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像的實際編碼比特數F是指：壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像中各宏塊每個像素的預測值與未進行壓縮編碼前第i-1幀視頻圖像中各宏塊每個像素的原像素值分別對應相減，得到編碼的殘差值，所述殘差值進行熵編碼后的比特數進行求和得到壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像的實際編碼比特數F，具體公式為：

其中，Code(·)表示熵編碼過程；

步驟3中，確定第i幀視頻圖像中第一個宏塊的量化參數T₀，由以下公式計算得到：

其中，qcomp為線性量化控制參數，C為壓縮編碼后的第i-1幀視頻圖像的復雜度，qscale為第i幀視頻圖像中第一個宏塊的量化參數T₀對應的量化系數，rate_factor為壓縮編碼后的前i-1幀視頻圖像的實際編碼比特數與前i-1幀視頻圖像的期望比特數的比值，且前i-1幀視頻圖像的期望比特數為且log₂表示以2為底的對數。

2.根據權利要求1所述的一種基于H.264視頻壓縮標準的碼率控制方法，其特征在于，步驟4中，第j-1個宏塊的實際編碼比特數占每一幀視頻圖像的期望比特數的比例macro_factor表示為：

其中，macro_size為第i幀視頻圖像中第j-1個宏塊根據其對應的量化參數進行編碼后得到的實際編碼比特數，frame_wanted為每一幀視頻圖像的期望比特數。