基于離散小波的多視角視頻編碼系統(tǒng)碼率分配技術(shù)研究.pdf

1、隨著通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)視頻服務(wù)和視頻體驗(yàn)提出了更高的要求。多視角視頻因?yàn)榫哂胸S富的場(chǎng)景信息，多視角視頻比單視角視頻的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，而多視角視頻通信技術(shù)的發(fā)展是多視角視頻高效傳輸?shù)钠款i。在視頻通信中，為了在有限的信道帶寬上傳輸視頻，需要首先對(duì)原始視頻信號(hào)進(jìn)行有效的壓縮。碼率分配是視頻壓縮編碼的重要組成部分之一。碼率分配的目標(biāo)是在壓縮后視頻質(zhì)量和編碼產(chǎn)生的碼率之間達(dá)到適合實(shí)際應(yīng)用需求的平衡點(diǎn)。在實(shí)際編碼系統(tǒng)中，碼率分配需要考

2、慮解碼后視頻的客觀質(zhì)量、主觀質(zhì)量、實(shí)際碼率及特定應(yīng)用需求的因素。合理有效的碼率分配能夠在保證視頻質(zhì)量的同時(shí)提高信道的利用率，在有限的信道帶寬下高效傳輸視頻信息。
　　基于小波變換視頻編碼器是當(dāng)前視頻通信中重要的編碼方式，該編碼器發(fā)展成基于小波變換多視角視頻編碼器。編碼器利用編碼過(guò)程中生成的率失真信息并在子帶之間優(yōu)化分配碼率。此分配方法造成解碼視頻有較大的波動(dòng)，使得視頻幀之間產(chǎn)生明顯的質(zhì)量差異，為觀看者帶來(lái)不悅。針對(duì)現(xiàn)有分配方法的不

3、足，相繼出現(xiàn)了從不同角度對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)的算法。在本文中，考慮多視角視頻編碼器的實(shí)際情況，選擇了多視角視頻編碼器率失真模型、碼率分配方法與碼率分配調(diào)整方法等三個(gè)方面，進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。
　　針對(duì)多視角視頻經(jīng)過(guò)小波分解后，子帶系數(shù)率失真估計(jì)問(wèn)題，提出了基于多維高斯分布的率失真估計(jì)算法，該算法在著重分析了小波子帶系數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性之后，建立了系數(shù)的相關(guān)性模型，可以高斯分布描述系數(shù)與其上下文環(huán)境概率分布。對(duì)角化該概率模型協(xié)方差矩陣，達(dá)到去相

4、關(guān)目的，計(jì)算子帶系數(shù)率失真模型，該率失真模型作為碼率優(yōu)化分配的技術(shù)基礎(chǔ)。
　　基于小波變換視頻編碼器利用小波變換去除時(shí)間幀及視角之間的相關(guān)性，重建幀失真直接由子帶失真決定。論文在分析了視頻幀之間小波分解和合成方式的基礎(chǔ)上，討論了運(yùn)動(dòng)估計(jì)后奇數(shù)幀和偶數(shù)幀中像素的分類(lèi)情況和各種類(lèi)型像素的誤差傳遞方式，結(jié)合各類(lèi)像素所占比例，計(jì)算獲得子帶失真對(duì)重建幀失真權(quán)重，形成最終基于小波變換視頻編碼器誤差傳遞模型。
　　針對(duì)多視角視頻解碼視頻質(zhì)

5、量波動(dòng)問(wèn)題，論文根據(jù)波動(dòng)產(chǎn)生的原因?qū)⑵浞譃閮深?lèi)：GOP間波動(dòng)和GOP內(nèi)波動(dòng)。為了降低GOP間波動(dòng)，本文提出了一種由時(shí)間-空間子帶率失真合成時(shí)間子帶率失真，進(jìn)而合成GOP率失真的估計(jì)方法。對(duì)視頻編碼時(shí)采用兩次掃描，第一次掃描估計(jì)GOP率失真，第二次掃描根據(jù)估計(jì)率失真在GOP間分配碼率使得所有GOP的失真保持一致。為了降低GOP內(nèi)波動(dòng)，利用前述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)域?yàn)V波誤差傳遞模型建立時(shí)間子帶與重建視頻幀失真關(guān)系。在此基礎(chǔ)，提出了一種使用二次規(guī)劃尋優(yōu)