紋理與噪聲自適應(yīng)性視頻編碼算法研究.pdf

1、隨著信息化社會的到來，多媒體通信需求越來越迫切，特別是作為可視化通信的關(guān)鍵，視頻通信已成為通信領(lǐng)域研究的熱點之一。鑒于視頻信息量巨大的特性，如何有效提高視頻編碼效率和性能成了視頻通信中的核心問題之一。而視頻信號的高時間和空間相關(guān)性則為視頻信號的壓縮提供可能。 為了實現(xiàn)視頻通信的通用性，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國際電訊聯(lián)盟(ITU)相繼推出了一系列視頻壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn)：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.261、H.2

2、63、H.264等。通過提供各種靈活的編碼新選項，新的編碼標(biāo)準(zhǔn)大大提高了視頻編碼的效率，并能更好地適應(yīng)視頻通信網(wǎng)路的傳輸。但也不難發(fā)現(xiàn)，新視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮效率的提升是以編碼復(fù)雜度的劇增為代價的。這就給視頻編碼的實時實現(xiàn)帶來了挑戰(zhàn)；因而，對視頻編碼算法的優(yōu)化設(shè)計除了考慮算法的壓縮效率的同時，不能忽略算法的計算復(fù)雜度。高效率的視頻編碼算法在保證較高的壓縮效率的同時，應(yīng)該具備較低的計算復(fù)雜度，能在節(jié)省通信帶寬或者存儲空間的同時，有效地節(jié)省計算

3、資源。 本論文從實際應(yīng)用角度出發(fā)，針對計算資源有限的編碼場合，根據(jù)復(fù)雜度和噪聲這兩個關(guān)鍵性因素，對視頻編碼器中關(guān)鍵算法進(jìn)行圖像紋理和噪聲的自適應(yīng)性優(yōu)化設(shè)計。在保證一定率失真效率的基礎(chǔ)上，有效減低視頻編碼的復(fù)雜度。 首先，本文提出了分析視頻信號特征的兩種方法：圖像塊邊緣模式分析方法和噪聲估計方法。這兩種算法能夠準(zhǔn)確地分析出視頻序列中的圖像塊邊緣模式信息和噪聲信息。這兩種分析方法都具有較低的計算復(fù)雜度。所得到的邊緣模式信息和

4、噪聲信息將作為后續(xù)自適應(yīng)性算法的先驗知識；接著，提出了基于H.264標(biāo)準(zhǔn)的快速幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法和快速幀間編碼模式選擇算法。快速幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法基于圖像塊的邊緣模式信息，而快速幀間編碼模式選擇算法基于運動補償后得到的殘差塊的邊緣信息。與其它的快速算法相比，這兩種快速算法在保證較高的率失真效率的基礎(chǔ)上，有效降低了算法復(fù)雜度。而且，由于所提出的圖像塊邊緣模式分析方法的計算復(fù)雜度低，這兩種快速算法所需的額外復(fù)雜度可以忽略。這為在計算資源

5、有限的場合實現(xiàn)實時編碼提供了良好的方案；運動估計是視頻編碼器中最關(guān)鍵、最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。噪聲的存在不僅影響了運動估計準(zhǔn)確性，因而影響編碼效率，噪聲也較大程度地影響了運動估計的速度。所以，最后，本文提出了一種具有抗噪聲干擾能力的運動匹配準(zhǔn)則：自適應(yīng)超級塊擴展匹配準(zhǔn)則，接著還對一種性能較優(yōu)的快速運動估計算法進(jìn)行噪聲自適應(yīng)性擴展設(shè)計。 圖像邊緣自適應(yīng)的模式選擇算法和噪聲自適應(yīng)的運動估計算法，能在保證較高視頻壓縮效率的基礎(chǔ)上，有效地降低視頻