A rate control scheme for H.264 video under low bandwidth channel

The dilemma of the quantization parameter (QP) being involved in both rate control and rate-distortion optimization (RDO) prevents using the traditional rate control scheme. Although some rate control schemes are proposed to circumvent the dilemma, the inaccurate prediction model and improper bit allocation deter H.264 application on low bandwidth channel. To resolve this issue, this paper proposes a novel rate control scheme by considering the macroblock (MB) encoding complexity variation and buffer variation and by exploiting the spatio-temporal correlation sufficiently well. Simulations showed that this scheme improves the perceptual quality of the pictures with similar or smaller PSNR deviations when compared to that of rate control in JVT-O016.

RATE CONTROL ALGORITHM FOR H.264 VIDEO ENCODER

This letter proposes a rate control algorithm for H.264 video encoder, which is based on block activity and buffer state. Experimental results indicate that it has an excellent performance by providing much accurate bit rate and better coding efficiency compared with H.264. The computational complexity of the algorithm is reduced by adopting a novel block activity description method using the Sum of Absolute Difference (SAD) of 16× 16 mode, and its robustness is enhanced by introducing a feedback circuit at frame layer.

A novel dynamic frame rate control algorithm for H.264 low-bit-rate video coding

The goal of this paper is to improve human visual perceptual quality as well as coding efficiency of H. 264 video at low bit rate conditions by adaptively adjusting the number of skipped frames. The encoding frames are selected according to the motion activity of each frame and the motion accumulation of successive frames. The motion activity analysis is based on the statistics of motion vectors and with consider- ation of the characteristics of H. 264 coding standard. A prediction model of motion accumulation is pro- posed to reduce complex computation of motion estimation. The dynamic encoding frame rate control algorithm is applied to both the frame level and the GOB （Group of Macroblocks ） level. Simulation is done to compare the performance of JM76 with the proposed frame level scheme and GOB level scheme.

A Simple Adaptive Rate Control for H.264/AVC

The purpose of this paper is to improve allocation of the number of bits without skipping the frame by accurately estimating the target bits in H.264/AVC rate control.In our scheme,we propose an enhancement method of the target frame rate based H.264/AVC bit allocation.The enhancement uses a frame complexity estimation to improve the existing mean absolute difference(MAD)complexity measurement Bit allocation to each frame is not just computed by target frame rate but also adjusted by a combined frame complexity measure.Using the statistical characteristic,we obtain change of occurrence bit about QP to apply the bit amount by QP from the video characteristic and applied in the estimated bit amount of the current frame. Simulation results show that the proposed rate control scheme could not only achieves time saving of more than 99%over existing rate control algorithm,but also increase the average PSNR of reconstructed video for around 0.02～0.78 dB in all the sequences.

Rate Control Algorithm of Wireless Video Based on Visual Saliency Map Model

In order to further improve the efficiency of video compression, we introduce a perceptual characteristics of Human Visual System (HVS) to video coding, and propose a novel video coding rate control algorithm based on human visual saliency model in H.264/AVC. Firstly, we modifie Itti's saliency model. Secondly, target bits of each frame are allocated through the correlation of saliency region between the current and previous frame, and the complexity of each MB is modified through the saliency value and its Mean Absolute Difference (MAD) value. Lastly, the algorithm was implemented in JVT JM12.2. Simulation results show that, comparing with traditional rate control algorithm, the proposed one can reduce the coding bit rate and improve the reconstructed video subjective quality, especially for visual saliency region. It is very suitable for wireless video transmission.

基于3G和H.264技术的无线视频监控系统

针对网络视频监控设备的实际应用需求,融合视频压缩、嵌入式系统和无线通信等相关技术,设计实现了基于3G技术的H.264无线视频监控系统。该监控系统实现了视频数据的采集、压缩与网络传输以及编解码等功能。由于H.264标准中码率控制策略过于强调通用性而没有考虑无线网络的误码率高、抖动性大以及嵌入式终端的处理能力有限的因素,本系统在实现了H.264标准中码率控制策略的基础上进行了优化。实验表明,在码率没有明显增加的情况下,图像PSNR值有所提高,从而较好地实现了码率控制效果。

H．264／AVC码率控制优化算法

提出了一种新颖的编码特性预测机制,较为充分地利用了视频信源的时空相关性,改进了率失真建模的有效性;利用Lagrangian优化理论推导出两种率失真优化的位分配方案,并实现了相应的码率控制算法,即线性模型算法和二次模型算法.大量实验数据表明:线性模型算法和二次模型算法的编码效率基本上相同,而前者的码率控制能力稍优于后者;和H.264/AVC参考软件中所采用的JVTG012码率控制算法相比,两种新算法在获得更高编码效率的同时,能够更加准确地控制输出码率.

