视频作为目前最重要的信息传输载体,已经被广泛应用于人们的日常生活。视频监控作为重要的视频应用之一,近年来在智能安防、平安校园等领域发挥着关键的作用。在实时的视频通信系统中,传输信道的带宽通常是有限的且时变的。如何在满足信道带宽限制的条件下,尽可能提高视频的质量是一个被广泛关注的研究问题。为解决这个问题,每一代视频编码标准的诞生都伴随着一套完整的码率控制算法,码率控制算法的性能好坏直接影响着视频编码标准的实用性。随着硬件技术、信息处理技术的飞速发展,高清视频已广泛的应用在视频监控系统中。为了提高高清视频的编码效率,高效视频编码标准（HEVC）被广泛应用。在HEVC标准化过程中,由于更加高效的码率控制性能,λ域的码率控制算法被HEVC采用。λ域的码率控制算法旨在优化编码视频的客观率失真性能,它没有考虑人类视觉系统（HVS）感知特性对于编码重建视频质量的影响,导致重建视频感知率失真性能较低。在视频通信系统中,重建视频的最终接收端通常是人眼。所以理论上,考虑HVS相关感知特性,以优化重建视频感知率失真性能为目标的感知码率控制算法可以获得更好的编码性能及用户感知体验。本文考虑监控视频典型内容特性详细分析了人眼对监控视频的感知特性,基于HEVC标准提出了优化监控视频感知质量的区域级码率控制方法。本文主要有以下两个方面的研究:1.针对HEVC采用的码率控制方法感知率失真性能较低的问题,提出了一种有效提高监控视频感知率失真性能的帧内码率控制算法。首先,度量视频的空时域复杂度,并结合空时域复杂度设计视频主观观测实验。其次,基于视频主观观测实验结果,结合HVS相关感知特性,构建能够有效衡量人眼对于视频不同区域感知差异性的视频内容空时域感知敏感因子。最后,将空时域感知敏感因子运用到帧内图像最大编码单元层目标比特分配中,实现感知帧内码率控制。实验结果表明,在比特估计准确度和感知率失真性能两个核心指标上,提出算法均明显优于HEVC采用的λ域的码率控制算法。2.考虑帧间图像的显著重要性差异,进一步提出了适用于监控视频的帧间感知码率控制算法。首先,度量视频的空时域复杂度,并结合空时域复杂度提取视频感兴趣区域。其次,依据感兴趣区域和时间层信息计算图像层目标比特分配权重,并将所得权重运用到图像层目标比特分配中。最后,结合主观观测实验结果,构建视频内容空时域感知敏感因子并将其运用到帧间图像最大编码单元层目标比特分配中,实现感知帧间码率控制。实验结果验证了与HEVC采用的λ域的码率控制算法相比,提出的感知帧间码率控制算法可以在获得更小比特误差的同时显著提高编码视频的感知率失真性能。同时,提出算法的算法复杂度也更低。本文提出的优化监控视频感知质量的码率控制方法充分考虑了HVS的感知特性,将运动感知、选择注意力机制、时空域分辨力和掩盖效应等视觉特性直接或间接的运用到码率控制过程中,优化比特资源分配,显著改善了编码重建视频的整体感知质量。本课题研究也有利于提高视频监控中对目标的判断和识别。