[發明專利]一種視頻編碼碼率控制幀層比特分配方法

有效

• 申請號: 201711297946.9
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108200431B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 李強;許鶴;明艷
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04N19/146
• 分類號: H04N19/146;H04N19/172;H04N19/184;H04N19/70
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種視頻編碼碼率控制幀層比特分配方法，其特征在于，具體包括下列步驟：

步驟1、輸入視頻，對視頻的幀層圖像紋理進行分析，得到圖像信息熵EI，最小變換域絕對誤差之和SATD值；

步驟2、根據得到的EI和SATD值，以及R-λ模型碼率控制算法中幀層固定權重計算出各幀圖像的比特分配權重ω_pic；

步驟3、根據公式(1)計算出幀層分配的比特數；

其中，T_CurrPic是當前幀分配的比特數；T_GOP是當前圖像組GOP分配的比特數；Coded_GOP表示GOP中已編碼的比特數；ω_pic為當前幀的比特分配權重；為GOP中所有未編碼圖像的比特分配權重；

步驟4、分析視頻編碼緩沖區的狀態，通過設置緩沖區充盈度，計算出緩沖區的反饋比特；

步驟5、根據步驟3計算出的幀層分配比特數T_CurrPic和緩沖區的反饋比特Δ_T，計算出當前幀應分配的比特數；

所述步驟4中緩沖區的反饋比特計算過程如下：

計算出已編碼圖像幀分配得到的目標比特數，計算已編碼圖像幀實際編碼過程中消耗的比特數，求該兩個比特數的絕對差和，然后通過公式(5)計算出緩沖區剩余的比特數；

其中，T_bufleft是緩沖區剩余比特數；i表示已編碼幀的序號；n是當前待編碼幀的序號；是當前圖像組GOP中已編碼圖像幀分配得到的比特數；是當前圖像組中已編碼圖像實際消耗的比特數；為了避免緩沖區溢出，在編碼一圖像幀之前，先設定一個目標緩沖級L，使得編碼完成后緩沖區充盈度盡量逼近該值，目標緩沖級L的計算公式如(6)所示；

L＝μ×B_d (6)

B_d＝R/f (7)

其中，系數μ為0～1之間的某個值；B_d為緩沖區的大小；R為信道速率，信道速率可預先在配置文件中設置；f為幀率；

緩沖區的反饋比特的計算公式如(8)所示；

Δ_T＝η×(L-T_bufleft) (8)

其中，Δ_T表示緩沖區的反饋比特；系數η為0～1之間的某個值；L為目標緩沖級；T_bufleft表示緩沖區剩余比特數；

基于緩沖區充盈度分配的比特數T_CurrPicbuf采用公式(9)計算得到；

2.根據權利要求1所述的一種視頻編碼碼率控制幀層比特分配方法，其特征在于，所述步驟1中的圖像信息熵EI采用公式(2)計算得到；

其中，p(x)是圖像x灰度級出現的概率，N為圖像最大的灰度級。

3.根據權利要求1所述的一種視頻編碼碼率控制幀層比特分配方法，其特征在于，步驟1中的最小變換域絕對誤差之和SATD值由公式(3)計算得到；

其中，M為像素塊的行和列的像素個數，h_i,j為像素塊經過哈達瑪變換后的對應值。

4.根據權利要求1所述的一種視頻編碼碼率控制幀層比特分配方法，其特征在于，所述步驟2中的幀層比特分配權重ω_pic由公式(4)計算得到；

其中，EI_i是當前幀圖像的信息熵；SATD_i為當前幀圖像的最小變換域絕對誤差之和；表示當前幀圖像在R-λ模型碼率控制算法中幀層固定權重；a,b為加權系數，這兩個系數值大于0且小于1。

5.根據權利要求1所述的一種視頻編碼碼率控制幀層比特分配方法，其特征在于，所述步驟5通過采用基于綜合因子的分配權重，緩沖區反饋比特加權平均的方法，得到最終幀層比特的分配公式如(10)所示；

T_CurrPicfal＝γ×T_CurrPic+(1-γ)×T_CurrPicbuf (10)

其中，T_CurrPicfal表示當前幀最終被分配的比特數；T_CurrPic是根據基于綜合因子的分配權重為當前幀分配的比特數；T_CurrPicbuf是基于緩沖區充盈度分配的比特數；γ為加權系數，其取值范圍在0～1之間，根據不同配置文件選取該值；

聯立公式(1)、(9)和(10)，得到如(11)所示的T_CurrPicfal的計算公式；