CN103391439A - 一种基于主动宏块隐藏的h.264/avc码率控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法，根据视频帧编码的目标比特数，为预先设定好的ROI和NROI宏块分配不同的目标编码比特数；然后对NROI宏块编码时，在H.264/AVC标准的率失真模式基础上，增加主动宏块隐藏模式，通过构造的率失真函数进行模式选择并编码；在对ROI宏块编码时，采用H.264/AVC标准规定的编码方法进行编码；当前宏块编码结束后，开始下一宏块的码率控制。当NROI的当前宏块选择主动宏块隐藏模式进行编码时，则当前宏块无需编码，减少了所用比特，将节省的比特分配给未编码的ROI宏块，使得ROI获得较多的比特，提高了ROI的编码质量，同时也提高视觉质量。

Description

一种基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法

技术领域

本发明涉及H.264/AVC码率控制的方法，特别涉及一种基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法。

背景技术

随着网络技术的迅猛发展，视频数据在Internet和移动网络中的传输技术成为了当前信息化的热点。视频信号的数据量大，并且视频内容的突发性强，这就要求在进行传输前对视频进行高效的数据压缩和码率控制，以满足网络传输带宽的要求。H.264/AVC是目前流行的一种高效视频压缩标准；但是，H.264/AVC中并未定义码率的控制算法。

针对以上问题，目前的许多研究都集中于设计合理的码率控制算法来提高端到端的视频质量。部分方案根据人眼的感观特性，提出了基于分区域的码率控制，根据区域对人眼的不同感觉效果，对不同的区域分配不同比特数，从而进行码率控制；另外一些方案则通过调整量化参数等来进行码率控制，但是现有的码率控制方法还是不能改善人眼感兴趣区域的编码质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法，该控制方法能改善人眼感兴趣区域的编码质量，提高视频质量。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

1）将一帧图像划分为ROI和NROI，根据该帧图像编码的目标比特数为划分好的ROI和NROI的第一个宏块分配不同的目标比特数；

2）计算当前帧当前宏块与在前一帧中搜索到的参考宏块的均方误差，并记录；然后根据记录的均方误差，采用自适应码率控制算法对未编码宏块的目标比特数进行调整，实现对宏块的的目标比特数的分配；

3）分配好宏块的目标比特数之后，对NROI的宏块编码时，在H.264/AVC标准的率失真模式基础上增加主动宏块隐藏模式，通过构造率失真函数进行性能比较选择编码模式并编码，同时记录当前宏块是否采用主动宏块隐藏模式进行编码；在对ROI的宏块编码时，采用H.264/AVC标准的率失真模式进行编码；

其中，主动宏块隐藏模式是当前宏块若不编码而在解码端通过采用错误消隐的方法进行恢复的一种编码模式；错误消隐是对当前宏块（E）寻找与当前宏块（E）相邻的左、上、右上宏块（A,B,C）的运动矢量信息，并取其中值作为当前宏块（E）的预测运动矢量，在前一帧中按预测运动矢量来寻找当前宏块（E）的参考像素值并将其作为当前宏块（E）的像素值；如果左、上、右上宏块（A,B,C）编码时采用帧内预测，此时左、上、右上宏块（A,B,C）不存在运动矢量，或者当前宏块（E）不存在与其相邻的左、上、右上宏块（A,B,C），则直接复制前一帧同一位置宏块的像素值作为当前丢失宏块的像素值；

4）当前宏块编码结束后，更新参数并返回步骤2）对下一宏块进行码率控制。

所述的步骤1）一帧图像划分为ROI和NROI，根据该帧图像编码的目标比特数为划分好的ROI和NROI的第一个宏块分配不同的目标比特数的方法如下：

将第f帧图像划分为ROI和NROI，ROI的初始目标比特数

和NROI的初始目标比特数

通过式1）得到：

$\left\{\begin{array}{c}{N}_{\mathrm{NROI}}\×B_{\mathrm{NROI}}^0\left(f\right)+N_{\mathrm{ROI}}\×B_{\mathrm{ROI}}^0\left(f\right)=B\left(f\right)\\ B_{\mathrm{ROI}}^0\left(f\right)=\mathrm{\γ}\×B_{\mathrm{NROI}}^0\left(f\right)\end{array}\right.---1)$

