CN108111857A - 一种用于h.265码率控制的目标比特分配方法、系统及装置 - Google Patents

一种用于h.265码率控制的目标比特分配方法、系统及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于H.265码率控制的目标比特分配方法、系统及装置。该方法包括：GOP目标比特数的分配；计算GOP中帧图的已编码比特数；根据帧图的已编码比特数及GOP目标比特数，计算出GOP中帧图的比特分配权重；根据比特分配权重，对帧图进行目标比特分配；计算出当前LCU的帧内梯度；判断当前帧图是否为I帧，若是，则以帧内梯度作为LCU梯度；反之，则计算LCU的帧间梯度；判断LCU的帧内梯度是否大于帧间梯度，若是，则以帧间梯度作为LCU梯度；反之，则以帧内梯度作为LCU梯度；计算出当前帧图的总梯度；根据基于总梯度而计算出的LCU复杂度的权重，对LCU层进行目标比特分配。本发明提高了目标比特分配的准确性，可广泛适用于视频编码领域中。

Description

一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及码率控制技术，尤其涉及一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法、系统及装置。
背景技术
技术词解释：
GOP：画面组。
随着科学技术的发展，视频分辨率的逐渐提高，人们对视频的质量的要求也不断提高，促使视频编码技术不断地改进和更新。H.265作为新一代视频编码标准而诞生，在同等应用条件和视频质量下，釆用H.265进行编码的码率与釆用H.264/AVC进行编码的码率相比要降低50％左右。
在实际的应用过程中，由于视频序列每帧的信息量是不同的，导致编码码率大小有一定的波动，同时存储空间和传输带宽也是有限的，所以就需要用到码率控制来保证良好稳定的接收端质量。对于码率控制，其作为视频编码非常重要组成部分，具体控制过程分为两步：第一步是根据帧结构、帧间依赖特性、纹理复杂度等参数进行目标比特分配；第二步是根据目标比特更新编码的相关参数进行编解码而得到实际比特。可见，目标比特分配直接影响实际比特，因此，目标比特分配的优化，这对于码率控制的优化具有重要的意义。
目前，H.265标准中比特分配方案是通过编码帧的信息来获得的帧级相关特性而实现的，但其忽略了当前帧的特性进而造成比特分配的不准确。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法、系统及装置，以实现帧层目标比特和LCU层目标比特的分配，可提高目标比特分配的准确性。
本发明所采用的第一技术方案是：一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，包括以下步骤：
S1、对输入的视频序列进行GOP目标比特数的分配；
S2、计算出GOP的加权因子；
S3、根据拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系，计算得出GOP中帧图的已编码比特数；其中，所述拉格朗日乘数比率是根据加权因子、第一相关系数以及第二相关系数而计算得出的；所述第一相关系数指的是GOP中当前帧图与第0帧图之间的相关系数，所述第二相关系数指的是GOP中当前帧图与第1帧图之间的相关系数；
S4、根据计算出的帧图的已编码比特数以及分配得到的GOP目标比特数，计算出GOP中帧图的比特分配权重；
S5、根据计算出的帧图的比特分配权重，对帧图进行目标比特分配；
S6、计算出当前LCU的帧内梯度；
S7、判断当前帧图是否为I帧，若是，则以帧内梯度作为LCU梯度；反之，则计算LCU的帧间梯度；
S8、判断LCU的帧内梯度是否大于帧间梯度，若是，则以帧间梯度作为LCU梯度；反之，则以帧内梯度作为LCU梯度；
S9、将当前帧图的所有LCU梯度进行累加，从而计算出当前帧图的总梯度；
S10、根据基于当前帧图的总梯度而计算出的LCU复杂度的权重，对LCU层进行目标比特分配。
进一步，所述步骤S1中所采用的GOP目标比特数的分配计算公式如下所示：
式中，TGOP,i是分配给第i个GOP的目标比特，RT是目标码率，f是帧率，NGOP表示GOP的大小，Rr,i-1是前一个GOP的剩余比特数，Ncoded是已编码帧数，Rcoded是已编码帧消耗的比特数，SW是平滑窗大小。
进一步，所述步骤S3中所述拉格朗日乘数比率，其计算公式如下所示：
η0＝1.0
式中，λ′的计算公式为λ′＝0.5λ′+0.5λl；λl为前一个GOP中关键帧的拉格朗日乘数；表示为第一相关系数，表示为第二相关系数；NG为当前GOP的尺寸。
进一步，所述步骤S3具体包括：
S301、根据GOP中帧图的拉格朗日乘数比率，以及拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系，计算得出GOP中帧图的拉格朗日乘数；
S302、根据计算得出的GOP中帧图的拉格朗日乘数，计算出GOP中帧图的已编码比特数。
进一步，所述步骤S3中所述拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系为：
式中，λ为拉格朗日乘数，η为拉格朗日乘数比率。
进一步，所述步骤S3中所述帧图的已编码比特数，其计算公式如下所示：
