H.264/AVC编码标准是由ITU-T和ISO/IEC共同制定的,H.264的编码框架和以前的H.26L和MPEG标准相似。但是在很多环节上采用了新的技术。这些技术包括:帧内编码采用帧内预测,帧间编码采用基于不同块大小和块形状的7种帧间模式,运动估计采用1/4象素内插,用4x4整数变换代替8x8DCT变换以及多帧参考等等。这些技术的应用大大提高了H.264的编码效率,和以往的标准相比,在相同编码质量时,H.264可以节约大约50%的码率。对于实时、双向视频通信而言,减少传输时所造成的延时是十分重要的。本文针对H.264视频压缩编码标准,提出了一种在低延迟限制下,既能获得较高图像编码质量又能有效减少跳帧和抑制图像连续跳帧的码率控制算法。在GOP层,鉴于I帧量化参数对整个GOP编码比特的重要影响,本文提出了一种基于预测的拉格朗日最优化方法来选择当前GOP中I帧的量化参数。根据当前缓存区充盈度以及目标比特,通过成熟的二次率失真模型来预测得到的I帧和整个GOP编码比特,同时跟GOP的失真估计来计算拉格朗日代价。最终选择具有最小拉格朗日代价的量化参数来编码当前I帧。该量化参数能够在当前信道带宽和缓存区充盈度限制下平衡图像质量并有效的减少跳帧和连续跳帧的发生。在帧层的码率控制中,本文针对传统的跳帧技术,提出了一种主动的跳帧策略。在缓存区尚未达到跳帧阈值时,为了保留一些信息量较高,相对重要的图像,而主动跳过相对次要的图像。同时通过提前跳帧,释放了缓存区空间,有效的抑制了由于缓存区达到极度充盈状态而导致的图像连续跳帧。本文的主要内容如下:本文的第一部分简单介绍了视频编码的基本原理、主要方法与一些主要的视频编码的国际标准。第二部分介绍了H.264/AVC视频压缩标准,简单分析了其采用的一些新的视频编码技术。同时论述了当前主要视频编码标准的常用码率控制算法并且着重介绍了H.264编码标准JM86模型中的JVT-H017码率控制策略。在第三部分,论文通过对H.264编码标准新近采纳的JVT-H017码率控制策略在低延迟限制下的实验结果的分析,得出了低延迟限制下码率控制的技术难点,并分析了有效减少跳帧和抑制连续跳帧的途径与方法。本文第四部分针对实时、双向视频通信,提出了一种在低延迟限制下,仍可维持高画质并避免缓存区溢出的H.264码率控制算法。该算法采用基于预测的拉格朗日最优化方法来选择I帧的量化参数,在缓存区控制策略中引入了一种主动跳帧策略来有效抑制连续跳帧同时避免一些相对重要的图像不被无选择的跳过。本文第五部分基于H.264的JM86校验平台将本算法和JVT新近采纳的H017码率控制提案进行对比实验,结果显示,在低延迟限制下,本文的方法不但能够获得更佳图像质量,并且在防止图像跳帧,尤其是在抑制图像大量连续跳帧方面效果更佳。最后总结了本文提出的低延迟码率控制算法和所做的工作,并指出本算法进一步优化和研究的方向。