復(fù)雜度可分級(jí)的視頻編碼技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動(dòng)計(jì)算和普適計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，視頻電話、視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等視頻通信應(yīng)用逐漸向多平臺(tái)拓展，面臨高復(fù)雜度的視頻編碼和各種終端不同計(jì)算能力的矛盾，需要解決視頻編碼的復(fù)雜度可伸縮問(wèn)題。復(fù)雜度可分級(jí)的視頻編碼(Complexity Scalable Video Coding)研究復(fù)雜度可動(dòng)態(tài)調(diào)整的視頻編碼算法和框架。從學(xué)術(shù)角度看，它屬于視頻編碼優(yōu)化控制領(lǐng)域，需要研究視頻編碼的時(shí)空復(fù)雜度及復(fù)雜度一碼率-失真模型等基礎(chǔ)內(nèi)容。在應(yīng)用上，本文的研究

2、將為跨平臺(tái)的實(shí)時(shí)視頻通信提供技術(shù)支撐。 本文針對(duì)高級(jí)視頻編碼技術(shù)，深入研究了運(yùn)動(dòng)估計(jì)和DCT的復(fù)雜度可分級(jí)算法，以及視頻編碼的復(fù)雜度-碼率-失真模型，取得了以下主要研究成果： 1.快速模式判決算法 多幀參考和多模式編碼兩項(xiàng)新技術(shù)導(dǎo)致視頻編碼復(fù)雜度迅速增加。本文綜合研究了多幀參考和多模式編碼的復(fù)雜度問(wèn)題，提出了一種用于幀間編碼的快速模式判決算法。該算法在編碼過(guò)程中自適應(yīng)地選擇編碼模式，避免不必要的模式搜索，可快速找

3、到最優(yōu)編碼模式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該算法能夠明顯加速多參考幀和單參考幀的模式判決過(guò)程，使用5幀參考時(shí)，與全搜索相比，編碼復(fù)雜度平均降低超過(guò)85％，而PSNR下降僅0.07dB左右。在多控制的運(yùn)動(dòng)估計(jì)框架中，使用該算法對(duì)編碼模式數(shù)目進(jìn)行調(diào)整，可以控制運(yùn)動(dòng)估計(jì)的復(fù)雜度。 2.搜索中心自適應(yīng)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法 分像素精度的運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)導(dǎo)致視頻編碼復(fù)雜度急劇增加。目前采用的快速算法均順序地進(jìn)行整像素、1／2像素和l／4像素的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，未

4、充分利用預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量來(lái)減少搜索點(diǎn)。本文依據(jù)對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量殘差分布的分析，提出了一種搜索中心自適應(yīng)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。它根據(jù)零運(yùn)動(dòng)矢量、預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量及與之最接近的整像素運(yùn)動(dòng)矢量的編碼代價(jià)來(lái)選擇運(yùn)動(dòng)矢量的搜索中心。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該算法在運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的基準(zhǔn)測(cè)試序列中，平均約有25％的塊不必進(jìn)行整像素搜索，從而大大降低了編碼復(fù)雜度。該算法可以與其他基于減少搜索點(diǎn)的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法共用，進(jìn)一步降低編碼復(fù)雜度。在多控制的運(yùn)動(dòng)估計(jì)框架中，使用該算法對(duì)搜索中心和范

5、圍進(jìn)行調(diào)整，可以控制運(yùn)動(dòng)估計(jì)的復(fù)雜度。 3.復(fù)雜度可分級(jí)的整數(shù)DCT算法整數(shù)DCT的計(jì)算量在實(shí)時(shí)視頻編碼中占有較高的比重。本文提出了一種亮 度、色度分量DCT系數(shù)簡(jiǎn)化塊檢測(cè)模型及基于該模型的復(fù)雜度分級(jí)控制算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與經(jīng)典Laplacian模型以及基于系數(shù)縮放的模型相比，基于新模型的算法將DCT復(fù)雜度降低了20％以上，而編碼性能無(wú)明顯變化；所設(shè)計(jì)的DCT復(fù)雜度分級(jí)算法可有效控制DCT的編碼復(fù)雜度。 4．復(fù)雜度受限