式中，λi表示为第i帧图的拉格朗日乘数；Ri表示为第i帧图的已编码比特数；d和h分别表示为帧图的宽度和高度；αi和βi是模型参数。
进一步，所述步骤S5中对帧图进行目标比特分配，其采用的分配计算公式为：
式中，Bi为分配给第i帧图的目标比特数；TGOP为当前GOP的目标比特数，RGOP为当前GOP的已编码比特数，L为当前GOP的未编码帧的数量；ωi为第i帧图的比特分配权重。
进一步，所述步骤S10中所述的LCU复杂度的权重，其计算公式为：
式中，ωCurLcu为当前LCU复杂度的权重；Gmin为当前LCU的帧内梯度和帧间梯度比较后所选取出的最小值；GF为当前帧图的总梯度；
所述步骤S10中所述对LCU层进行目标比特分配，其所采用的分配计算公式如下所示：
式中，TCurLcu为分配给当前LCU层的目标比特数；Bitheader为编码数据的头信息，NCLcu表示当前帧图的未编码LCU数。
本发明所采用的第二技术方案是：一种用于H.265码率控制的目标比特分配系统，包括：
第一模块，用于对输入的视频序列进行GOP目标比特数的分配；
第二模块，用于计算出GOP的加权因子；
第三模块，用于根据拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系，计算得出GOP中帧图的已编码比特数；其中，所述拉格朗日乘数比率是根据加权因子、第一相关系数以及第二相关系数而计算得出的；所述第一相关系数指的是GOP中当前帧图与第0帧图之间的相关系数，所述第二相关系数指的是GOP中当前帧图与第1帧图之间的相关系数；
第四模块，用于根据计算出的帧图的已编码比特数以及分配得到的GOP目标比特数，计算出GOP中帧图的比特分配权重；
第五模块，用于根据计算出的帧图的比特分配权重，对帧图进行目标比特分配；
第六模块，用于计算出当前LCU的帧内梯度；
第七模块，用于判断当前帧图是否为I帧，若是，则以帧内梯度作为LCU梯度；反之，则计算LCU的帧间梯度；
第八模块，用于判断LCU的帧内梯度是否大于帧间梯度，若是，则以帧间梯度作为LCU梯度；反之，则以帧内梯度作为LCU梯度；
第九模块，用于将当前帧图的所有LCU梯度进行累加，从而计算出当前帧图的总梯度；
第十模块，用于根据基于当前帧图的总梯度而计算出的LCU复杂度的权重，对LCU层进行目标比特分配。
本发明所采用的第三技术方案是：一种用于H.265码率控制的目标比特分配装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如第一技术方案所述用于H.265码率控制的目标比特分配方法。
本发明方法、系统及装置的有益效果是：本发明利用帧间依赖特性和梯度分别实现帧层目标比特和LCU层目标比特的分配，可大大提高目标比特分配的准确性，进而使码率控制效果更好，更好地应用于实际。
附图说明
图1是本发明一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法的步骤流程图；
图2是本发明一种用于H.265码率控制的目标比特分配系统的结构框图；
图3是本发明一种用于H.265码率控制的目标比特分配装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体优选实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
如图1所示，一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，包括以下步骤：
S101、对输入的视频序列进行GOP目标比特数的分配。即为输入的视频序列中的GOP进行目标比特数分配。
优选地，所述步骤S101中所采用的GOP目标比特数的分配计算公式如下所示：
式中，TGOP,i是分配给第i个GOP的目标比特，即为第i个GOP的目标比特；RT是目标码率；f是帧率；NGOP表示GOP的大小；Rr,i-1是前一个GOP的剩余比特数；Ncoded是已编码帧数，Rcoded是已编码帧消耗的比特数，SW是平滑窗大小。
S102、计算出GOP的加权因子χ。
具体地，根据先前已编码的GOP以及使用回归方法，对GOP进行加权因子χ的预测计算。
S103、根据拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系，计算得出GOP中帧图的已编码比特数；其中，所述拉格朗日乘数比率是根据加权因子χ、第一相关系数以及第二相关系数而计算得出的；所述第一相关系数指的是GOP中当前帧图与第0帧图之间的相关系数，所述第二相关系数指的是GOP中当前帧图与第1帧图之间的相关系数。
在本实施例中，对于第i帧图及其第j参考帧之间的相关系数其优选采用的计算公式如下所示：
式中，P是一帧图中所有像素的平均值；p为一帧图中像素点的像素值。可见，对于上述第一相关系数，其是利用上述计算公式来实现当前第i帧图与第0帧图之间的相关系数的计算；对于上述第二相关系数，其是利用上述计算公式来实现当前第i帧图与第1帧图之间的相关系数的计算。
在本实施例中，对于步骤S103，其具体实现过程包括：
首先，计算第i帧图的预测残差，公式为：
ei(x,y)＝pi(x,y)-p′i-1(d(x,y))
＝{pi(x,y)-pi-1(x,y)}+{pi-1(x,y)-p′i-1(d(x,y))}
