针对机载应用的H.264编码器评估方法

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1、针对机载应用的H．264编码器评估方法于乐等2012年9月第43卷第3期(总第149期)于乐1，王巍2(1．中国航空无线电电子研究所，上海200233；2驻上海航空电子公司军事代表室，上海200233)[摘要]本文针对机载图像实时压缩的应用需求，讨论了一种H．264编码器性能的评估方法。该方法以典型的机载视频画面为测试序列，对编码器设定一组恒定QP值进行编码，将压缩后码流比特率与标准算法对比，评判编码器性能的优劣。通过对三种不同编码器的测试对比，证明了该评估方法的有效性。[关键词]视频编码；H．264；性能评估；峰值信噪比；QP值【中图分类号]TN762[文献标识码

2、]A[文章编号]1006-141X(2012)03-0021—04AssessmentMethodofH．264EncoderforAirborneApplicationsYULel，WANGWei2(1．ChinaNationalAeronauticalRadioElectronicsResearchInstitute，Shanghai200233，China；2，OfficeoftheMilitaryRepresentativestoShanghaiAvionicsCorporation，Shanghai200233，China)Abstract：Forthed

3、emandofreal-timevideoencodeinairborneapplications，amethodofH．264encoderassessmentisdiscussed，whichisbasedonconstantQPencodingusingairbornevideosequence．Thebitratesofencodedstreamiscomparedwithreferencedencoder，andtheperformanceisassessed．Thismethodisvalidatedbythetestandcomparisonofthr

4、eedifferentencoders．Keywords：videoencoder；H．264；performanceassessment；peaksignaltonoiseratio伊SNR)；QPvalue1引言自2003年ITU-T／ISO的联合项目组ⅣT发布了H．264／AVC视频编码标准以来，因其优越的编码性能获得了越来越广泛的应用[1J。在机载嵌入式实时视频压缩领域中，随着硬件性能的提升和大分辨率高压缩比视频压缩需求的推动，H．264标准也越来越多地被采用了。应用于嵌入式领域的实时视频编码实现的主要技术途径有ASIC专用芯片、视频处理DSP和FPGA三种

5、。针对各种嵌入式视频编码器的不同结构特点，需要对诸多成熟的H．264算法实现作不同2l的优化和取舍，从而导致各类编码器的压缩性能和图像质量会有很大的差异。由于视频编码的测试数据量大、算法复杂度高，因此编码器性能评估的难度也很高。评估视频编码器性能需要综合评价编码器对图像数据的压缩能力、处理速度以及压缩后图像的质量。编码器压缩能力可以用同等视频源，同样图像质量，同等编码帧率下的码流比特率来评估。而处理速度可通过对相同视频源的编码帧率来评估。比特率和帧率都是易测量的客观数据，然而对于嵌入式实时编码器图像质量的衡量却有一定的难度。图像质量的评价方法大致叮分为主观评估和Se

6、ptember2012V01．43No．3(serialNo．149)航空电子技术AVIONICSTECHNOLOGY客观评估两种。主观评估基于人工的主观评分来进行，侧重关注人对图像的主观视觉感受。而客观评估最常用的指标是峰值信噪比(PSNR)。其数值反映了原始图像和编解码后图像的均方误差。对于机载视频压缩而且，更注重视频内容的精确记录，尽量减小编码压缩带来的图像损失。因而以峰值信噪比作为客观指标衡量图像质量更为准确。2原理分析2．1峰值信噪比计算方法峰值信噪比(PSNR)的计算方法如公式(1)所示[1】：PSNR=10109io[(2rLl)2／]V[SE](1)

7、其中，MSE为原始图像和编解码后图像之间的均方误差，n为图像像素的比特数。MSE的计算方法如公式(2)所示：MSE=I／N·∑i=lN(Xi．yi)2(2)其中Xi，Yi是原始图像和编解码后图像对应的像素点，N为图像的总像素数。PSNR直接反映编解码后图像损失的均方误差关系，但是其计算需要有一一对应的原始图像序列和编解码后图像序列，这在实时编解码系统中很难获得。因此需要寻找近似可替代的衡量参数。2．2峰值信噪比主要影响因素图1是H．264编码器的结构图，其中左侧的帧内、帧问预测，以及预测模式选择是算法核心的部分，不同的编码器实现可以有很大的差异。这些算法上的差异