熵編碼的區(qū)域上下文研究和二進(jìn)制化改進(jìn).pdf

1、超高清視頻的應(yīng)用正逐漸在移動通訊、網(wǎng)絡(luò)多媒體等中廣泛推廣。為了適應(yīng)該種應(yīng)用，國際標(biāo)準(zhǔn)HEVC正式發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)在H.264/AVC的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展了熵編碼在視頻編碼中的應(yīng)用，加入了更多方向的上下文預(yù)測和二進(jìn)制化方法Truncated Rice等其他新的算法。
　　為了使上下文模型更利于對圖像的概率分布進(jìn)行估計和加強(qiáng)熵編碼的自適應(yīng)性，進(jìn)一步提高視頻的壓縮效率，本文將對編碼系統(tǒng)的上下文建模過程以及編碼過程的二進(jìn)制化過程進(jìn)行研究和改進(jìn)。

2、
　　編碼系統(tǒng)的建模過程采用一定的上下文模型對信源的概率分布進(jìn)行估計。經(jīng)典的上文模型算法諸如上下文樹加權(quán)、部分串匹配預(yù)測等，應(yīng)用到多維上下文模型時，上下文集合的個數(shù)往往呈雙指數(shù)遞增。這加大了算法的復(fù)雜度，影響了應(yīng)用的實時性。
　　本文采用非連續(xù)性的上下文對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。以當(dāng)前像素為中心，在每個上下文中，按照折線距離大小進(jìn)行排序，相同折線距離的元素個數(shù)作為指數(shù)，按照折線距離越小，底數(shù)越大的原則，計算每種折線距離的冪。這些冪

3、的乘積即為當(dāng)前上下文的歸一化系數(shù)。這樣的歸一化系數(shù)即兼顧折線距離大小，又兼顧了不同折線距離的元素個數(shù)的差異對預(yù)測準(zhǔn)確性的影響。
　　通過對H.264/AVC部分測試序列采用區(qū)域性非連續(xù)上下文的建模過程進(jìn)行壓縮，壓縮率相較于以往的上下文壓縮算法有較大的提高。
　　在編碼過程中，算術(shù)編碼最為接近理論熵，但是乘法運(yùn)算影響了應(yīng)用的實時性。為減少符點(diǎn)數(shù)乘法運(yùn)算，二進(jìn)制算術(shù)編碼采用查表的方式計算概率狀態(tài)遷移。下一個狀態(tài)的概率為當(dāng)前狀態(tài)概

4、率乘以固定的伸縮因子，伸縮因子越小則狀態(tài)個數(shù)越多，精度越好。但當(dāng)符號的局部概率小于最小狀態(tài)概率或者大于最大狀態(tài)概率，則會產(chǎn)生編碼冗余。基于自適應(yīng)上下文的二進(jìn)制算術(shù)編碼的二進(jìn)制化方法是靜態(tài)的，沒有根據(jù)語法元素的出現(xiàn)次數(shù)動態(tài)調(diào)整二進(jìn)制化 Bin的長度，導(dǎo)致上述編碼冗余可能被符號局部概率過大或者過小而進(jìn)一步擴(kuò)大。
　　本文在每編碼一個符號時，將其對應(yīng)的二進(jìn)制化二叉樹葉子結(jié)點(diǎn)的頻度加一，在樹遍歷的回溯過程中，逐級更新頻度，檢查是否符合霍夫