高效視頻編碼理論與算法研究.pdf

1、在過去的20年時(shí)間里,隨著多媒體處理與網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用普及,視頻編碼技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展,也隨之促成了一系列面向不同應(yīng)用的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的誕生,比如最為著名的H.26x系列與MPEG系列視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的不斷推陳出新,造就了視頻編碼效率的成倍提高,然而所有以往的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)都構(gòu)架于基于塊的混合視頻編碼框架之上,當(dāng)前工業(yè)界和學(xué)術(shù)界關(guān)于視頻壓縮編碼技術(shù)的研究熱點(diǎn)也都集中在混合視頻變換框架的四個(gè)核心編碼模塊之上,即預(yù)測編碼、變換編碼、熵

2、編碼以及量化技術(shù)。因此,對這四個(gè)核心模塊的編碼理論進(jìn)行研究,對其進(jìn)行發(fā)展與完善,并在此基礎(chǔ)之上,研究與提出新的高效的編碼算法,具有十分重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。本文的貢獻(xiàn)在于對高效視頻編碼中的應(yīng)用理論進(jìn)行了分析與總結(jié),對部分理論進(jìn)行了發(fā)展與完善,并在理論研究的基礎(chǔ)上提出了新的高效視頻編碼算法,具體為:
　　 在預(yù)測編碼方面,從理論上分析了預(yù)測編碼的增益來源,對目前國際上最為先進(jìn)的幀內(nèi)預(yù)測編碼算法與幀間預(yù)測編碼算法進(jìn)行了深入研究,對其

3、基本思想、實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)以及所存在的問題都進(jìn)行了具體分析,進(jìn)而指出了幀內(nèi)和幀間預(yù)測編碼算法進(jìn)一步發(fā)展的方向。
　　 在變換編碼方面,利用矩陣?yán)碚撘约靶畔⒄摾碚摬捎脭?shù)學(xué)推導(dǎo)形式從理論上系統(tǒng)的闡述了在均方誤差失真度量準(zhǔn)則下KLT在率失真意義上的最佳性,以及DCT在自然圖像編碼上的準(zhǔn)最佳性;提出了DCT在預(yù)測殘差編碼上的局限性,提出了一種新的對變換編碼性能進(jìn)行度量的率失真性能虧損度量方法;提出了基于紋理的自適應(yīng)變換方案。
　　 在熵

4、編碼方面,指出了變長編碼在實(shí)現(xiàn)高階編碼以及自適應(yīng)編碼上所存在的缺陷,從理論上證明了二元算術(shù)編碼與多元算術(shù)編碼在編碼性能上的同效性,論述了二元算術(shù)編碼的最佳概率模型數(shù)目;提出了二元算術(shù)編碼應(yīng)用中的二元化和上下文模型設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;提出了基于CABAC的針對于變換系數(shù)的新的編碼算法;提出了新的幀內(nèi)預(yù)測模式的自適應(yīng)熵編碼算法。
　　 在量化技術(shù)方面,對與其息息相關(guān)的率失真優(yōu)化理論與算法進(jìn)行了研究,對拉格朗日優(yōu)化算法原理進(jìn)行了理論上的剖析,并