式中，ei是第i帧图的预测残差；d(x,y)是位移函数，其用于将第i帧图中位于(x,y)处的像素点连接到第i-1参考帧中运动补偿对应的部分；p和p′分别代表原始像素值和重建的像素值；
接着，根据预测残差，计算其方差，即计算第i帧图的方差，其所采用的公式为：
式中，是第i帧图的方差；为第i帧相对于第i-1帧原始像素的方差；第二部分为第i-1帧运动转换的方差，它与编码失真度有高度的线性依赖关系，它计算公式为：
式中，表示相关系数(具体指的是当前第i帧图与前一帧图，即第i-1帧图，之间的相关系数，其同样利用上述相关系数的计算公式来计算得出)；
通常地，视频编码中失真度与码率的关系表示为：
式中，θi为模型参数；
整理上述公式可得到下式：
由此可见，当前帧图的失真度与参考帧图的失真度，两者存在线性关系，也就是说，第i帧作为参考帧，它的失真度可以通过帧间预测扩展到i+1等后续帧中；
通常，总的代价函数计算公式为：
式中，NG为当前GOP的尺寸，λ为拉格朗日乘数，而代价函数对Ri求导后得到下式：
结合上述公式进一步化简得：
其中，τi与相关系数有关，进一步可得代价函数为：
式中，λi为每一帧的拉格朗日乘数，即第i帧的拉格朗日乘数；
因此，在本实施例中，所述步骤S103，其具体实现的步骤优选包括有：
S1030、设定当前GOP中每帧的拉格朗日乘数满足下式：
式中，λ为拉格朗日乘数，η为拉格朗日乘数比率；可见，上述关系式表示了拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系；
S1031、根据GOP中帧图的拉格朗日乘数比率，以及拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系，计算得出GOP中帧图的拉格朗日乘数；
在本实施例中，对于GOP中帧图的拉格朗日乘数比率，其优选采用的计算公式如下所示：
η0＝1.0
式中，λ′的计算公式为λ′＝0.5λ′+0.5λl；λl为前一个GOP中关键帧的拉格朗日乘数；表示为第一相关系数，即当前第i帧图与第0帧图之间的相关系数；表示为第二相关系数，即当前第i帧图与第1帧图之间的相关系数；NG为当前GOP的尺寸；χ为当前GOP的加权因子；
S1032、根据计算得出的GOP中帧图的拉格朗日乘数，计算出GOP中帧图的已编码比特数；
具体地，步骤S1032为：采用视频编码中的R-λ模型，根据计算得出的GOP中帧图的拉格朗日乘数，计算出GOP中帧图的已编码比特数；所述步骤S1032中所述帧图的已编码比特数，其优选采用的计算公式如下所示：
式中，λi表示为第i帧图的拉格朗日乘数；Ri表示为第i帧图的已编码比特数；d和h分别表示为帧图的宽度和高度；αi和βi是模型参数。
S104、根据计算出的帧图的已编码比特数以及分配得到的GOP目标比特数(即当前GOP的目标比特数)，计算出GOP中帧图的比特分配权重。
具体地，所述帧图的比特分配权重，其优选采用的计算公式为：
式中，ωi为第i帧图的比特分配权重，Ri表示为第i帧图的已编码比特数。
S105、根据计算出的帧图的比特分配权重，对帧图进行目标比特分配。
具体地，步骤S105中对帧图进行目标比特分配，其优选采用的分配计算公式为：
式中，Bi为分配给第i帧图的目标比特数，即第i帧图的目标比特数；TGOP为当前GOP的目标比特数；RGOP为当前GOP的已编码比特数；L为当前GOP的未编码帧的数量，ωj为未编码帧的比特分配权重。
S106、计算出当前LCU的帧内梯度。
具体地，为了降低计算复杂度，本实施例的步骤S106采用隔点采样的方式来求解计算出当前LCU的帧内梯度Gintra；所述LCU的帧内梯度Gintra，其优选采用的计算公式为：
x＝64i+2m,y＝64j+2n
式中，Ix,y,k表示第k帧中坐标为(x,y)位置的像素亮度，M和N分别是帧图的水平和垂直方向的尺寸；在本实施例中，LCU的尺寸为64×64。
S107、判断当前帧图是否为I帧，若是，则以帧内梯度Gintra作为LCU梯度，然后执行步骤S109；反之，则计算LCU的帧间梯度Ginter，然后执行步骤S108。
具体地，所述LCU的帧间梯度Ginter，其优选采用的计算公式为：
R(x,y)＝If(x,y)-Ir(x,y)
式中，If(x,y)表示当前位置的像素亮度，Ir(x,y)表示参考帧同位置像素亮度，R(x,y)表示当前位置像素与参考帧同位置像素亮度之差，x，y，m，n等参数设置同帧内梯度计算公式。
S108、判断LCU的帧内梯度Gintra是否大于帧间梯度Ginter，若是，则以帧间梯度Ginter作为LCU梯度；反之，则以帧内梯度Gintra作为LCU梯度。然后执行步骤S109。
S109、将当前帧图的所有LCU梯度进行累加，从而计算出当前帧图的总梯度。
具体地，所述当前帧图的总梯度GF，其优选采用的计算公式为：
式中，GF为当前帧所有LCU梯度的累加和，GLCU为当前LCU采用的帧内或帧间梯度，即LCU梯度。
S110、根据基于当前帧图的总梯度GF而计算出的LCU复杂度的权重，对LCU层进行目标比特分配。
具体地，所述的LCU复杂度的权重，其优选采用的计算公式为：
式中，ωCurLcu为当前LCU复杂度的权重；Gmin为当前LCU的帧内梯度和帧间梯度比较后所选取出的最小值；GF为当前帧图的总梯度。
具体地，所述对LCU层进行目标比特分配，其优选采用的分配计算公式如下所示：
