基于HEVC的码率控制模型及算法研究

码率控制是视频图像编码技术中的关键组成部分。针对非常有限的通信带宽，码率控制尽最大可能提供最小失真的视频图像质量。课题致力于下一代高效视频编码(HEVC)中码率控制相关模型和算法研究。研究自适应参数调节PID控制器在码率控制中的工作原理，明确帧内/帧间编码复杂度模型关系，揭示HEVC率-失真规律进而建立函数模型，形成新的码率控制算法。新算法将包含一种新的基于帧间结构相似度的复杂度计算模型、一种新的分段率-失真模型、一种新自适应参数调节PID缓冲区反馈控制器。课题研究力争在HEVC框架下首次提出并实现码率控制算法。在比特率控制、视觉质量提高、视觉质量波动控制等方面，新算法将具备明显优势。

本青年基金项目的选题属于信息科学领域，特别针对数字图像处理中视频编码码率控制相关技术的研究。本项目面向国际标准高效视频编码(HEVC)和中国国家标准AVS码率控制相关模型和算法展开研究工作。研究了自适应参数调节PID控制器在码率控制中的工作原理，明确了帧内/帧间编码复杂度模型关系，揭示了HEVC率-失真规律进而建立函数模型，形成了新的码率控制算法集成。本项目提出的新方法在比特率控制、视觉质量提高、视觉质量波动控制等方面与国际最新算法相比具备优势。..通过本项目研究形成了一系列的成果，这包括(1) 正式发表学术论文7篇，其中SCI检索2篇，EI检索5篇；(2) 申请国家发明专利8项，现已授权1项、实质审查7项；(3) 代表电子科技大学出席中国音视频标准专家组会议6次，向AVS2提案4项，被接受3项，采纳2项技术并集成至参考模型软件RD中；(4) 出国参加国际学术交流2次并进行了分会报告，参加国内举办的国际会议2次；(5) 人才培养方面培养了博士毕业生3名、硕士毕业生1名、硕士毕业转为在读博士1名，项目负责人现为在站博士后1名。上述五项成果圆满地完成了计划任务书中预期的目标，在专利申报和技术提案方面有超额完成。..本项目在科学与技术方面进行了许多拓展性研究，这既包含在视频编码及传输方面的码率控制技术，同时也包含率-失真优化的理论改进及性能提升。优势体现在保证视觉质量前提下有效提升了编码压缩比。这些成果的理论、技术、方法将直接得为本项目组下一步的科研工作奠定坚实基础。同时，项目组也期望这些成果为研究同行提供一些有益的借鉴与参考。