一种基于失真测量的hevc码率控制模型参数更新算法
【技术领域】
[0001] 本发明设及视频编码码率控制技术领域，特别设及一种基于失真测量的肥VC 码率控制模型参数更新算法，该算法符合H. 265/MPEG-H肥V"Hi曲Efficien巧Video Coding)视频编码标准。
【背景技术】
[0002] 在视频编码与传输应用中，新一代高性能视频编码标准H. 265/MPEG-HHEVC(化曲 EfficiencyVideoCoding)由ISO-IEC/MPEG和ITU-T/VCEG两大国际标准化组织成立的视 频编码联合开发小组（JCT-VC)开发，与H. 264/AVC相比，在相同的视觉质量下，肥VC能使 比特率降低一半。
[0003] 作为新一代视频编码标准，肥VC仍然属于预测加变换的混合编码框架，它也包含 了帖内预测、帖间预测、正交变换、量化、滤波、滴编码等编码模块，但在各个编码环节都进 行了细致的优化与改进，肥VC标准编码方法如附图1所示。
[0004] 在视频编码码率控制算法中，率失真R-D(Rate-Distodion)性能是需要考虑的 问题。一个良好的码率控制算法可W在精确达到目标码率的同时达到尽量小的编码失真。 码率控制问题可W被转化成如公式（1)所示的率失真优化问题。
[0005] 公式（1)
【主权项】
1. 一种基于失真测量的HEVC码率控制模型参数更新算法，其特征在于：本算法使用视 频编码失真迭代计算码率控制模型的参数，具体如下； 当HEVC编码算法使用双曲线模型描述R-D码率失真模型时，描述如公式（2)所示； 公式⑵：D (R) = CR-k; 其中D表示经过压缩编码后的视频失真；R表示压缩后的码率，C和K是和视频序列特 性相关的模型参数； 设参数α以公式（200) : a = CK描述； 设参数β以公式（201) : β =- K 一 1描述； 则在HEVC编码算法的码率控制中，码率R和编码使用的拉格朗日乘子λ间关系如公 式⑷表示如下； 公式（4)
; 本算法使用视频编码失真以最小均方误差LMS方法迭代计算码率控制模型的α参数 和β参数，设C参数和K参数在进行一次迭代所使用的迭代步长分别为\和δ κ，目标码 率为R; 迭代所用公式为； 公式（18) :Cnew= C 〇ldX [1- δ CX (InDreal-InDold)]; 公式（19) :Knew= K 〇ld+ δ KX [ (InDreal-InDold) X InRreJ ; 公式（20) : a new= CnewXKnew; 公式（21) : βη"= -Knew-I ; 其中〇_为迭代更新后的α参数，β Mw为迭代更新后的β参数，Cmw为迭代更新后 的C参数，Knrat为迭代更新后的K参数，D。1(1为基于目标码率R以及原参数所估计的视频失 真，D Mal为编码后的实际视频失真，R Mal表示压缩编码后的实际码率，δ δ κ分别为利用 最小均方误差LMS方法进行一次迭代所使用的迭代步长。
2. 根据权利要求1所述的一种基于失真测量的HEVC码率控制模型参数更新算法，其特 征在于：所用公式（18)、公式（19)、公式（20)、公式（21)的推导迭代步骤依次包括如下步 骤； Α、以(；1(1和K。1(1为参数进行视频压缩编码，在目标码率R下的重构视频失真预期值为； 公式⑶..Dohl =CmET^ ·， Β、编码后重构视频的实际码率为Rreal，实际失真为Dreal，其关系为； 公式（10) :Dreal= CRrearK; C、 对公式（10)进行对数运算，设In(C) = C'，得结果为； 公式（11) :In (Dreal) = In(C)-KIn(Rreal) = C'-KIn(Rreal); D、 实际的编码失真和估计得到的编码失真之间的平方误差以公式描述如下； 公式（12) :e2= (InDreal-InDtjld)2; 公式（13:
公式（14:
E、利用最小均方误差的LMS方法进行一次迭代，以\为一次迭代所使用的迭代步长； Cin =Crhl -S^l(InDmil-InDoll) 根据公式（13)得公式（15) : ^ ^ f ]τ : τ :、; =(-久 x ("U"A,/,/) 根据公式（15)得公式（16) :InCnew= InCtjld-ScX (InDreal-InDtjld); 进一步可得公式（17) fne^CddXexpli-ScX (InDreal-InDtjld)]; 对公式（17)泰勒展开并且忽略高阶项，得到公式（18); 公式（18) :Cnew= C 〇ldX [1- δ CX (InDreal-InDold)]; 以S -次迭代所使用的迭代步长，根据最小均方误差方法和公式（14)得到公式 ^ncu- ^ ^oid ~f>'x [_2(//7/>,,"/ - InDold ) X InRinll ] (19). =Kolj + δκ X WnDivili - ZnDolil) x InRreai ] G、如公式（200)、公式（201)可推导得参数αη"和β nOT的计算公式（20)和公式（21); 公式（20) : a new= CnewXKnew; 公式（21) :0new=-Knew-I。
【专利摘要】本发明公开了一种基于失真测量的HEVC码率控制模型参数更新算法，本算法使用最小均方误差LMS方法迭代计算码率控制模型的α参数和β参数，设D表示经过压缩编码后的视频失真；R表示压缩后的码率，C和K是和视频序列特性相关的模型参数；C参数和K参数在进行一次迭代所使用的迭代步长分别为δC和δK，目标码率为R。R-D码率失真模型以公式描述为：D(R)＝CR-K，码率控制中，码率R和编码使用的拉格朗日乘子λ间关系表示为：迭代所用公式为：Cnew＝Cold×[1-δC×(InDreal-InDold)]Knew＝Kold+δK×[(InDreal-InDold)×InRreal]αnew＝Cnew×Knewβnew＝-Knew-1本发明根据编码前后的视频特征进行迭代，通过对失真量的精确测量，来精确更新HEVC码率控制模型参数，从而获得更精确的码率控制效果。
【IPC分类】H04N19-147, H04N19-149, H04N19-61
【公开号】CN104767999
【申请号】CN201510191967
【发明人】郑明魁, 苏凯雄, 杨秀芝, 叶宇煌, 黄博
【申请人】福州大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月22日