式中，TCurLcu为分配给当前LCU层的目标比特数；Bitheader表示包含GOP标志位、帧标志位等数据在内的编码数据的头信息，NCLcu表示当前帧图的未编码LCU数，ωm表示当前帧图的未编码LCU的复杂度的权重；Bi和Ri分别表示为第i帧图的目标比特数和已编码比特数，即当前帧图的目标比特数和已编码比特数。
由上述可得，通过使用本发明来利用帧间依赖特性和梯度分别实现帧层目标比特和LCU层目标比特的分配，可大大提高目标比特分配的准确性，进而使码率控制效果更好，更好地应用于实际。
如图2所示，一种用于H.265码率控制的目标比特分配系统，包括：
第一模块，用于对输入的视频序列进行GOP目标比特数的分配；
第二模块，用于计算出GOP的加权因子；
第三模块，用于根据拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系，计算得出GOP中帧图的已编码比特数；其中，所述拉格朗日乘数比率是根据加权因子、第一相关系数以及第二相关系数而计算得出的；所述第一相关系数指的是GOP中当前帧图与第0帧图之间的相关系数，所述第二相关系数指的是GOP中当前帧图与第1帧图之间的相关系数；
第四模块，用于根据计算出的帧图的已编码比特数以及分配得到的GOP目标比特数，计算出GOP中帧图的比特分配权重；
第五模块，用于根据计算出的帧图的比特分配权重，对帧图进行目标比特分配；
第六模块，用于计算出当前LCU的帧内梯度；
第七模块，用于判断当前帧图是否为I帧，若是，则以帧内梯度作为LCU梯度；反之，则计算LCU的帧间梯度；
第八模块，用于判断LCU的帧内梯度是否大于帧间梯度，若是，则以帧间梯度作为LCU梯度；反之，则以帧内梯度作为LCU梯度；
第九模块，用于将当前帧图的所有LCU梯度进行累加，从而计算出当前帧图的总梯度；
第十模块，用于根据基于当前帧图的总梯度而计算出的LCU复杂度的权重，对LCU层进行目标比特分配。
上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
如图3所示，一种用于H.265码率控制的目标比特分配装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如上述方法实施例所述用于H.265码率控制的目标比特分配方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对输入的视频序列进行GOP目标比特数的分配；
S2、计算出GOP的加权因子；
S3、根据拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系，计算得出GOP中帧图的已编码比特数；其中，所述拉格朗日乘数比率是根据加权因子、第一相关系数以及第二相关系数而计算得出的；所述第一相关系数指的是GOP中当前帧图与第0帧图之间的相关系数，所述第二相关系数指的是GOP中当前帧图与第1帧图之间的相关系数；
S4、根据计算出的帧图的已编码比特数以及分配得到的GOP目标比特数，计算出GOP中帧图的比特分配权重；
S5、根据计算出的帧图的比特分配权重，对帧图进行目标比特分配；
S6、计算出当前LCU的帧内梯度；
S7、判断当前帧图是否为I帧，若是，则以帧内梯度作为LCU梯度；反之，则计算LCU的帧间梯度；
S8、判断LCU的帧内梯度是否大于帧间梯度，若是，则以帧间梯度作为LCU梯度；反之，则以帧内梯度作为LCU梯度；
S9、将当前帧图的所有LCU梯度进行累加，从而计算出当前帧图的总梯度；
S10、根据基于当前帧图的总梯度而计算出的LCU复杂度的权重，对LCU层进行目标比特分配。
2.根据权利要求1所述一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，其特征在于，所述步骤S1中所采用的GOP目标比特数的分配计算公式如下所示：
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>G</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>R</mi> <mi>T</mi> </msub> <mi>f</mi> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>G</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>f</mi> <mi>o</mi> <mi>r</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>R</mi> <mi>T</mi> </msub> <mi>f</mi> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>G</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>o</mi> <mi>t</mi> <mi>h</mi> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>w</mi> <mi>i</mi> <mi>s</mi> <mi>e</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>