其中，第f帧的目标比特数为B(f)，ROI的宏块总数为N_ROI，NROI的宏块总数为N_NROI，且为

的γ倍，1<γ<2。

步骤2）第f帧第i个宏块的均方误差

是通过式2）计算得到：

${\mathrm{MSE}}_g^i\left(f\right)=\frac{1}{256}\&times;\underset{m=0}{\overset{15}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=0}{\overset{15}{\mathrm{\&Sigma;}}}{[I_f(m,n)-I_{f-1}(m+{\mathrm{MV}}_x,m+{\mathrm{MV}}_y)]}^2---2)$

其中，I_f(m,n)表示第f帧当前宏块（m,n）坐标处的像素值，I_f-1(m+MV_x,n+MV_y)表示在第f-1帧中预测的参考宏块的像素值，MV_x表示当前宏块的预测运动矢量的水平分量，MV_y表示当前宏块的预测运动矢量的垂直分量，g∈{ROI,NROI}。

所述的步骤2）中当前宏块的预测运动矢量是采用中值预测方法得到的。

所述的步骤2）采用自适应码率控制算法对未编码宏块的目标比特数进行调整，调整是通过以下步骤实现的：

a）如果当前帧的当前宏块属于NROI，则分配目标比特数的方法如下：

首先，采用式3）平均分配剩余比特数：

$B_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)=\frac{N_{\mathrm{NROI}}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^0\left(f\right)-\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ucode}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{B}_{\mathrm{NROI}}^j\left(f\right)-\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{code}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_{\mathrm{NROI}}^k\left(f\right)}{N_{\mathrm{NROI}}-N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ucode}}-N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{code}}}---3)$

其中，

表示第f帧NROI的平均目标比特数，

表示第f帧NROI中第j个宏块分配的目标比特数，

表示第f帧NROI中第k个宏块编码结束后实际产生的比特数，

表示第f帧NROI中所有已采用主动宏块隐藏模式进行编码的宏块个数，

表示第f帧NROI中采用H.264/AVC标准的率失真模式进行编码的宏块个数；

其次，根据宏块内容通过式4）调整当前宏块的目标比特数：

$B_{\mathrm{NROI}}^i\left(f\right)=\frac{{\mathrm{MSE}}_{\mathrm{NROI}}^i\left(f\right)}{{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{MSE}}}_{\mathrm{NROI}}(f-1)}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)---4)$

其中，

表示第f帧NROI中第i个宏块分配的目标比特数，

表示第f-1帧NROI的平均均方误差，

表示第f帧NROI中的第i个宏块的均方误差；

b）如果当前帧的当前宏块属于ROI，则分配目标比特数的方法如下：

首先，采用式5）平均分配剩余比特数：

$B_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)=\frac{N_{\mathrm{ROI}}\&times;B_{\mathrm{ROI}}^0\left(f\right)-\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{code}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_{\mathrm{ROI}}^k\left(f\right)+\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ucode}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{B}_{\mathrm{NROI}}^j\left(f\right)}{N_{\mathrm{ROI}}-N_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{code}}}---5)$

其中，

表示第f帧ROI的平均目标比特数，

表示第f帧NROI中第j个宏块分配的目标比特数，

表示第f帧ROI中第k个宏块编码结束后实际产生的比特数，

表示当前帧ROI中所有已编码的宏块个数，

表示第f帧NROI中所有已采用主动宏块隐藏模式进行编码的宏块个数；

其次，根据宏块内容通过式6）调整当前宏块的目标比特数：

$B_{\mathrm{ROI}}^i\left(f\right)=\frac{{\mathrm{MSE}}_{\mathrm{ROI}}^i\left(f\right)}{{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{MSE}}}_{\mathrm{ROI}}(f-1)}\&times;B_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)---6)$

