随着人们对视频图像质量需求的不断增长,迫切需要高效的视频压缩编码技术。为了在特定编码标准下节省更多的传输比特,获得更好的视频编码质量,编码优化技术成为视频图像压缩技术中重要的一部分。而率失真优化技术是最常用的优化技术。通过率失真优化技术,我们可以在码率与失真之间取得一个最佳平衡,从而获得更好的编码性能。本文系统地介绍了率失真原理、率失真优化技术和率失真模型,并对独立编码率失真优化技术和全局率失真优化技术进行了分析。根据视频信源图像帧之间存在的时域性,提出了时域全局率失真优化技术。并基于该技术,提出了量化参数偏移量自适应调节算法和拉格朗日调节算法。全文的主要工作内容有三个部分。1.提出了一种新的失真模型来对失真进行刻画,在量化失真和运动补偿失真的基础上,提出了信源失真。分析了现有失真计算方法中存在的误差,提出了改进的失真估算方法,并建立了失真模型来描述三种失真之间的关系。2.提出了一种量化参数自适应调节算法,通过建立信源失真传播链来估算当前编码单元的运动强度,并根据运动强度对量化参数进行自适应调节。该调节算法包括帧级量化参数自适应调节算法和图像组GOP级量化参数自适应调节算法。分层编码思想也被运用到了GOP级量化参数自适应调节算法中。3.提出了一种拉格朗日乘子调节算法,针对全局率失真优化复杂度高的不足,提出了时域率失真优化模型。并基于失真模型,建立时域失真传播模型,引入了传播因子来对拉格朗日乘子进行调节。将量化参数自适应调节与拉格朗日乘子调节同时开启时,又形成联合的自适应调节算法。通过上述三个方面的研究,基于信源失真的率失真优化算法在中国音视频标准AVS的参考模型软件RD12.0上编码实现并与其通用测试条件CTC进行性能比较。从测试结果来看,本文提出的算法能获得较大的BD-Rate增益,极大地提高编码性能。本文工作已经被AVS专家组采纳并集成至参考模型软件RD中作为编码优化工具的存在。