联合运动估计和帧选择的多帧超分辨率重建算法

多帧图像超分辨率重建中,连续各帧图像间的精确匹配和帧的选择具有非常重要的意义。提出了自适应帧选择原则,设计了联合光子流运动估计配准和超分辨率重建的方法。首先采用光子流运动估计算法计算各帧间的运动估计,设计一种自适应帧选择方法丢弃一些帧间运动较大的帧,再通过亚像素图像配准,计算得到相对精确的运动估计参数,最后结合最大后延概率方法进行图像超分辨率计算,并充分考虑两次迭代所得图像向量的差值对下次迭代算法的影响。实验结果表明,该方法不仅可以实现亚像素级的精确配准,还可以使重建后图像在视觉效果和峰值信噪比上都得到更好的效果。     

基于双向预测的变采样率分块压缩视频感知

目前现有的变采样率分块压缩视频感知方案仅使用了视频帧的前向预测,即先对参考帧进行 测量,然后根据当前帧与参考帧各块之间相关性的大小自适应地分配采样率．这种方式只利用了当 前帧与参考帧的帧间相关性,而忽视了自身与后面帧的相关性特点．针对这个问题,提出了一种基 于双向预测的变采样率分块压缩视频感知方案,利用双向预测和双向运动估计为当前帧分配合理 的采样率并重构视频图像．实验结果表明：相比较现有的变采样率方案,此方案可以适当降低帧的 采样率并且提高视频的重构质量,获得１～３ｄＢ的峰值信噪比增益和０．０２～０．０６的结构相似性 增益．     

用于立体图像编码的自适应块匹配视差估计算法

提出了一种新的自适应块匹配视差估计算法,对图像用固定尺寸分块并做视差估计,利用对应块之间的亮度估计误差判断是否进行自适应的块匹配估计．在自适应块匹配算法中使用亮度估计误差的方差来控制匹配窗口的大小和形状,得到最优的匹配窗口．用这个窗口重新进行视差估计,得到最后的视差矢量．实验证明,该算法的估计误差小于传统的固定尺寸块匹配算法,效率优于一些用于立体图像分析的自适应块匹配算法,是一种简单、实用、适合编码系统使用的视差估计算法．     

分布视频编码中基于帧间相关性的自适应关键帧选取算法

针对分布式视频编码(DVC)系统中固定周期关键帧选取(PKFS)方法忽视了帧间相关性的缺陷,提出了一种自适应关键帧选取(AKFS)算法。利用图像特征点检测与匹配的方法,将相邻图像的非匹配点作为帧间相关性的近似,把累积或平均非匹配点数超过阈值的帧判定为关键帧。在此基础上,提出改进的帧内插方案,以适应不同长度序列组的边信息生成;将零运动强度的关联帧合并为一帧图像参与编解码,进一步提高了系统的压缩效率。实验结果表明,对于不同运动特性的序列,本文提出的算法可以明显提升边信息帧的重建质量,使系统的率失真性能提高0.9～2.0 dB,并有效降低了编码传输码率。     

相机运动条件下的视频前景提取

提出一种基于非参数化运动估计和图像配准的方法来进行相机运动条件下的前景提取.通过对视频帧和接近的训练背景图像进行非参数化运动估计,动态地构造出一幅和视频帧的视角完全相同的背景图像, 再通过背景减除提取前景. 为了解决运动估计的计算效率问题, 又提出一种基于流形的改进算法: 在离线阶段, 预先对训练背景图像进行非参数化运动估计, 并利用流形学习对训练背景图像进行建模; 在在线阶段, 通过在背景流形上进行运动插值来快速地估计新视频帧和训练背景图像之间的运动. 实验表明,改进的方法在基本保持像素提取准确率的同时获得了很高的效率．     

基于内容的自适应插值滤波器在无损视频编码中的应用

为了解决高效率视频编码(high efficiency video coding,HEVC)帧间运动补偿中亚像素插值使用的固定插值滤波器无法自适应于视频序列内容所造成的预测精度下降的问题,针对HEVC无损压缩提出一种自适应插值滤波器方案.该方案通过极小化帧间预测误差得到自适应插值滤波器,对所有的帧间编码块通过自适应插值滤波器来获取亚像素预测像素块,自适应减少帧间预测误差,从而提升整体编码性能.将该方案应用于HEVC参考软件HM (HEVC test model) 12. 1中,实验结果表明,在不影响编解码端时间复杂度的情况下,所提出算法的压缩效率在low delay P和low delay B配置文件下分别比HEVC无损压缩效率平均提升1. 32%和0. 69%.     

