一种HEVC低延时编码码率控制算法

传统码率控制方法常常引起视频编码器的率失真性能降底。为了在满足码率控制精度的同时改善编码器率失真性能,提出一种基于改进R-λ模型的帧级码率控制算法。根据帧率把待编码视频序列划分成多个控制单元,并为当前控制单元分配目标比特;根据控制单元层的可用比特数为当前GOP分配目标比特;根据GOP层的可用比特数为当前待编码帧分配目标比特,再利用改进的R-λ模型计算得到拉格朗日乘子λ进行编码。在通用测试条件下的实验结果显示,该算法具有较高的码率控制精度,同时改善了编码器的率失真性能。其平均码率相对误差为0.095%;以不开启码率控制的HM16.7作为基准,平均码率节省(BD-Rate)达到了2.6%。     

优化编码树单元级比特分配算法

新一代视频编码标准H. 266/VVC(Versatile Video Coding)的码率控制算法采用编码参数相互独立的率失真优化技术。然而,同一帧内的编码树单元（CTU）间在空域上相互影响,且存在全局编码参数;同时,CTU级比特分配公式采用近似的编码参数分配比特,进而降低了码率控制精度和编码性能。针对上述问题,提出空域全局优化CTU级比特分配算法RTE＿RC(Rate Control with Recursive Taylor Expansion),并通过递归算法逼近全局编码参数。首先,建立空域全局优化比特分配模型;其次,应用递归算法求解CTU级比特分配模型中的全局拉格朗日乘子;最后,优化编码单元的比特分配并对编码单位进行编码。实验结果表明,在低延时P(Prediction)帧（LDP）配置下,与码率控制算法VTM＿RC相比,所提算法的码率控制误差由0.46%下降至0.02%,码率节省了2.48个百分点,编码时间下降了3.52%,显著提升了码率控制精度和率失真性能。     

一种基于时空相关性的H.264头比特预测算法

为了在网络带宽受限时获得更好的重建图像质量,码率控制成为了视频编码的重要组成部分.针对H.264码率控制算法中,宏块头比特预测没有充分利用时空相关性、头比特分配过于简单等不足,提出一种新的基于时空相关性的头比特预测模型,并对量化参数进行自适应调整.实验结果表明.新的算法提高头比特预测准确性以及编码图像的PSNR.     

一种基于视觉感知的H.264 码率控制算法

针对目前视频编码标准H.264 的码率控制算法未考虑人眼视觉感知、易导致编码 后视频图像质量波动的不足,提出了一种基于视觉感知的H.264 码率控制算法。首先,设计了 像素域的恰可察觉失真模型。在此基础上,根据各帧的恰可察觉失真的大小进行帧层比特分配。 其次,建立了基于结构相似度的率失真模型,并采用此模型设计了基本单元层(basic unit, BU) 的比特分配方案。最后结合二次速率-量化模型得到量化参数。实验结果表明,该算法与目前 H.264 中典型的码率控制算法相比,错误率降低了0.2%。     

H.264/SVC比特自适应分配的等级B帧码率控制算法

为减少码率控制中实际输出码率与目标码率之间的误差,改善视频序列编码尾部质量下降的缺陷,同时针对可伸缩视频编码中码率控制算法的不足,提出一种自适应比特分配的码率控制算法。算法基于对根据相邻图像帧之间的相关性以及对恒定质量的考虑,在图像组(GOP)之间平均分配目标比特,而在GOP内部则根据编码复杂度自适应分配目标比特,同时适当调整初始量化参数(QP),再根据目标比特分别计算P帧、B帧的QP。对不同的视频序列进行了实验测试,其结果验证了算法的准确性和有效性。     

基于相关性分析的MVC比特分配算法

针对目前尚未深入研究多视点视频编码（Multi—view Video Coding,MVC）码率控制的问题,提出了一种基于相关性分析的多视点视频编码码率控制算法。该算法的核心是先根据视差预测和运动预测的结构关系,将所有图像分成6种类型的编码帧,并改进二项式率失真模型,然后根据多视点视频相关性分析在各个视点之间进行合理的码率分配,将码率控制分成4层结构进行多视点视频编码的码率控制。其中,帧层码率控制考虑分层B帧等因素分配码率,基本单元层码率控制根据宏块的内容复杂度采用不同的量化参数。实验结果表明该码率控制算法实际码率与目标码率平均误差能控制0．6％。     

H.265/HEVC中基于R-λ模型码率控制的优化算法

在H.265/HEVC基于R-λ模型码率控制算法中,为了提高最大编码单元（LCU）的比特分配的效果以及参数（α、β）更新的精度,提出一种码率控制优化算法。该算法主要是利用当前最大编码单元原始比特进行比特分配,以及利用编码失真度对参数（α、β）更新。实验结果表明,在恒定比特率情况下,相对于HM13.0码率控制算法三分量峰值信噪比（PSNR）增益至少提高0.76 dB,编码传输比特每帧消耗比特至少降低0.46%,编码时间至少减少0.54%。     