一种场景自适应的H.264帧层码率控制算法

在JVT-G012码率控制算法的基础上,提出了一种改进的H.264码率控制算法。首先,利用像素灰度值差值的方法检测场景切换,并对检测到的场景切换进行处理;其次,使用一种新的P帧的比特分配原则,根据P帧在GOP中的位置以及P帧的图像复杂度对P帧进行比特分配。实验结果表明,改进后的码率控制算法能够更加准确地控制输出码率,提高解码图像质量,并能有效地检测与处理场景切换。

H.264/AVC码率控制现状与发展

作为视频通信中非常重要的关键技术之一,码率控制用于调整视频码流以满足带宽受限的条件,能够直接影响视频编码器输出码率的稳定性和保证视频质量。首先描述码率控制问题,给出码率控制算法的分类准则;然后对众多的H.264/先进视频编码(advanced video coding,AVC)码率控制算法根据应用目的进行具体描述;最后从适用标准和应用目的两个方面,详细指出码率控制技术今后的研究方向。

一种基于PID控制器的H.264单元层线性码率控制算法

本文提出一种新的集成PID控制器和线性码率模型的H.264单元层码率控制算法。人眼不仅对空域图像质量敏感,而且对时域图像质量敏感。为了在空域图像质量和时域图像质量之间获得更好的折中,在保持高空域重建图像质量的情况下获得更好的时域重建图像质量,本文将PID控制器引入到H.264的单元层线性码率控制中,并对场景切换情况进行单独处理。实验结果表明,本文算法不但具有线性码率控制算法的准确跟踪目标码率,显著降低比特率估计偏差的优点,而且在保持较高空域重建图像质量的同时提高时域重建图像质量,并可显著地提高场景切换时的重建图像质量。

基于人眼视觉系统的H.264/AVC码率控制算法

提出了一种基于人眼视觉系统(HVS)特性的H.264/AVC码率控制方案以解决传统的H.264/AVC码率控制算法中由于码率分配不当造成视频质量较差的问题。该方案利用人眼视觉系统对视频场景感知的选择性设计了一种新的基于区域的码率控制算法。首先,利用当前帧和前一帧的信息快速地检测出运动区域和非运动区域。其次,根据宏块所在区域的复杂度进一步将非运动区域细分为平坦区域和复杂区域。最后,对这3种区域依据不同的视觉敏感度权重分配适当的比特数。基于不同区域峰值信噪比(PSNR)、连续帧PSNR、主观评价以及缓冲器充盈度综合评价了本文算法的性能,结果表明,提出的基于区域的码率控制方案对不同视觉特性区域的比特分配有较高的鲁棒性,与JVT-G012的码率控制算法相比能获得较好的主观和客观编码质量。

一种改进的H．264码率控制算法

码率控制是H.264视频编码中一项重要技术,对平稳码率和保证良好的图像质量起着重要作用.通过分析H.264 JVT-012中目标码率计算与分配算法的缺陷,提出了基于图像直方图和滑动窗技术的自适应改进方法.根据图像复杂度和场景切换,通过图像直方图和滑动窗引入比率因子λ,对预测的MAD进行自适应调整,使之更加接近真实的MAD值,从而有效地提高了码率控制的性能.实验结果表明,与JVT-G012算法相比,目标码率匹配更精确,图像解码质量提高且PSNR变化较小,并能较好地处理场景切换等问题.

H.264/AVC码率控制中初始量化参数的估计

由于H.264/AVC采用的码率控制模型忽略了视频特性对初始帧量化参数(Initial Quantization Parameter,QP0)选择的影响,本文提出了一种新的基于视频特性的QP0估计算法来提高H.264/AVC的码率控制精度。首先,分析影响QP0的视频特性,包括每像素比特数(bpp)、视频序列的复杂度和图像组(GOP)长度;然后,通过大量的测试仿真建立了QP0与bpp和视频序列复杂度之间的函数关系;最后,结合GOP长度对QP0的影响,修正了QP0模型。实验结果表明:相比JM12.2中的算法,提出的算法使四分之一通用中间格式(QCIF)和通用中间格式序列重建帧的平均峰值信噪比(PSNR)分别提高了0.185dB和0.144dB;码率控制误差的控制幅度分别提高了37.3%和11.2%;序列中每帧图像间的质量波动均降低了约50%。该方法在提高重建帧质量的同时,大幅度降低了码率控制误差,有效地抑制了序列间每帧图像的质量波动,获得了更优质、平稳的编码视频流,并能很好地适应不同特性的视频序列。

