基于图像亮度差加权估算的视频码率控制算法

胡伟刚，丰洪才，龚 永，张 赤，金 凯

(1.武汉工业学院数学与计算机学院，湖北 武汉 430023;2.北部湾职业技术学校机电学部，广西 钦州 535000;3.武汉工业学院网络中心，湖北 武汉 430023)

码率控制(rate control，RC)作为视频编码的重要组成部分，其主要任务在于有效地控制视频编码器的输出码流，以便在解码端尽可能获得最优的视频解码质量，因此视频码率控制一直是视频编码中的研究热点。国内外专家提出了许多相应的码率控制方案，其中比较经典的方案有MPEG-2的TM5、MPEG-4的 VM8和 H.263的TMN8算法等。

H.264是目前使用最普遍的视频编码国际标准，与以前的视频压缩标准相比，H.264标准可以实现高质量、低比特率的编码。相对应的码率控制方案有 JVT-F086 和 JVT-G012[1]等，其中JVT-F086是在TM5算法基础上改进得来，JVT-G012在H.264码率控制方面效果非常理想。然而JVT-G012的不足之处在于当视频序列快速运动或场景变换时，各帧之间的平均绝对误差(mean absolute difference，MAD)波动很大，G012采用线性MAD预测模型所得到的MAD与实际值相差很大，在不规则帧数据参与预测模型的参数更新后，会引起该模型的失效;此外该算法在处理P帧的基本单元比特分配时，平均分配给所有未编码的基本单元，而没有考虑到各个基本单元复杂度的大小，容易造成帧内图像的波动。KIM等[2]采用帧复杂度来预测MAD，使得每帧的比特分配与帧率和帧复杂度有关;侯晨娟等[3]通过相邻宏块的相关性预测的方法来预测MAD;实验表明，他们的方法都在预测精度方面取得很好的效果，但是都是靠一定的算法复杂度来换得的。……