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【6h】

基于改进型Weibull分布率失真模型的帧比特分配算法的研究

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摘要

纵观过去,基于变换预测的图像和视频源压缩编码被广泛应用于可视信息的管理、处理与通信,进而发展出一系列视频编码标准。其中,H.264/AVC已成为目前最常用的标准。
　　 H.264/AVC标准中,对于DCT系数的描述使用的是Laplacian分布模型。而Laplacian分布模型在DCT系数分布曲线的拖尾处不能很好地去逼近。因而在其分布上建立的率失真模型以及相应的码率控制算法存在一定的缺陷。因此,要在有限带宽传输的条件下,得到更加清晰、平稳质量的视频,需要用一种更加逼近DCT系数分布的数学模型来代替。目前,能够替代Laplacian分布的模型是Cauchy分布模型。但Cauchy分布有时在分布曲线的拖尾之处还是不能很好地逼近实际DCT系数分布。
　　 本文深入研究H.264关键技术,通过对视频信源的统计分析,针对DCT系数的统计特征以及Cauchy分布的缺点,提出一种改进型Weibull分布,并据此分布建立一个新的率失真(R-D)模型。文章通过使用改进型Weibull概率密度函数,逼近实际DCT系数分布,并通过编码熵理论和失真分析,将模型表示成为两个关于视频编码量化步长的函数,即码率量化(R-Q)模型和失真量化(D-Q)模型,进而估计编码码率和量化失真。仿真结果表明,该分布比Cauchy分布更逼近于实际视频序列的DCT系数统计特性,并且该模型较基于Cauchy分布的率失真模型能够更为精确地估计实际编码码率和失真性能。
　　 由于改进型Weibull分布比Cauchy分布能够更精确地逼近实际DCT系数,从而基于改进型Weibull分布的率失真模型要比基于Cauchy分布的率失真模型能够更加精确地描述码率与量化步长和失真与量化步长之间的关系。于是本文基于改进型Weibull分布率失真模型提出一种新的H.264的帧比特分配算法。实验结果表明,本文提出的算法要比JVT-H017的算法在PSNR方面平均有0.30dB的改善,并且能够得到更加平稳质量的视频输出。在实际输出码率方面,本文算法比JVT-H017的算法更低,并且编码缓冲器充盈度较JVT-H017平稳且没有上下溢的情况出现。

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