基于空-时域视觉敏感度的码率分配算法

新一代高效视频编码HEVC(High Efficiency Video Coding)标准中,λ域的码率控制采用自适应码率分配策略,其主要根据前一参考帧对应参考单元的码控参数来调整当前编码单元的码率分配参数。但是,这种码率分配策略下的编码结果不适合于人类视觉特性。提出一种基于空-时域视觉敏感度的码率分配策略,采用一种恰可感知失真JND(Just Noticeable Difference)模型来获取一帧图像空域上的最大视觉失真值。通过对最大失真值计算,得到每个编码树单元CTU(Coding Tree Unit)空域敏感度权重。利用相邻帧在时域上的变化,获取帧级的码率分配比例。根据帧间变化得到自下而上的视觉关注度,从而计算出每个编码树单元在时域上的敏感度权重。结合空域与时域的视觉敏感度,获得基于空-时域的码率分配权重,将码率按照视觉特性合理的分配到每个编码树单元。实验结果显示,该算法可以有效提高码控的主观质量,同时降低码率波动。     

一种H.264帧层码率控制的改进算法

在H.264的现有帧层码率控制算法的基础上,提出了一种新的基于场景切换的码率控制算法。用P帧亮度分量的MAD比率和YUV三分量的均值相对变化的加权和来表示图像的复杂程度,并以此来分配目标码率、调整量化参数,并且编码时利用比特调整因子对分配的目标码率进行修正。在JM10.2平台下的测试结果表明,与JVT-G012中的算法相比,该算法在精确控制码率的同时,图像的视觉质量也得到了提高。     

外推结构无反馈DVC码率控制算法研究

针对现有内插结构无反馈分布式视频压缩（DVC）在大图像组条件下存在严重解码延时问题,研究了外推结构的无反馈DVC系统。在编码端,提出一种不等保护码率控制算法,该算法在编码端利用快速运动估计外推产生较高质量的边信息估计,根据比特平面误码率和比特平面重要性,实现比特平面级的码率控制;在解码端提出基于外推内插边信息更新的迭代解码优化,利用更新的边信息对每一分布式帧进行二次解码,在不增加传输码率的条件下进一步提升解码视频质量。实验结果表明,与现有无反馈码率分配算法相比,该算法能够更精确地分配码率,率失真性能提升0.6~1.8 dB,且解码视频图像的主观质量得到明显改善。     

语音谱参数的增强双预测多级矢量量化的码本设计方法

表征语音谱参数的线性预测编码(LPC)参数被广泛用于各种语音编码算法。甚低位率语音编码算法要求使用尽可能少的位率编码语音谱参数。文章提出了语音谱参数的增强双预测多级矢量量化算法(EDPMSVQ)的码本设计方法。这种改进的多级矢量量化方法充分利用语音谱参数的短时相关和长时相关特性,采用了有记忆的多级矢量量化算法(MSVQ),对语音谱参数的每一维分别使用不同的预测系数;并且通过利用相邻语音帧间语音谱参数的强相关和弱相关的不同特点,采用了分别对应于强相关和弱相关的两个预测值集合,进一步减小了语音谱参数编码位率。增强双预测多级矢量量化方法能够实现20位的语音谱参数近似“透明”量化,同时能够使语音谱参数量化时的计算复杂度略有减少,所需的存储空间大为减少。     

融合视觉感知特性的HEVC率失真优化

目的 高效视频编码(HEVC)采用率失真优化技术选择最佳的编码参数,实现编码比特率和视频图像失真之间的平衡。失真度量通常采用均方误差和绝对误差和,这些方法并没有考虑人眼的主观感受。为了提高视频编码的主观感知质量,提出一个融合视觉感知特性的率失真优化算法,并应用于帧间率失真优化过程中。方法 首先定义了一个视觉感知因子,该因子考虑了人类视觉系统对视频图像的空域活动性区域、纹理区域、时域运动性区域和亮度的感知特性,然后以编码树单元为单位对拉格朗日乘子进行自适应调整,最后根据拉格朗日乘子与量化参数之间的关系,对量化参数做进一步的修正。结果 与HEVC参考软件相比,本文算法明显提高了率失真性能,对于相同的结构相似度(SSIM)分值,本文算法在随机访问和低延时配置下平均分别节省3.1%,4.9%的码率,最高能节省9.0%的码率。与代表性文献算法相比,对于相同的SSIM,本文算法在随机访问和低延时配置下平均分别增加了0.7%,2.2%的码率节省。结论 本文率失真优化策略能够根据图像不同的视觉特性自适应的调整率失真优化过程中的拉格朗日乘子,在保持编码质量基本不变的情况下,节省了码率,提高了HEVC的编码性能。     

SSIM-based joint-bit allocation for 3D video coding

The quality of a 3D video display depends on virtual view synthesis process which is affected by the bit allocation criterion. The performance of a bit allocation algorithm is dependent on various encoding parameters like quantization parameter, motion vector, mode selection, and so on. Rate-distortion optimization (RDO) is used to efficiently allocate bits with minimum distortion. In 3D video, rate-distortion (RD) property of synthesized view is used to assign bits between texture video and depth map. Existing literature on bit allocation methods use mean square error (MSE) as distortion metric which is not suitable for measuring perceptual quality. In this paper, we propose structural similarity (SSIM)-based joint bit allocation scheme to enhance visual quality of 3D video. Perceptual quality of a synthesized view depends on texture and depth map quality. Thus, SSIM-based RDO is performed on both texture and depth map where SSIM is used as distortion metric in mode decision and motion estimation. SSIM-based distortion model for synthesized view is determined experimentally. As SSIM cannot be related to quantization step, SSIM-MSE relation is used to convert distortion model in terms of MSE. The Lagrange multiplier method is used to solve the bit allocation problem. The proposed algorithm is implemented using 3DV-ATM as well as HEVC. RD curves show reduction in bitrate with an improvement in SSIM of synthesized view.     

