基于HEVC的监控视频编码码率控制研究

发布时间：2017-07-21 00:09

  本文关键词：基于HEVC的监控视频编码码率控制研究

  更多相关文章： 监控视频编码 背景模型 HEVC 码率控制 PKU-SVD-A

【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,既解决了瞬时码率突增问题,又保持了原有编码性能;又提出基于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-A
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 绪论13-27
• 1.1. 选题背景及意义13-14
• 1.2. 国内外研究现状14-24
• 1.2.1 监控视频的特点14
• 1.2.2 监控视频编码技术14-19
• 1.2.2.1 数字视频技术14-18
• 1.2.2.2 基于背景建模的监控视频编码18-19
• 1.2.3 HEVC编码框架及特点19-23
• 1.2.4 码率控制方法23-24
• 1.3. 本文主要研究内容与章节安排24-27
• 第2章 基于背景建模的质量递增背景帧编码方法27-35
• 2.1 基于HEVC-S的背景帧码率突增问题分析27-28
• 2.2 质量递增的背景帧编码方法28-31
• 2.2.1 质量递增的背景帧编码方法框架28-29
• 2.2.2 残差图像的编码和更新29-31
• 2.2.3 语法元素修改31
• 2.3 实验结果与分析31-33
• 2.3.1 实验设置31-32
• 2.3.2 实验结果与分析32-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第3章 基于质量递增的背景帧编码码率控制35-42
• 3.1 基于背景建模的监控视频编码的码率控制问题分析35-37
• 3.2 基于质量递增的背景帧编码的码率控制实验37-40
• 3.3 实验结果与分析40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 面向监控视频编码的测试数据集：PKU-SVD-A42-59
• 4.1 视频采集装置及规范43-45
• 4.1.1. 校园监控多路采集平台43-44
• 4.1.2. 可移动采集平台44
• 4.1.3. 序列命名规则44-45
• 4.2 面向监控视频编码的测试数据集PKU-SVD-A45-48
• 4.2.1. 基本档46
• 4.2.2. 光照档46-47
• 4.2.3. 天气档47
• 4.2.4. 极端档47-48
• 4.3 监控视频编码测试序列最短长度分析48-52
• 4.3.1. 视频长度问题分析48-49
• 4.3.2. 监控视频长度确定49-52
• 4.4 监控视频数据集PKU-SVD-A的编码性能评测52-58
• 4.4.1. 实验设置52-53
• 4.4.2. 实验结果53-57
• 4.4.3. 实验分析57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 总结与展望59-61
• 5.1. 总结59
• 5.2. 展望59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间的科研成果65-66
• 致谢66

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5 环，

本文编号：570594