圖像編碼中率失真優(yōu)化算法的研究.pdf

1、自從1948年香農(nóng)提出了率失真理論以來，率失真理論就是信源編碼中重要的基礎(chǔ)理論。率失真優(yōu)化技術(shù)能夠有效地提高圖像/視頻壓縮編碼系統(tǒng)的性能，無論是從信息論的角度還是從設(shè)計實際編碼系統(tǒng)的角度它在信源編碼中都有著廣泛的應(yīng)用，尤其在標準已定義的場合，率失真優(yōu)化技術(shù)可以不受編碼結(jié)構(gòu)和技術(shù)的限制進一步提高系統(tǒng)性能，因而一直以來都是熱點的研究內(nèi)容。最近國際上新制定的H.264/AVC視頻編碼標準在和以前的標準編碼框架類似的條件下，壓縮效率至少提高了一

2、倍以上，這一突破說明了對壓縮編碼中的關(guān)鍵技術(shù)進行研究和率失真優(yōu)化具有十分重要的理論和實際意義。在率失真優(yōu)化技術(shù)中率失真曲線斜率λ決定了優(yōu)化的性能。在有損編碼系統(tǒng)中量化是失真的主要來源，量化器的性能直接影響了系統(tǒng)的編碼效率。隨著對高壓縮比高質(zhì)量的圖像/視頻信號需求的不斷增加，如何最優(yōu)地量化信號成為越來越重要的問題。因此本文圍繞著率失真優(yōu)化，主要研究了下面幾個方面的問題： 首先，我們對如何在給定碼率約束條件下求解最優(yōu)的率失真曲線斜率

3、λ*的問題進行了研究。針對目前常用的二分法當率失真曲線上的可操作點稀疏時可能不收斂的情況，提出了基于黃金分割搜索法求解最優(yōu)率失真曲線斜率λ*的算法。該算法克服了二分法在可操作點稀疏的情況下不收斂的缺點，而且復雜度較低、易于實現(xiàn)，適于應(yīng)用在實際的編碼系統(tǒng)中。在JM11.0上的實驗結(jié)果表明使用所提算法求解的λ*進行模式選擇可以有效提高系統(tǒng)的率失真性能。 然后，研究了如何優(yōu)化塊編碼壓縮系統(tǒng)中的量化器。針對圖像/視頻編碼系統(tǒng)中量化器輸入

4、信號的分布特點，提出了率失真優(yōu)化的量化階調(diào)整算法。算法首先調(diào)整輸入信號的量化階，實現(xiàn)系數(shù)級的優(yōu)化；然后以塊為單位優(yōu)化編碼塊的量化階，實現(xiàn)塊級的優(yōu)化。實驗結(jié)果表明本算法能夠有效提高量化器性能，并且編碼增益隨碼率的增加而增加。同時所提算法還能夠保留更多圖像細節(jié)，解碼后的圖像具有更好的主觀質(zhì)量。所提算法沒有額外開銷，與標準解碼器兼容，而且適用于任何基于塊編碼的圖像和視頻壓縮標準。 最后，本文研究了如何運用率失真優(yōu)化提高格狀編碼量化器的