其中，

表示第f帧ROI中第i个宏块分配的目标比特数，

表示第f-1帧ROI的平均均方误差，

表示第f帧ROI中的第i个宏块的均方误差。

所述的步骤3）对NROI的宏块进行编码时，构造的率失真函数如式7）所示：

J(I_mode)=D(I_mode)+λ·R(I_mode)   7）

其中，I_mode表示H.264/AVC标准的率失真模式或主动宏块隐藏模式，λ为拉格朗日算子；

当I_mode表示H.264/AVC标准的率失真模式时，J(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块时付出的代价，D(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的失真，R(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的头比特数和纹理比特数；

当I_mode表示主动宏块隐藏模式时，J(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块时付出的代价，D(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的失真，R(I_mode)为选用I_mode模式时当前宏块的头比特；

对NROI的宏块进行编码时所采用的编码模式进行选择的方法为：当采用主动宏块隐藏模式的J(I_mode)小于H.264/AVC标准的率失真模式的J(I_mode)时，选择主动宏块隐藏模式作为最佳的编码模式，否则，选择H.264/AVC标准的率失真模式作为最佳的编码模式。

所述的步骤4）中更新的参数包括第f帧NROI中所有已采用主动宏块隐藏模式进行编码的宏块个数

第f帧NROI中采用H.264/AVC标准的率失真模式进行编码的宏块个数

以及第f帧ROI中所有已编码的宏块个数

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明在给当前视频帧的ROI和NROI的宏块分配完目标比特数后，对属于NROI的当前宏块进行编码时，需要通过构造率失真函数来计算采用H.264/AVC标准所提供的率失真模式和采用主动宏块隐藏模式编码宏块时分别付出的代价，然后进行对比，以选出最佳的编码模式进行编码；当NROI的宏块选择的是主动宏块隐藏模式进行编码时，则宏块无需编码，减少了所用比特，将节省的比特分配给未编码的ROI宏块，使得ROI获得较多的比特，提高了ROI的编码质量，同时也提高视觉质量。本发明利用主动宏块隐藏模型合理地对宏块进行编码以提高码率控制的高效性，并最终在提高压缩比的情况下改善视频编码的质量。

进一步，本发明在预测参考宏块时充分考虑了邻近宏块的影响，根据中值预测的方法得到当前宏块的预测运动矢量，提高了参考宏块的准确性。

进一步，本发明根据划分的不同区域给宏块预分配目标比特数，在调整宏块的目标比特数时考虑与之相同类型的前一帧的平均均方误差，从而保证了目标比特数分配的精确性和合理性。

附图说明

图1为本发明整体控制流程图；

图2为本发明目标比特数分配流程图；

图3为本发明中错误消隐位置示意图；

图4为NROI的峰值信噪比结果；其中，a为JVT-G012算法的峰值信噪比，b为本发明的峰值信噪比；

图5为ROI的峰值信噪比结果；其中，a为JVT-G012算法的峰值信噪比，b为本发明峰值信噪比。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1-2，本发明基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法包括以下步骤：

1）将一帧图像划分为ROI（感兴趣区域）和NROI（不感兴趣区域），根据该帧图像编码的目标比特数为划分好的ROI和NROI的第一个宏块分配不同的目标比特数，具体方法如下：

将第f帧图像划分为ROI和NROI，根据第f帧编码的目标比特数为划分好的ROI和NROI的第一个宏块分配不同的目标比特数，其执行方法如下：

ROI的初始目标比特数

和NROI的初始目标比特数

通过式1）得到：

$\left\{\begin{array}{c}{N}_{\mathrm{NROI}}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^0\left(f\right)+N_{\mathrm{ROI}}\&times;B_{\mathrm{ROI}}^0\left(f\right)=B\left(f\right)\\ B_{\mathrm{ROI}}^0\left(f\right)=\mathrm{\&gamma;}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^0\left(f\right)\end{array}---1)\right.$

