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H.264/AVC视频编码标准与之前的标准如:H.261 H.263和MPEG-2,4相比,已经达到了更高的编码效率。为了在给定带宽的情况下产生高质量的解码帧,码率控制作为调整编码后输出码流的有效手段,是编码器的一个重要组成部分。本文研究内容主要包括改进解码后视频的可视质量和提高H.264视频标准的码率控制中目标比特估计的精确度两个方面。首先,本文阐述了视频压缩技术的发展情况、最新的H.264视频标准的结构与特点,并且将H.264与MPEG-4视频标准进行了性能的比较,评价了图像表现质量的准则。其次,分析了基于多重视频对象MVO的MPEG-4标准码率控制框架和H.264标准码率控制框架的特点,提出了设计H.264码率控制框架所需要解决的核心问题,并以此为基础分析了自适应单元级H.264码率控制框架,同时讨论了采用此码率控制框架的优势与在高速运动或者场景变化下所带来的不足。同时,现有的H.264图像编码复杂度表示方法主要有三种:平均绝对误差MAD、峰值信噪比PSNR以及均方误差MSE。其预测方式都是以线性预测方式为主。然而,在出现高速运动或者场景变化的情况下,使用传统的线性预测模型将会得到不准确的当前帧图像复杂度测值。本文采用MAD为图像复杂度表示方式,在分析已编码P帧的平均MAD和当前P帧MAD之间的关系的基础上,提出了一个更为准确的预测模型用来代替传统的线性模型。试验结果显示该算法的预测值与线性预测算法相比更为接近实际MAD。通过研究比特分配与图像复杂度之间的关系,接着给出了一个结合图像复杂度的比特分配算法,这样编码过程中能够更合理的分配比特;同时,根据QP的取值与编码后PSNR之间的关系,又设计了一个自适应QP调整框架。最后,本文以改进的图像复杂度预测方式,结合基于图像复杂度的比特分配算法和自适应量化参数QP模型,完成了一个增强的H.264码率控制框架。实验结果表明使用本文改进算法的H.264编码器,有效地减少高速运动和场景变化下的PSNR波动,并且平均PSNR的在各个序列中都有了一定的增益。