基于行結(jié)構(gòu)的圖像編碼.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著數(shù)字圖像在多媒體中的廣泛應(yīng)用、圖像分辨率的不斷增加以及新的圖像表示形式的誕生,圖像編碼無論在編碼性能還是計算、存儲復(fù)雜度上都面臨著新的挑戰(zhàn)?,F(xiàn)今主流的圖像和幀內(nèi)編碼技術(shù)都采用了基于塊結(jié)構(gòu)的編碼,其中最先進(jìn)的編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC在幀內(nèi)編碼時采用了塊結(jié)構(gòu)預(yù)測和二維變換的方法。然而,受塊結(jié)構(gòu)的限制,其預(yù)測的性能并不好,從而影響了塊結(jié)構(gòu)編碼的性能。另一方面,塊結(jié)構(gòu)的編碼為了消除塊間的相關(guān)性引入了較強(qiáng)的塊間編碼依賴性,使得它不適于高并行

2、度的編碼來提高編碼速度,而塊結(jié)構(gòu)的編碼從存儲復(fù)雜度上來說也不是最優(yōu)的選擇。針對這些問題,本文從改變編碼結(jié)構(gòu)的角度入手,提出了基于行結(jié)構(gòu)的編碼。
   本文首先分析了塊、行/列和像素三種結(jié)構(gòu)在一個高斯平穩(wěn)信源上的理論編碼性能。分析指出,在高碼率下,行/列結(jié)構(gòu)和像素結(jié)構(gòu)可以達(dá)到與塊結(jié)構(gòu)相同的編碼增益的上界。但是,在實際編碼中,塊結(jié)構(gòu)難以準(zhǔn)確地估計局部的統(tǒng)計特性,而行/列結(jié)構(gòu)和像素結(jié)構(gòu)由于具有更小的重建單元而具有更好的編碼靈活性和局部

3、自適應(yīng)性。像素結(jié)構(gòu)的缺點在于它容易受量化噪聲的影響。這些分析表明,至少在高碼率下,塊結(jié)構(gòu)的編碼并不一定是最優(yōu)的,而基于行結(jié)構(gòu)的編碼無論從局部自適應(yīng)性還是受量化噪聲的影響上來說都是一個不錯的選擇?;谶@些分析,本文設(shè)計了一個混合塊和行/列結(jié)構(gòu)的編碼方案。特別地,基于行/列結(jié)構(gòu)的編碼采用了三種自適應(yīng)的預(yù)測方法,以適應(yīng)不同的局部圖像內(nèi)容。實驗表明,行/列結(jié)構(gòu)和像素結(jié)構(gòu)可以取得與最先進(jìn)的塊結(jié)構(gòu)編碼相當(dāng)甚至更好的編碼性能,而為了適應(yīng)不同的圖像特性

4、和碼率,將行/列結(jié)構(gòu)和塊結(jié)構(gòu)結(jié)合起來后,它能取得更好的編碼性能。相對于最先進(jìn)的塊結(jié)構(gòu)編碼H.264/AVC和KTA,它在自然圖像上的增益分別高達(dá)2dB和1.5dB。對于混合圖像,其增益高達(dá)8dB。
   考慮到行/列結(jié)構(gòu)在編碼性能上的優(yōu)勢,本文迸一步提出了一個基于行結(jié)構(gòu)的并行圖像編碼方法LBLC,以適應(yīng)多核的并行編碼。在LBLC中,輸入圖像是逐行順序地進(jìn)行編碼的,而每一行又被分成一些等長的行單元。這些行單元的編碼都是完全獨立進(jìn)行

5、的,因而可以將同一行內(nèi)的所有行單元分配到不同的核上來并行編碼。通過這種方式,它可以取得恒定的高并行度。多核并行平臺上的實驗結(jié)果表明,LBLC能提供接近線性的并行度,在15個核時編碼并行度高達(dá)13.9倍。理論上這種接近線性的并行度在超過100個核時仍然成立。除了高并行度外,在中高碼率時LBLC能達(dá)到和H.264/AVC相當(dāng)甚至更好的編碼性能。對于近無損和無損編碼,它能分別獲得比H.264有損和無損編碼高達(dá)10dB的編碼增益以及14%的碼率

6、節(jié)省。
   由于行結(jié)構(gòu)具有低的存儲和延遲,本文進(jìn)一步提出了一個基于行結(jié)構(gòu)的Line-Cast方案,以適應(yīng)具有有限的帶寬、存儲和計算能力等資源的衛(wèi)星圖像的連續(xù)采集和向地面的廣播傳輸?shù)膽?yīng)用。逐行編碼和傳輸?shù)姆绞绞沟盟哂械脱舆t和低存儲,而基于分布式編碼的方法使得它不僅通過預(yù)測消除了像素間的各向異性的相關(guān)性,而且具有低的編碼復(fù)雜度。由于采用了半模擬的傳輸方式,Line-Cast能夠提供隨信道SNR降低而漸變下降的重構(gòu)質(zhì)量。理論分析表

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