其中，第f帧的目标比特数为B(f)，ROI的宏块总数为N_ROI，NROI的宏块总数为N_NROI，且为

的γ倍，1<γ<2。

2）计算当前帧当前宏块与在前一帧中搜索到的参考宏块的均方误差（MSE），并记录；其中，当前帧当前宏块与在前一帧中搜索到的参考宏块的均方误差（MSE）是通过如下方法得到的：第f帧第i个宏块的均方误差

是通过式2）计算得到：

${\mathrm{MSE}}_g^i\left(f\right)=\frac{1}{256}\&times;\underset{m=0}{\overset{15}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=0}{\overset{15}{\mathrm{\&Sigma;}}}{[I_f(m,n)-I_{f-1}(m+{\mathrm{MV}}_x,m+{\mathrm{MV}}_y)]}^2---2)$

MSE定义为当前帧当前宏块的原始像素值与在前一帧中预测的参考宏块的像素值之差的均方和。

第f帧第i个宏块的均方误差，g∈{ROI,NROI}，I_f(m,n)表示第f帧当前宏块（m,n）坐标处的像素值，I_f-1(m+MV_x,n+MV_y)表示在第f-1帧中预测的参考宏块的像素值，MV_x表示当前宏块的预测运动矢量的水平分量，MV_y表示当前宏块预测运动矢量的垂直分量；

在预测参考宏块像素值时，当前宏块的预测运动矢量是采用中值预测方法得到的，其方法为：利用与当前宏块相邻的左、上和右上三个宏块的运动矢量（MV），取其中值作为当前宏块的预测运动矢量MV；

3）根据记录的均方误差，采用自适应码率控制算法对未编码宏块的目标比特数进行调整，实现当前帧编码的目标比特数的分配；采用自适应码率控制算法对未编码宏块的目标比特数进行调整的具体方法如下：

a）如果当前帧的当前宏块属于NROI，则分配目标比特数的方法如下：

首先，采用式3）平均分配剩余比特数：

$B_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)=\frac{N_{\mathrm{NROI}}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^0\left(f\right)-\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ucode}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{B}_{\mathrm{NROI}}^j\left(f\right)-\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{code}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_{\mathrm{NROI}}^k\left(f\right)}{N_{\mathrm{NROI}}-N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ucode}}-N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{code}}}---3)$

其中，表示第f帧NROI的平均目标比特数，表示第f帧NROI中第j个宏块分配的目标比特数，

表示第f帧NROI中第k个宏块编码结束后实际产生的比特数，

表示第f帧NROI中所有已采用主动宏块隐藏模式进行编码的宏块个数，

表示第f帧采用H.264/AVC标准的率失真模式进行编码的宏块个数；

其次，根据宏块内容通过式4）调整当前宏块的目标比特数：

$B_{\mathrm{NROI}}^i\left(f\right)=\frac{{\mathrm{MSE}}_{\mathrm{NROI}}^i\left(f\right)}{{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{MSE}}}_{\mathrm{NROI}}(f-1)}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)---4)$

表示第f帧NROI中第i个宏块分配的目标比特数，

表示第f-1帧NROI的平均均方误差，表示第f帧NROI中的第i个宏块的均方误差；。

b）如果当前帧的当前宏块属于ROI，则分配目标比特数的方法如下：

首先，采用式5）平均分配剩余比特数：

$B_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)=\frac{N_{\mathrm{ROI}}\&times;B_{\mathrm{ROI}}^0\left(f\right)-\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{code}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_{\mathrm{ROI}}^k\left(f\right)+\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{code}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{B}_{\mathrm{NROI}}^j\left(f\right)}{N_{\mathrm{ROI}}-N_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{code}}}---5)$

