基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)優(yōu)化的可伸縮視頻編碼技術(shù)的研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，不同的終端顯示設(shè)備、不同的通信網(wǎng)絡(luò)狀況、不同消費(fèi)用戶的需求都對(duì)視頻編碼提出了多元化的要求，隨之產(chǎn)生的問題是如何在一次編碼過程中形成視頻碼流以同時(shí)滿足多種應(yīng)用的需求或網(wǎng)絡(luò)狀況的約束。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)帶寬已經(jīng)不是約束視頻通信發(fā)展的最主要因素，對(duì)于視頻編碼和通信的研究人員，如何以一種統(tǒng)一的方案提供給不同網(wǎng)絡(luò)、不同用戶群體以不同質(zhì)量的視頻通信，成為近年來乃至今后一段時(shí)間內(nèi)的研究重點(diǎn)之一。 能在實(shí)際應(yīng)用中環(huán)境參數(shù)發(fā)

2、生變化的情況下，在一定范圍內(nèi)做有益于應(yīng)用持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行的視頻參數(shù)調(diào)整的可伸縮視頻編碼就是在上述背景下產(chǎn)生的。分層可伸縮視頻編碼可以使視頻在幾個(gè)固定的速率下進(jìn)行通信，提供了一定的伸縮性能。而精細(xì)粒度可伸縮視頻編碼可以使視頻在一個(gè)連續(xù)可調(diào)的速率范圍內(nèi)進(jìn)行通信，給視頻應(yīng)用帶來更多的靈活性和可控性。 論文以視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵技術(shù)一塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的研究為主線，以研究和實(shí)現(xiàn)精細(xì)粒度可伸縮視頻編碼為目標(biāo)，以編程實(shí)現(xiàn)的視頻編碼器原型為所

3、提出的算法性能驗(yàn)證的仿真平臺(tái)，進(jìn)行了視頻編碼范疇內(nèi)的系列研究工作，實(shí)現(xiàn)了基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)優(yōu)化的可伸縮視頻編解碼器。 在綜述和比較塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)快速算法的基礎(chǔ)上，提出了一種自適應(yīng)的塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)混合搜索算法。選擇“相關(guān)塊運(yùn)動(dòng)水平”作為分級(jí)依據(jù)，將當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)水平分為3個(gè)等級(jí)以采用不同的搜索策略。對(duì)于小運(yùn)動(dòng)塊，充分挖掘運(yùn)動(dòng)圖像的中心偏置特性，提高算法的速度。對(duì)于大運(yùn)動(dòng)塊，利用多候選值搜索策略，提高算法的精度。通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了提出的自適

4、應(yīng)算法具有更高的搜索速度、搜索精度以及較好的魯棒性。 分析了運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)采樣密度自適應(yīng)選擇的意義和實(shí)現(xiàn)途徑，比較了用四叉樹代表圖像塊分割的可變尺寸運(yùn)動(dòng)估計(jì)的幾類方法。基于樹形結(jié)構(gòu)信源編碼的率失真修剪樹理論，提出了基于約束生長(zhǎng)的可變尺寸運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。采用最大率失真索引、改進(jìn)四叉樹編碼、快速運(yùn)動(dòng)矢量搜索方法提出對(duì)約束生長(zhǎng)算法的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案。通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了約束生長(zhǎng)算法以較低的計(jì)算復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)了率失真優(yōu)化的可變尺寸運(yùn)動(dòng)估計(jì)。 對(duì)

5、快速發(fā)展的通信網(wǎng)絡(luò)和多媒體業(yè)務(wù)對(duì)視頻編碼的要求進(jìn)行了分析，指出了視頻伸縮編碼的應(yīng)用需求和發(fā)展方向。在總結(jié)了精細(xì)伸縮視頻編碼的多種實(shí)現(xiàn)方案的基礎(chǔ)上，提出了兩種基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)優(yōu)化的伸縮視頻編碼方案： 第一種是基于可變尺寸運(yùn)動(dòng)估計(jì)和小波嵌入式編碼的伸縮視頻編碼方案。在仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證編碼器性能的基礎(chǔ)上，提出將參考幀碼率離線的鎖定在應(yīng)用范圍的中間碼率或根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行在線調(diào)節(jié)的方案，用以盡可能地提高接受端的實(shí)際解碼質(zhì)量。 第二種是針對(duì)

6、MPEG-4FGS的優(yōu)化編碼方案，在對(duì)增強(qiáng)層截?cái)喾椒?、殘差編碼模式對(duì)FGS編碼性能的影響進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出采用附加的可變尺寸運(yùn)動(dòng)估計(jì)并增加兩種殘差編碼模式，形成MMCFGS編碼方案來提高FGS的編碼效率。 對(duì)視頻差錯(cuò)的產(chǎn)生和影響進(jìn)行了分析。在綜述當(dāng)前主要的差錯(cuò)控制算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)上的視頻傳輸，提出了組合差錯(cuò)控制策略和隔行打包方法。面向隔行丟失的錯(cuò)誤模式，提出了一種結(jié)合時(shí)域錯(cuò)誤恢復(fù)和空域錯(cuò)誤恢復(fù)方法的快速自適應(yīng)錯(cuò)誤恢