基于区域特性感知的自适应码率控制研究

This project comprehensively considers the factors such as the regional charactertistics of video content and its requirements within the network applications, and carries out an in-depth investigation and research on adaptive rate control based on regional characteristics sensing aiming at different network applications: 1）This project will propose a region-difference-based rate control scheme for P frame aiming at implementing a content adaptive basic unit rate control, which can improve the coding efficency of P frames. 2）This project will propose an Intra-frame rate control scheme based on smooth regional video quality, in which a smooth quality optimization model is established to efficiently restrain the perceptual flicker during the switch between two GOPs. 3）A regional correlation-based rate control scheme for scalable video coding will be proposed to accurately allocate bits and avoid serious buffer fluctuation by considering the regional correlation among different layers. 4）This project will propose a multi-dimensional parameters adaptive rate control scheme to implement a flexible control for serious bandwidth fluctuation through a coarse-to-fine multi-dimensional parameters adjustment. The research result of this project can improve the percetputal quality and the compression efficiency, and also will enhance the adaptability of the video coding over heterogeneous networks.

本项目综合考虑视频内容的区域特性及其在网络应用中的需求，研究面向不同网络应用的基于区域特性感知的自适应码率控制方法：1）提出基于区域差异性的P帧码率控制方法，实现内容自适应的基本单元码率控制，从而提高P帧编码效率；2）提出基于区域视频质量平稳的I帧码率控制方法，通过建立基于区域的平稳视频质量优化模型，来抑制I帧"闪烁"现象；3）提出基于区域相关性的可伸缩视频编码码率控制方法，利用各层之间的区域相关性信息，准确分配码率，避免缓冲区波动；4）提出面向大范围带宽变化的多维码率控制方法，通过由粗到精地调节多维编码参数，实现适应大范围带宽变化的灵活编码控制。研究成果对于提升视频主观质量和编码效率，以及提高编码器在复杂网络环境中的适应性具有重要意义。

码率控制对提升网络视频应用的灵活性、高效性和可靠性具有重要意义。本项目围绕码率控制中区域差异性和网络适应性等关键点展开研究，提出了一种基于区域差异性的P帧码率控制算法，实现了内容自适应的基本单元码率控制，提高了P帧的客观质量。提出了一种基于区域视频质量平稳的I帧码率控制方法，综合考虑I帧与P帧间依赖性和相关性，建立了基于区域的平稳视频质量优化模型，有效抑制了I帧的“闪烁”现象。提出了一种基于区域相关性的可伸缩视频编码码率控制方法，利用层间相关性信息实现了MAD准确预测和码率合理分配，避免了编码缓冲区的波动。提出了一种面向大范围带宽变化的多维码率控制方法，通过由粗到精地调节多维编码参数，实现了适应大范围带宽变化的灵活编码控制。相关研究成果应用于某远程视频监视传输设备，有效提高了系统在复杂网络环境中的适应性，在多次重要活动中发挥了突出作用。. 基于项目工作，获省部进步二等奖1项，在本领域权威期刊IEEE TMM、 Signal Processing、Neurocomputing、JVCIR上发表SCI检索论文12篇（全为Q1/Q2区）,在ICIP、PCM、VCIP等会议上发表EI检索论文6篇；获中国发明专利2项、受理发明专利10项。