其中，

表示第f帧ROI的平均目标比特数，

表示第f帧NROI中第j个宏块分配的目标比特数，

表示第f帧ROI中第k个宏块编码结束后实际产生的比特数，

表示当前帧ROI中所有已编码的宏块个数，

表示第f帧NROI中所有已采用主动宏块隐藏模式进行编码的宏块个数，；

其次，根据宏块内容通过式6）调整当前宏块的目标比特数：

$B_{\mathrm{ROI}}^i\left(f\right)=\frac{{\mathrm{MSE}}_{\mathrm{ROI}}^i\left(f\right)}{{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{MSE}}}_{\mathrm{ROI}}(f-1)}\&times;B_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)---6)$

其中，

表示第f帧ROI中第i个宏块分配的目标比特数，

表示第f-1帧ROI的平均均方误差，

表示第f帧ROI中的第i个宏块的均方误差；

4）分配好宏块的目标比特数之后，则需判断选择何种编码模式：

a）如果当前宏块属于NROI，则对NROI的宏块编码时，在H.264/AVC标准的率失真模式的基础上，还增加了主动宏块隐藏模式，通过构造率失真函数选择编码模式并编码，同时记录当前宏块是否采用主动宏块隐藏模式进行编码，构造的率失真函数为：

J(I_mode)=D(I_mode)+λ·R(I_mode)   7）

其中，I_mode表示编码模式，包括H.264/AVC标准的率失真模式或主动宏块隐藏模式，λ为拉格朗日算子，R(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的比特数；

当I_mode表示H.264/AVC标准的率失真模式时，J(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块时付出的代价，D(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的失真，R(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的头比特数和纹理比特数。

当I_mode表示主动宏块隐藏模式时，J(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块时付出的代价，D(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的失真，R(I_mode)为选用I_mode模式时当前宏块的头比特；

选择编码模式的方法为：当采用主动宏块隐藏模式的J(I_mode)小于H.264/AVC标准的率失真模式的J(I_mode)时，选择主动宏块隐藏模式作为最佳的编码模式，否则，选择H.264标准中定义的模式为最佳的编码模式；

b）如果当前宏块属于ROI，在对ROI的宏块编码时，按照H.264/AVC标准的率失真模式进行编码，且不增加主动宏块隐藏模式。

5）当前宏块编码结束后，更新

然后返回步骤2）继续对下一宏块进行码率控制；

6）若一帧图像中所有宏块编码结束，则根据帧级码率控制算法分配下一帧的目标比特数B(f)。

参见图3，本发明主动宏块隐藏模式是指当前宏块若不编码而在解码端通过采用错误消隐的方法进行恢复的一种编码模式；错误消隐是对当前宏块E寻找与当前宏块E相邻的左、上、右上宏块A,B,C的运动矢量信息，并取其中值作为当前宏块E的预测运动矢量，在前一帧中按预测运动矢量来寻找当前宏块E的参考像素值并将其作为当前宏块E的像素值；左、上、右上宏块A,B,C编码时采用帧内预测，此时左、上、右上宏块A,B,C不存在运动矢量，或者当前宏块E不存在与其相邻的左、上、右上宏块A,B,C，则直接复制前一帧同一位置宏块的像素值作为当前丢失宏块的像素值。

为了测试本方案的有效性，,本发明与JVT-G012算法中提出的宏块级码率控制方法进行了比较。图4-图5为每帧中ROI和NROI的平均峰值信噪比（PSNR）。由图4a-图4b以及图5a-图5b可以明显看出，本发明的方法有效的提高了人眼对感兴趣区域的视觉质量。从整体上说，本发明的码率控制方案在性能上有较为理想的提升且易于实现，具有良好的应用价值。

Claims (7)

1.一种基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将一帧图像划分为ROI和NROI，根据该帧图像编码的目标比特数为划分好的ROI和NROI的第一个宏块分配不同的目标比特数；