<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>G</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>T</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>d</mi> <mi>e</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>d</mi> <mi>e</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mi>S</mi> <mi>W</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，TGOP,i是分配给第i个GOP的目标比特，RT是目标码率，f是帧率，NGOP表示GOP的大小，Rr,i-1是前一个GOP的剩余比特数，Ncoded是已编码帧数，Rcoded是已编码帧消耗的比特数，SW是平滑窗大小。
3.根据权利要求2所述一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，其特征在于，所述步骤S3中所述拉格朗日乘数比率，其计算公式如下所示：
η0＝1.0
<mrow> <msub> <mi>&amp;eta;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>&amp;chi;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mo>(</mo> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;rho;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>&amp;rho;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>&amp;lambda;</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>G</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，λ′的计算公式为λ′＝0.5λ′+0.5λl；λl为前一个GOP中关键帧的拉格朗日乘数；表示为第一相关系数，表示为第二相关系数；NG为当前GOP的尺寸。
4.根据权利要求3所述一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S301、根据GOP中帧图的拉格朗日乘数比率，以及拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系，计算得出GOP中帧图的拉格朗日乘数；
S302、根据计算得出的GOP中帧图的拉格朗日乘数，计算出GOP中帧图的已编码比特数。
5.根据权利要求4所述一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，其特征在于，所述步骤S3中所述拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系为：
<mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>:</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>:</mo> <mo>...</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <msub> <mi>N</mi> <mi>G</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>&amp;eta;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>:</mo> <msub> <mi>&amp;eta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>:</mo> <mo>...</mo> <msub> <mi>&amp;eta;</mi> <msub> <mi>N</mi> <mi>G</mi> </msub> </msub> </mrow>
式中，λ为拉格朗日乘数，η为拉格朗日乘数比率。
6.根据权利要求5所述一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，其特征在于，所述步骤S3中所述帧图的已编码比特数，其计算公式如下所示：
<mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <mi>d</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>h</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mi>i</mi> </msub> </msup> </mrow>
式中，λi表示为第i帧图的拉格朗日乘数；Ri表示为第i帧图的已编码比特数；d和h分别表示为帧图的宽度和高度；αi和βi是模型参数。
