三維小波可伸縮視頻編碼技術(shù)研究.pdf

1、隨著異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的逐漸融合以及不同終端設(shè)備的不斷涌現(xiàn),視頻流在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用日益廣泛.人們對(duì)視頻編碼提出了更高的要求,即能夠動(dòng)態(tài)地根據(jù)用戶(hù)的要求、網(wǎng)絡(luò)的特性和設(shè)備的處理能力提供不同分辨率、幀率和碼率的視頻.可伸縮視頻編碼正是針對(duì)上述需求而提出的新的視頻編碼方法.基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)域?yàn)V波(MCTF)和嵌入式熵編碼技術(shù)的三維小波視頻編碼因其能夠靈活地實(shí)現(xiàn)空域、時(shí)域以及質(zhì)量可伸縮而成為近年來(lái)視頻編碼領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一.本文的研究?jī)?nèi)容正是圍繞三維小

2、波可伸縮視頻編碼展開(kāi)的.具體地,本論文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究: 第一,本文研究了在支持空間可伸縮的條件下如何平衡過(guò)完備子帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)域?yàn)V波(OIBMCTF)方案在低分辨率下解碼的不匹配誤差和高分辨率下的編碼效率.針對(duì)這一現(xiàn)有OIBMCTF編碼方案所面臨的挑戰(zhàn),本文首先對(duì)OIBMCTF在低分辨率下解碼時(shí)不匹配誤差的產(chǎn)生和傳遞進(jìn)行了理論分析并建立了相應(yīng)的誤差傳遞模型.在此基礎(chǔ)上,本文提出了基于幀的誤差減少方案--分辨率層間l

3、eaky預(yù)測(cè)方案和基于宏塊的誤差減少方案--基于模式的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)域?yàn)V波方案.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示兩種方案都能夠有效地減少OIBMCTF在低分辨率下解碼的不匹配誤差,而且在高分辨率下的編碼效率損失相對(duì)較小.這兩個(gè)方案已經(jīng)正式被MPEG小波視頻編碼特別小組(Vidwav Group)所采納作為三維小波視頻編碼參考軟件中子帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)域?yàn)V波(IBMCTF)方案的基準(zhǔn)方法,供所有的MPEG成員使用. 第二,本文研究了如何在IBMCTF方案中進(jìn)

4、行有效的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和編碼,提出了一種有效的模式自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和編碼算法.具體地說(shuō),在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)時(shí),我們充分考慮了空間小波子帶間以及每個(gè)子帶內(nèi)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性,引入了三種高頻子帶宏塊運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)模式,并通過(guò)率失真優(yōu)化模式選擇準(zhǔn)則自適應(yīng)地選擇最有效的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)模式.在對(duì)運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行編碼時(shí),引入了基于上下文自適應(yīng)的算術(shù)編碼框架,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)模式、運(yùn)動(dòng)對(duì)齊模式和宏塊劃分模式的概率模型,以進(jìn)一步提高IBMCTF方案運(yùn)動(dòng)信息的編碼效率.實(shí)驗(yàn)表明

5、,同子帶獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和編碼算法相比,所提的模式自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和編碼算法對(duì)于CIF格式的fpreman序列在不同碼率下有0.4-0.6dB編碼效率的提高,對(duì)于4CIF格式的city和soccer序列在不同的碼率下平均有0.5-0.7dB編碼效率的提高. 第三,本文研究了如何將人眼視覺(jué)特性同三維小波可伸縮視頻編碼方案結(jié)合以去除視頻信號(hào)中的視覺(jué)冗余,提高視頻編碼的主觀質(zhì)量.針對(duì)"T+2D"編碼方案,提出了一種感知自適應(yīng)MCTF技術(shù).

6、針對(duì)"2D+T"編碼方案,提出了一種子帶內(nèi)感知自適應(yīng)預(yù)處理技術(shù).在"T+2D"編碼方案中,我們?cè)贛CTF過(guò)程中引入空時(shí)視覺(jué)掩蓋模型來(lái)指導(dǎo)MCTF中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和預(yù)測(cè)過(guò)程以去除視頻序列中存在的空間和時(shí)間視覺(jué)冗余.在"2D+T"編碼方案中,本研究首先建立了一個(gè)局部自適應(yīng)的小波域JND(Just noticeable distortion)模型.然后在每個(gè)空間子帶進(jìn)行MCTF之前插入一個(gè)基于該JND模型的自適應(yīng)預(yù)處理模塊來(lái)去除空間子帶內(nèi)的視覺(jué)冗