2）计算当前帧当前宏块与在前一帧中搜索到的参考宏块的均方误差，并记录；然后根据记录的均方误差，采用自适应码率控制算法对未编码宏块的目标比特数进行调整，实现对宏块的的目标比特数的分配；

3）分配好宏块的目标比特数之后，对NROI的宏块编码时，在H.264/AVC标准的率失真模式基础上增加主动宏块隐藏模式，通过构造率失真函数进行性能比较选择编码模式并编码，同时记录当前宏块是否采用主动宏块隐藏模式进行编码；在对ROI的宏块编码时，采用H.264/AVC标准的率失真模式进行编码；

其中，主动宏块隐藏模式是当前宏块若不编码而在解码端通过采用错误消隐的方法进行恢复的一种编码模式；错误消隐是对当前宏块（E）寻找与当前宏块（E）相邻的左、上、右上宏块（A,B,C）的运动矢量信息，并取其中值作为当前宏块（E）的预测运动矢量，在前一帧中按预测运动矢量来寻找当前宏块（E）的参考像素值并将其作为当前宏块（E）的像素值；如果左、上、右上宏块（A,B,C）编码时采用帧内预测，此时左、上、右上宏块（A,B,C）不存在运动矢量，或者当前宏块（E）不存在与其相邻的左、上、右上宏块（A,B,C），则直接复制前一帧同一位置宏块的像素值作为当前丢失宏块的像素值；

4）当前宏块编码结束后，更新参数并返回步骤2）对下一宏块进行码率控制。

2.根据权利要求1所述的基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法，其特征在于，所述的步骤1）一帧图像划分为ROI和NROI，根据该帧图像编码的目标比特数为划分好的ROI和NROI的第一个宏块分配不同的目标比特数的方法如下：

将第f帧图像划分为ROI和NROI，ROI的初始目标比特数

和NROI的初始目标比特数

通过式1）得到：

$\left\{\begin{array}{c}{N}_{\mathrm{NROI}}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^0\left(f\right)+N_{\mathrm{ROI}}\&times;B_{\mathrm{ROI}}^0\left(f\right)=B\left(f\right)\\ B_{\mathrm{ROI}}^0\left(f\right)=\mathrm{\&gamma;}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^0\left(f\right)\end{array}\right.---1)$

其中，第f帧的目标比特数为B(f)，ROI的宏块总数为N_ROI，NROI的宏块总数为N_NROI，且

为

的γ倍，1<γ<2。

3.根据权利要求2所述的基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法，其特征在于，步骤2）第f帧第i个宏块的均方误差

是通过式2）计算得到：

${\mathrm{MSE}}_g^i\left(f\right)=\frac{1}{256}\&times;\underset{m=0}{\overset{15}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=0}{\overset{15}{\mathrm{\&Sigma;}}}{[I_f(m,n)-I_{f-1}(m+{\mathrm{MV}}_x,m+{\mathrm{MV}}_y)]}^2---2)$

其中，I_f(m,n)表示第f帧当前宏块（m,n）坐标处的像素值，I_f-1(m+MV_x,n+MV_y)表示在第f-1帧中预测的参考宏块的像素值，MV_x表示当前宏块的预测运动矢量的水平分量，MV_y表示当前宏块的预测运动矢量的垂直分量，g∈{ROI,NROI}。

4.根据权利要求3所述的基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法，其特征在于：所述的步骤2）中当前宏块的预测运动矢量是采用中值预测方法得到的。

5.根据权利要求2或3所述的基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法，其特征在于：所述的步骤2）采用自适应码率控制算法对未编码宏块的目标比特数进行调整，调整是通过以下步骤实现的：

a）如果当前帧的当前宏块属于NROI，则分配目标比特数的方法如下：

首先，采用式3）平均分配剩余比特数：

$B_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)=\frac{N_{\mathrm{NROI}}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^0\left(f\right)-\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ucode}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{B}_{\mathrm{NROI}}^j\left(f\right)-\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{code}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_{\mathrm{NROI}}^k\left(f\right)}{N_{\mathrm{NROI}}-N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ucode}}-N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{code}}}---3)$

