基于感兴趣区域码率控制优化及硬件实现

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1、ANEWOPTIMIZEDRATECoNTROLSCHEMEBASEoNTHEREGIONOFINTERESTANDHARDⅥ後REDESIGNDissertation鲫bmi№diIIfu删mentofthe心quirementsoftlledeg№eofMLASTEROFENGINEERINGfhmShandongUniVersityofScienceandTechnologybyYuLeiSuperVisor：AssociateProfessorCuiJianmingCollegeofInl．ormationScienceandEngineeringJune2013明本人呈交给山东

2、科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。AFFIRM』钢【1IoN硕士生签名：日期：凇”fl夕．p+Ideclaretha“hisdissertation，submittedinfumlImentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniVersityofScienceand1、echnology’iswhonymyownworkunlessreferencedofaclmowledge．Thedocume

3、nthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute．跳nature：丫Date：油队‘士尸山东科技大学硕士学位论文摘要摘要由于信息技术的快速发展及人们对视频信息需求的飞速增长，越来越多的视频信息需要通过信道进行传输，这就引发了诸多问题。首先，由于帧内容的变化会使输出的码流量上下波动，可能带来信道堵塞；其次，如果用户所关心的并不是整个视频区域时，如何节约信道资源，尽可能提高关心区域的视觉质量；最后，随着视频尺寸越来越大，如何保证编码端迅速、实时的处理输入信息。本文的研究正是针对上述难题，提出了一种用于H．264视

4、频编码中经过优化后的码率控制算法，其可以提高感兴趣区域的清晰度，能够对清晰度进行调整，并且完成硬件实现与测试。本文所作的主要工作有：第一，简化了码率控制原有算法中繁杂的计算过程，根据视频中前后帧之间MAD波动关系，提出了一种可约束MAD波动大小的计算方法。依据MAD与QP之间的变化关系，提出了一种在窗口区域内依据MAD波动范围确定QP大小的方法。第二，提出了一种对于感兴趣区域与非感兴趣区域分开计算，并能优先满足感兴趣区域视觉质量的可行方案。对于BU层控制之上的GOP层与FRAME层依然保留原经典控制中的计算，在得到了帧目标比特数后，再次将之分配给感兴趣与非感兴趣这两大区域。并对实际情况中

5、感兴趣区域出现的各种可能情况做了对应处理，保证在每种情况下都能达到控制目的。第三，本文中使用了可由用户没定的7系数来控制在一帧中感兴趣区域比非感性趣区域清晰的程度，其取值区间为[1，5]，可满足在不同环境中对感兴趣区域清晰度的不同需求。第四，对于优化后的控制算法使用SMICO．13“m库进行硬件实现，结果表明通常情况下对于QP的计算可以在43个周期内完成，最差也只需67个周期，而硬件本身丌销只有13．3K门，最高频率为150MHz，可满足1080p@30fps视频的实时编码要求。关键词：码率控制；感兴趣区域；MAD波动；QP更新；分层控制山东科技大学硕士学位论文ABSTRACTInrec

6、entyears，duetomerapiddevelopmentofinf．omationtecllIlologyandtheincreaseiniI锄andforvideoinfomation，moreaIldmoreVideoinfomationneedtobe咖1smitted，whichhas1edtoprobl锄s：First，theproblemofinsu街cientutilizationofchallIlelwhichiscausedbycodestre锄fluctuation；Second，howtoraiseVisualqualityofre西on—of-intere

7、st(ROI)inavaluablechallllelresourcesasmu曲aspossible．Finally，for1arge!i：izeVideo，howtoensurereal-timeencoding．ToimproVethedefinitionofROIunderthepremiseofthesmoomcoderateasweUas伊eatlysimplifiesmealgorimmaIldachieVewimha