7.根据权利要求6所述一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，其特征在于，所述步骤S5中对帧图进行目标比特分配，其采用的分配计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>B</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>G</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>G</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mi>L</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>j</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow>
式中，Bi为分配给第i帧图的目标比特数；TGOP为当前GOP的目标比特数，RGOP为当前GOP的已编码比特数，L为当前GOP的未编码帧的数量；ωi为第i帧图的比特分配权重。
8.根据权利要求7所述一种用于H.265码率控制的目标比特分配方法，其特征在于，所述步骤S10中所述的LCU复杂度的权重，其计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>u</mi> <mi>r</mi> <mi>L</mi> <mi>c</mi> <mi>u</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>G</mi> <mi>min</mi> </msub> <msub> <mi>G</mi> <mi>F</mi> </msub> </mfrac> </mrow>
式中，ωCurLcu为当前LCU复杂度的权重；Gmin为当前LCU的帧内梯度和帧间梯度比较后所选取出的最小值；GF为当前帧图的总梯度；
所述步骤S10中所述对LCU层进行目标比特分配，其所采用的分配计算公式如下所示：
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>u</mi> <mi>r</mi> <mi>L</mi> <mi>c</mi> <mi>u</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>B</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Bit</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mi>e</mi> <mi>a</mi> <mi>d</mi> <mi>e</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>C</mi> <mi>L</mi> <mi>c</mi> <mi>u</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>m</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>u</mi> <mi>r</mi> <mi>L</mi> <mi>c</mi> <mi>u</mi> </mrow> </msub> </mrow>
式中，TCurLcu为分配给当前LCU层的目标比特数；Bitheader为编码数据的头信息，NCLcu表示当前帧图的未编码LCU数。
9.一种用于H.265码率控制的目标比特分配系统，其特征在于，包括：
第一模块，用于对输入的视频序列进行GOP目标比特数的分配；
第二模块，用于计算出GOP的加权因子；
第三模块，用于根据拉格朗日乘数与拉格朗日乘数比率之间的关系，计算得出GOP中帧图的已编码比特数；其中，所述拉格朗日乘数比率是根据加权因子、第一相关系数以及第二相关系数而计算得出的；所述第一相关系数指的是GOP中当前帧图与第0帧图之间的相关系数，所述第二相关系数指的是GOP中当前帧图与第1帧图之间的相关系数；
第四模块，用于根据计算出的帧图的已编码比特数以及分配得到的GOP目标比特数，计算出GOP中帧图的比特分配权重；
第五模块，用于根据计算出的帧图的比特分配权重，对帧图进行目标比特分配；
第六模块，用于计算出当前LCU的帧内梯度；
第七模块，用于判断当前帧图是否为I帧，若是，则以帧内梯度作为LCU梯度；反之，则计算LCU的帧间梯度；
第八模块，用于判断LCU的帧内梯度是否大于帧间梯度，若是，则以帧间梯度作为LCU梯度；反之，则以帧内梯度作为LCU梯度；
第九模块，用于将当前帧图的所有LCU梯度进行累加，从而计算出当前帧图的总梯度；
第十模块，用于根据基于当前帧图的总梯度而计算出的LCU复杂度的权重，对LCU层进行目标比特分配。
10.一种用于H.265码率控制的目标比特分配装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-8任一项所述用于H.265码率控制的目标比特分配方法。
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