視頻編碼關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、多媒體通信將是新一代通信系統(tǒng)的典型業(yè)務(wù)和顯著特征，而視頻編碼技術(shù)是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。本文就是在國家863重大攻關(guān)課題——“數(shù)字視音頻編碼、傳輸、測試與應(yīng)用示范系統(tǒng)”（No.2002AA119010）的資助下，對(duì)視頻編碼的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入地研究；同時(shí)參加“中國數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作組（簡稱AVS工作組）”的工作，積極參與技術(shù)提案的提交和標(biāo)準(zhǔn)的制定。本文研究了基于DCT的視頻編碼的部分關(guān)鍵技術(shù)，包括編碼效率提高、復(fù)雜度控制和碼

2、率控制技術(shù)等。另外，對(duì)小波變換進(jìn)行了研究，提出了一種系數(shù)補(bǔ)償方法以增強(qiáng)基于小波編碼的視頻質(zhì)量。在移動(dòng)通信環(huán)境中，由于通信系統(tǒng)帶寬的限制，傳輸帶寬是有限的。要在有限的帶寬條件下傳輸更好的視頻質(zhì)量，就要求視頻的編碼效率足夠高。本文針對(duì)幀內(nèi)預(yù)測編碼技術(shù)，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了一種提高視頻編碼效率的方法，其基本思想是：在進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測編碼時(shí)，根據(jù)大樣本統(tǒng)計(jì)得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型，提高模式預(yù)測的準(zhǔn)確度（匹配概率）。因?yàn)槟Ｊ筋A(yù)測的匹配概率越高，寫入到

3、輸出碼流中表示預(yù)測模式信息的比特位越少，碼流越節(jié)省。實(shí)驗(yàn)證實(shí)：本文方法的理論分析正確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果效果明顯；可以達(dá)到節(jié)省碼流、提高編碼效率的目的。最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)采用了眾多新技術(shù)，其編碼器的編碼效率得到顯著提高，同時(shí)也使其計(jì)算量急劇地增加。為了視頻應(yīng)用于計(jì)算資源有限的通信終端中，必須對(duì)編解碼器的計(jì)算量進(jìn)行控制。傳統(tǒng)方法是對(duì)編解碼器進(jìn)行優(yōu)化，以加速其運(yùn)行速度。本文針對(duì)幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)的特點(diǎn)，提出了一種計(jì)算復(fù)雜度分級(jí)控制策略。該策略基于視頻圖像的

4、時(shí)間相關(guān)和空間相關(guān)特性，將幀內(nèi)預(yù)測的全部模式集劃分割成兩個(gè)子集：強(qiáng)相關(guān)性子集和弱相關(guān)性子集。首先在強(qiáng)相關(guān)性的子集中，計(jì)算得到一個(gè)次優(yōu)的預(yù)測模式。然后根據(jù)計(jì)算量的冗余，在相關(guān)性弱的子集中再次選取部分模式進(jìn)行計(jì)算，以確定最優(yōu)的幀內(nèi)預(yù)測模式，最后對(duì)圖像塊進(jìn)行編碼處理。實(shí)驗(yàn)證實(shí)：本文方法在對(duì)幀內(nèi)預(yù)測計(jì)算量的控制靈活、準(zhǔn)確，對(duì)編碼性能的影響很小。當(dāng)視頻應(yīng)用于中低檔的移動(dòng)終端時(shí)，本文策略中可以提供一種行之有效的復(fù)雜度控制方法。碼率控制技術(shù)雖然不是視

5、頻標(biāo)準(zhǔn)必需的一部分，但其重要性是顯而易見。視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中都采用了其獨(dú)特的碼率控制算法。碼率控制算法一般依據(jù)其碼率預(yù)測模型QP=f(R)，按照輸出碼流的大小對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到控制輸出碼率的目的。本文首先根據(jù)一幀數(shù)據(jù)的實(shí)際編碼比特與有效比特位之間的關(guān)系，建立了一種基于圖像幀級(jí)的碼率預(yù)測模型，然后基于此模型提出了一種新的碼率控制策略。本文方法在H.264和AVS-M中的實(shí)驗(yàn)，表明在低碼率情況下可取得較好的控制效果，適用于移動(dòng)多媒體通

6、信等應(yīng)用之中。小波變換與DCT變換相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，如無明顯的“方塊”效應(yīng)、具有良好的編碼伸縮性等，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于靜態(tài)圖片壓縮（JPEG2000）和視頻壓縮（MotionJPEG2000）之中。本文提出了一種小波變換圖像的后處理方法，對(duì)有損壓縮的圖像可以增強(qiáng)和恢復(fù)其圖像細(xì)節(jié)。圖像的壓縮率越高，該方法的增強(qiáng)效果越明顯，并且算法實(shí)現(xiàn)簡單，需要增加的代價(jià)極小。同時(shí)，本文的部分研究成果作為視頻技術(shù)提案被AVS工作組采納，進(jìn)入AVS-M標(biāo)準(zhǔn)之中并