Near lossless compression of hyperspectral images based on distributed source coding

Effective compression technique of on-board hyperspectral images has been an active topic in the field of hyperspectral remote sensintg.In order to solve the effective compression of on-board hyperspectral images,a new distributed near lossless compression algorithm based on multilevel coset codes is proposed.Due to the diverse importance of each band,a new adaptive rate allocation algorithm is proposed,which allocates rational rate for each band according to the size of weight factor defined for hyperspectral images subject to the target rate constraints.Multiband prediction is introduced for Slepian-Wolf lossless coding and an optimal quantization algorithm is presented under the correct reconstruction of Slepian-Wolf decoder,which minimizes the distortion of reconstructed hyperspectral images under the target rate.Then Slepian-Wolf encoder exploits the correlation of the quantized values to generate the final bit streams.Experimental results show that the proposed algorithm has both higher compression efficiency and lower encoder complexity than several existing classical algorithms.     

H.263中基于全零块发现的运动搜索方法

Ｈ．３２４系统中,Ｈ．２６３图象编码速度一直是影响系统实时性能的瓶颈,而运动搜索和ＤＣＴ等模块又是其中运算量最大的模块,为了进一步降低图象编码的运算量,提出了一种基于零块发现的运动搜索方法。该方法在对活动图象进行运动搜索时,应用了一种基于发现全零块的中止准则,使得Ｈ．２６３中占用运行时间最多的ＩＮＴＥＲ块的运动搜索,收敛得更快,它尤其提高了对背景图象或者变化较小的图象部分的编码效率,同时也较大幅度也减少了ＤＣＴ等模块所占用的计算时间。该算法在提高速度的同时,仍保持了Ｈ．２６３原有压缩算法的效率和图象质量。     

基于矢量量化的高效BTC图像编码算法

作为一种有损图像编码技术,块截短编码算法（BTC）的计算量较少,速度快,有较好的信道容错力,重建图像质量较高。然而,标准BTC算法的主要缺点是其压缩比特率比其他基于块图像编码的算法（如变换编码和矢量量化）高。为了降低比特率,提出了几种有效的BTC算法,还提出了一种简单的查表算法对每块的BTC量化数据编码,另外还引入了矢量量化技术以减少对位平面编码的比特数。为了减少由改进算法引入的额外失真,在每种提出的算法中,采用最优阈值而不用平均值作为量化阈值。     

基于率失真特性的视频编码优化算法

率失真(R-D)优化是视频编码器中一项关键技术,然而当前广泛采用的独立率失真优化远未达到全局最优性能.为了进一步提升高效视频编码(HEVC)的压缩性能,提出了一种结合率失真依赖性和率失真特性的二次编码优化算法.首先,采用原始HEVC的方法对当前帧进行第一次编码,从而得到当前帧消耗的比特数和每个编码树(CTU)单元的率失...     

高效视频编码中变换跳过模式的快速选择

目的新一代高效视频编码(HEVC)标准采用了灵活的块结构和大量新颖的编码工具,有效提高了视频编码效率。变换跳过模式作为一种新增加的模式,可以有效地提高编码效率,但是也显著地增加了编码的复杂度,增加了实时编码应用的难度。因此提出一种针对变换跳过模式的提前剪枝算法。方法通过分析不同率失真代价下是否选择变换跳过模式的残差块的分布情况,最终选取率失真代价的平方根作为阈值,并建立了量化参数与阈值之间的模型。之后可以根据量化参数提前计算得到阈值大小,减少变换跳过模式的编码次数,从而降低变换跳过模式的复杂度。结果由于最终只需要对少量的块进行变换跳过模式编码,并且使用模型得到经验阈值并不会额外增加复杂度,因此能减少编码器的计算复杂度。实验结果表明,与标准编码器相比,该算法对于不同场景的标准测试序列平均峰值性噪比和平均比特率变化都非常小,平均减少了70%的变换跳过模式编码的次数。结论该变换跳过模式的剪枝算法,选取率失真代价的平方根作为阈值,根据本文模型获取不同量化参数下的经验阈值,对是否需要进行变换跳过模式提前判断。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下有效地降低由于加入变换跳过模式增加的编码复杂度。     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择（HHME2013第61号论文）

目的：H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。本文提出了一种针对P帧的基于决策树的快速选择候选模式算法。方法：在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的SATD值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果：由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论：本文提出了一种新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。