其中，

表示第f帧NROI的平均目标比特数，

表示第f帧NROI中第j个宏块分配的目标比特数，

表示第f帧NROI中第k个宏块编码结束后实际产生的比特数，

表示第f帧NROI中所有已采用主动宏块隐藏模式进行编码的宏块个数，

表示第f帧NROI中采用H.264/AVC标准的率失真模式进行编码的宏块个数；

其次，根据宏块内容通过式4）调整当前宏块的目标比特数：

$B_{\mathrm{NROI}}^i\left(f\right)=\frac{{\mathrm{MSE}}_{\mathrm{NROI}}^i\left(f\right)}{{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{MSE}}}_{\mathrm{NROI}}(f-1)}\&times;B_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)---4)$

其中，

表示第f帧NROI中第i个宏块分配的目标比特数，表示第f-1帧NROI的平均均方误差，表示第f帧NROI中的第i个宏块的均方误差；

b）如果当前帧的当前宏块属于ROI，则分配目标比特数的方法如下：

首先，采用式5）平均分配剩余比特数：

$B_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)=\frac{N_{\mathrm{ROI}}\&times;B_{\mathrm{ROI}}^0\left(f\right)-\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{code}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_{\mathrm{ROI}}^k\left(f\right)+\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{NROI}}^{\mathrm{ucode}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{B}_{\mathrm{NROI}}^j\left(f\right)}{N_{\mathrm{ROI}}-N_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{code}}}---5)$

其中，表示第f帧ROI的平均目标比特数，

表示第f帧NROI中第j个宏块分配的目标比特数，

表示第f帧ROI中第k个宏块编码结束后实际产生的比特数，

表示当前帧ROI中所有已编码的宏块个数，表示第f帧NROI中所有已采用主动宏块隐藏模式进行编码的宏块个数；

其次，根据宏块内容通过式6）调整当前宏块的目标比特数：

$B_{\mathrm{ROI}}^i\left(f\right)=\frac{{\mathrm{MSE}}_{\mathrm{ROI}}^i\left(f\right)}{{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{MSE}}}_{\mathrm{ROI}}(f-1)}\&times;B_{\mathrm{ROI}}^{\mathrm{ave}}\left(f\right)---6)$

其中，

表示第f帧ROI中第i个宏块分配的目标比特数，表示第f-1帧ROI的平均均方误差，表示第f帧ROI中的第i个宏块的均方误差。

6.根据权利要求1所述的基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法，其特征在于，所述的步骤3）对NROI的宏块进行编码时，构造的率失真函数如式7）所示：

J(I_mode)=D(I_mode)+λ·R(I_mode)   7）

其中，I_mode表示H.264/AVC标准的率失真模式或主动宏块隐藏模式，λ为拉格朗日算子；

当I_mode表示H.264/AVC标准的率失真模式时，J(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块时付出的代价，D(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的失真，R(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的头比特数和纹理比特数；

当I_mode表示主动宏块隐藏模式时，J(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块时付出的代价，D(I_mode)为选用I_mode模式编码当前宏块后产生的失真，R(I_mode)为选用I_mode模式时当前宏块的头比特；

对NROI的宏块进行编码时所采用的编码模式进行选择的方法为：当采用主动宏块隐藏模式的J(I_mode)小于H.264/AVC标准的率失真模式的J(I_mode)时，选择主动宏块隐藏模式作为最佳的编码模式，否则，选择H.264/AVC标准的率失真模式作为最佳的编码模式。

7.根据权利要求1所述的基于主动宏块隐藏的H.264/AVC码率控制方法，其特征在于：所述的步骤4）中更新的参数包括第f帧NROI中所有已采用主动宏块隐藏模式进行编码的宏块个数

第f帧NROI中采用H.264/AVC标准的率失真模式进行编码的宏块个数

以及第f帧ROI中所有已编码的宏块个数

Images