一种低复杂度H.264宏块级码率控制算法

首先分析了H.264的码率控制算法复杂度高的原因;接着分析MPEG-2 TM5码率控制算法中的虚拟缓冲区机制,并由此得到了一种简单的积分控制算法;最后把这个积分控制算法应用到H.264码率控制算法的宏块层上,提出了一种新的宏块级码率控制算法.该算法避免了传统码率控制算法与率失真优化技术之间的矛盾.实验结果表明,改进的算法同时适应CBR(Constant Bit Rate)和VBR(Variable Bit Rate)情况.该算法不仅有效降低了原算法的复杂度,使得码率控制更加准确,同时得到的平均PSNR值与原算法基本相同.

一种新的H.264基本单元码率控制方法

通过对H.264码率控制原理的分析,提出一种基于峰值信噪比(peak signal noise ratio,PSNR)的图像复杂度估计方法,与平均绝对差值(mean absolute difference,MAD)联合估计基本单元编码复杂度,使基本单元目标比特分配更精确。考虑到MAD线性预测模型计算复杂度高的缺点,利用图像的空间和时间相关性,提出一种加权预测模型的基本单元MAD预测方法,省略参数更新过程以减少计算量。仿真结果表明,提出的加权模型与线性模型预测精度基本相当;所提方法在精确分配目标比特和控制码率的同时,与JM9.6相比,可以令PSNR更为平滑,且平均性能提高0.2 dB。

基于视频压缩标准H.264的视频加密算法

提出一种混沌的视频加密算法,该算法利用混沌函数产生加密序列,根据视频压缩标准H.264的原理和特点,先对离散余弦进行变换,并将量化后的矩阵块作空间置乱和数值扩散,再对熵编码后的二进制序列进一步加密处理,解决了视频信息传输的加密问题.并在H.264参考软件JM12.4上实现了混沌的视频加密算法.

一种基于Cauchy分布的H.264宏块层码率控制算法

提出了一种精确有效的H.264宏块层码率控制算法。首先,基于H.264编码器中DCT系数服从Cauchy分布的假设推导得出H.264宏块层的码率模型;并采用线性模型利用前一帧已知的失真度和量化参数值对失真度进行预测;最后,在宏块层通过Lagrange方法最小化失真度,确定宏块的量化参数。实验结果显示,与JM8.6中采用的码率控制算法相比,本文算法不仅能提高平均PSNR,而且能显著降低比特数估计偏差,从而提高图像质量,减小比特数波动,更好地跟踪目标码率。

H.264结构相似性最优的宏块层码率控制算法

传统码率控制(RC)大多以客观失真作为失真度量,无法得到最优的主观质量。该文将基于结构相似(SSIM)的主观失真用于H.264视频编码的率失真优化和码率控制,提出了一种SSIM最优的宏块(MB)层码率控制(RC)算法。首先提出了一种经验型的SSIM线性失真模型,并结合改进的二次码率-量化(R-Q)模型用Lagrange乘子法得到了SSIM最优的MB层量化步长的闭式解。实验结果表明:该文算法相比客观质量最优的MB层RC算法JVT-O016更好地编码了图像结构信息,得到了更好的主观质量。

基于H.264/AVC的一种新的帧一层码率控制算法

在参考软件JointModel(JM)8.4中已给出了码率控制算法JVT-017的提案。由于该算法采用线性模型预测平均绝对差MeanAbsoluteDifference(MAD),运算量较大且存在一定的误差,为此提出了一种新的帧一层的非线性量化级计算模型。仿真结果显示,与JVT-H017码率控制算法相比,采用改进算法的H.264编码器在在相同条件下码率控制得更准确,并能获得较高的峰值信噪比PSNR和主观视觉质量,特别在有场景切换的情况下缓冲区并未出现上溢和下溢现象。

基于H.264率失真模型的无线信源信道联合编码方案

针对H.264编码器的率失真特性,建立了一种新的H.264编码率失真(R-D,rate-distortion)模型;然后基于该R-D模型和Turbo码的抗差错特性,对无线环境下的端到端视频传输失真进行了深入的分析,提出了一种无线信道下的自适应视频信源信道联合编码(JSCC,joint source channel coding)方案,该方案可以自适应地根据当前无线信道的具体状况,将网络可用带宽在信道编码和信源编码之间进行最优的分配,使得端到端的传输失真达到最小。实验结果表明,与固定选择信道编码速率方案相比,该方案可以显著提高传输的可靠性,在接收端可以获得更好的视频重建质量。