基于hevc的监控视频编码码率控制研究

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1、基于HEVC的监控视频编码码率控制研究郭少歌2015年12月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540基于HEVC的监控视频编码码率控制研究作者姓名郭少歌学院名称信息与电子学院指导教师王耀威答辩委员会主席田永鸿申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月ResearchonRateControlforSurveillanceVideoCodingBasedonHEVCCandidateName：ShaogeGuoSchoolorDepartment:Schoolo

2、fInformationandElectronicsFacultyMentor:YaoweiWangChair,ThesisCommittee：Prof.YonghongTianDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：Information&CommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefense：Jan，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指

3、导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士研究生学位论文摘要摘要监控摄像头的大量部署使得监控视频数据呈爆炸式增长，如何有效的存储和传输监控视频是监控系统是否能够实际应用的关键。大多数固定摄像头安装后场景基本不变，基于背景建模的编码方法通过

4、将建模得到的背景帧以较低量化参数编入码流并作为后续帧的预测参考帧，高质量的重建背景帧可很大程度上减少预测残差，从而大幅提高了监控视频压缩效率。然而高质量的重建背景帧会引起传输码流的码率突增，有可能导致缓冲区溢出，引起后续帧无法解码。因此，本文针对监控视频编码中码率控制问题进行研究，提出质量递增的背景图像编码方法解决背景帧瞬时码率突增问题；同时结合HEVC码率控制机制提出监控视频码率控制方法，解决了有限带宽的监控视频高效传输问题。另外，由于迄今为止监控视频编码本身尚未有用于研究的公开标准评测数据集，本文建立了用于

5、监控视频编码测试的数据集PKU-SVD-A。本文研究内容如下：第一，针对基于背景模型的监控视频编码的背景帧码率突增问题，提出了一种质量递增的背景图像编码方法。它将背景帧分为一个基础背景重建图像和多个残差重建图像分别传输，每个图像编码比特数均不超过I帧的比特数。实验结果表明，本文所提出的方法在不降低编码质量的同时消除了高质量背景帧到来时的传输压力和潜在的缓冲区溢出问题。第二，针对有限带宽的监控视频传输问题，结合质量递增的背景图像编码方法与HEVC中原有的码率控制方法，提出一种面向监控视频编码的码率控制方法。依据设

6、定的目标码率采用模型进行码率控制的同时，加入质量递增的背景帧编码方法，进行整个序列码流的码率控制。实验结果表明，所提方法不仅实现了有效的码率控制，还保持了基于背景模型编码的优势。第三，针对缺乏监控视频测试数据集的问题，本文构建了监控视频数据集PKU-SVD-A，考虑了天气、光照、极端情况等影响因素设置不同档次，并通过实验给出了监控视频编码测试码流的长度最小值。总之，本论文基于HEVC-S提出了背景帧的质量递增编码方法，既解决了瞬时码I北京理工大学硕士研究生学位论文摘要率突增问题，又保持了原有编码性能；又提出基于

7、质量递增背景帧编码码率控制方法，避免了HEVC-S在码率控制下的劣势；最后构建了一个评测编码性能的监控视频数据集。关键词：监控视频编码，背景模型，HEVC，码率控制，PKU-SVD-AII北京理工大学硕士研究生学位论文AbstractAbstractDuetothewidedeploymentofsurveillancecameras,surveillancevideosareexplosivelyincreasingeverydayandnight.Thekeychallengeishowtoeffectiv

8、elystoreandtransmitsuchhugeamountsofsurveillancevideodata.Sincethescenewasrelativelystableafterfixedsurveillancecamerawereinstalled,backgroundbasedsurveillancevideocodingmethodshadremarkablyimpr