基于變換的視頻編碼與率失真分析.pdf

1、隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在世界范圍內(nèi)的普及應(yīng)用，人們對信息與通信的需求日益突破地域和時間的限制，對通信內(nèi)容的需求也由話音和文字拓展到了視頻，因此多媒體技術(shù)已成為信息與通信領(lǐng)域中最引人注目的發(fā)展方向之一，而以視頻編碼、存儲、處理為基礎(chǔ)的視頻技術(shù)更是多媒體技術(shù)的核心領(lǐng)域。長期以來，基于變換的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在視頻編碼應(yīng)用領(lǐng)域一直占著主導(dǎo)地位。在目前已制定的視頻編碼的國際標準中，如ISO組織制定的MPEG-1、MPEG-2以及MPEG-4視頻壓縮標準

2、，ITU-T組織制定的H.26x一系列視頻編碼建議中，全部都采用了基于離散余弦變換的視頻編碼方法。為了進一步挖掘視頻數(shù)據(jù)編碼的潛力，本文首先以變換編碼理論為基礎(chǔ)，研究能夠進一步改善視頻壓縮效率的變換編碼方法，分別實現(xiàn)了基于小波變換和追蹤匹配技術(shù)的兩種不同的視頻編碼方法，并與H.263、H.26L的編碼結(jié)果進行了比較，實驗結(jié)果表明，兩種編碼方法都在不同程度上使編碼效率得到進一步提高。這兩種編碼方法的實現(xiàn)，也為本文后續(xù)的研究工作建立了實驗仿

3、真平臺。在視頻編碼和通信系統(tǒng)中，除了對變換編碼方法的研究外，率失真分析及優(yōu)化方法同樣也扮演著關(guān)鍵的角色。其目的是在視頻編碼數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸中，進行率失真優(yōu)化，以便在有限的傳輸條件下，獲得最佳的視覺質(zhì)量。在傳統(tǒng)的率失真分析方法中，碼率和失真都是關(guān)于量化參數(shù)的函數(shù)，由于其具有很強的非線性和信源相關(guān)性等特征，使其計算非常復(fù)雜，并且預(yù)測分析誤差較大。本文通過大量的實驗數(shù)據(jù)分析，提出變換比的概念，并以變換比為參數(shù)，建立了一種新的率失真模型，其中碼率

4、函數(shù)和失真函數(shù)都是關(guān)于變換比參數(shù)的函數(shù)。這種率失真模型的碼率函數(shù)具有良好的線性特征，而失真函數(shù)與信源的相關(guān)性較弱。利用這些性質(zhì)，可以對基于變換的視頻編碼實現(xiàn)簡單、快速、準確、魯棒地率失真優(yōu)化。為了將這種率失真模型廣泛應(yīng)用于實際的視頻編碼系統(tǒng)中，在基于變換比的率失真模型的基礎(chǔ)上，先后為基于變換的視頻編碼提出了通用的率失真曲線預(yù)測、碼率控制、比特分配優(yōu)化以及碼率整形算法，并在三種視頻編碼系統(tǒng)中進行了廣泛的實驗，實驗結(jié)果進一步驗證了所提出的率

5、失真模型及相應(yīng)算法的準確性和魯棒性。在視頻編碼數(shù)據(jù)傳輸過程中，由于信道誤碼和丟包等因素的影響，在視頻解碼端可能會造成較大的圖像失真。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)聂敯粜?，本文對視頻傳輸?shù)亩说蕉耸д孢M行了詳細的分析。在此基礎(chǔ)上，提出了一種端到端失真的快速預(yù)測算法，并將預(yù)測得到的失真用于信源信道聯(lián)合率失真分析中，結(jié)合對編碼模式選擇方法的研究，提出了一種快速率失真優(yōu)化算法。實驗結(jié)果表明，提出的端到端失真預(yù)測算法可以準確地預(yù)測信道誤差引起的圖像失真。在此基