H.263视频场景自适应编码的改进算法

针对现有场景自适应编码方案中存在的检测结果不准确问题,引入图像相似度检测算子,提出了一种基于二级筛选机制的图像相似度检测方案.在使用直方图法进行图像相似度一级检测的基础上,利用相似度检测算子对检测结果进行二级筛选,剔除一级检测中引入的伪突变帧,找出真正的突变帧.然后对该突变帧进行帧内编码,开始一个新的视频片段,从而使由于场景切换所造成的视频图像失真得到有效抑制.对标准视频序列的仿真试验表明,提出的改进方案可以更准确地检测出序列中的突变帧,从而降低输出编码视频的比特数,提高视频压缩效率.     

基于图像补偿的隧道衬砌裂缝检测方法

针对检测平台振动导致隧道衬砌裂缝图像识别准确率低、检测数据可靠性差的问题,提出基于图像补偿的隧道衬砌裂缝检测方法.开发车载式隧道衬砌裂缝检测系统,提出图像帧间自适应运动估计的方法. 对采用环境光增强处理得到的图像进行基于特征点匹配的自适应运动估计,建立图像帧间的运动关系,用卡尔曼滤波算法对运动参数进行滤波,去除采集平台的无规则振动,经过双三次插值实现图像补偿. 提出基于自适应分块综合滤波和形态学方法的衬砌图像裂缝分割方法,有效地完成裂缝提取和裂缝参数计算. 实验结果表明,利用提出的方法能够较好地补偿采集平台的振动误差,准确地提取裂缝信息,实现隧道衬砌裂缝的高精度检测.     

微扫描多帧平滑FPN提高CMOS图像传感器信噪比

在压电陶瓷驱动下，CMOS图像传感器在焦平面内每帧位移一个象素以获取一个帧与帧之间存在位移的周期性图像序列，通过电子反向位移对准，将一个周期内的图像帧叠加以消除固定图案噪声（fixed pattern noise,FPN）。选用SVGA的数字式CMOS图像传感器进行多帧微扫描成像试验。试验结果证明，多帧微扫描所得图像与无微扫描的单帧图像相比FPN已经完全消除。     

基于帧间相关性的HDR视频压缩算法

现有的高动态范围(HDR)的色调映射技术基本都是针对静态图像的,与视频相关的算法较少且效率不高。针对现有的HDR视频压缩算法,利用视频的帧间相关性,研究讨论了一种新的高效的压缩算法。单独设置参考帧作基于双边滤波的色调映射处理,将每帧图像分块与参考帧进行块匹配的运动估计,获取参考帧中的匹配块的低动态信息,避免了对视频序列中每帧图像都作色调映射处理。通过比较结构相似性和处理速度2方面对算法进行检验,实验结果表明:该算法在获取较好视觉效果的同时,大大加快了处理速度。     

面向分层B帧编码的帧级别码率控制算法

为了更有效地支持分层B帧编码结构,提出了一种帧级别码率控制算法.首先,根据编码内容的复杂度和可用信道带宽自适应选择最佳初始量化参数;其次,根据分层B帧的编码结构特点,分别从图像组级别、时域层级别以及帧级别进行码率分配;最后,采用二次码率-量化模型计算量化参数并进行调整.实验结果表明,该算法与传统的码率控制方法相比,在提高码率控制精度的同时,能带来最高1.5 dB的峰值信噪比增益.     

感知信道失真的GOP结构视频编码速率控制

针对采用GOP结构的低码率视频,提出了一种结合了信源失真特性与信道失真特性的信源编码的速率控制算法。该方法基于以GOP为单元的端到端的动态率失真模型,利用最小代价优化法搜索各帧的最佳量化参数。在不改变信源编码速率限制的条件下,通过合理地调整各帧之间的比特分配,有效提高了端到端的视频质量。实验表明,与JVT-G012相比,本文提出的速率控制算法对于中高速运动的视频序列PSNR的平均增益可达1dB以上。     

无线低码率视频中的信源-信道联合RD模型

为了实现无线低码率视频应用中端到端失真特性的动态分析,本文首先以图像组（GOP）为观察单元,分别对I帧和P帧进行了信源和信道的失真分析;然后分析了信道失真在GOP内的传播规律;最后在此基础上,提出了一个信源 信道联合率失真（RD）模型. 该模型能根据视频序列的内容变化和信道丢包率,动态地估计出一个GOP中各帧的平均端到端失真. 实验结果表明,该模型具有很好的动态性能和精确性.     

分级视频码流的三维精细粒度排序方法

为了降低网络延时、带宽变化以及信道丢包对视频传输的影响,提高视频重建质量,提出了一种基于三维精细粒度的可分级视频码流的排序方法．该方法以图像组为单位,通过计算空域、时域和信噪比域分层码流的失真,并依次选择失真较小的分层码流来完成对可分级视频码流的排序,保证接收端能够从收到的一定数量的数据包中恢复出最佳质量的图像．采用细化分层和改进迭代的方法,克服了已有算法当分层码流对应码率变化较大时失真计算不精确的问题,进而能够提供更加精细的分层码流排序特性．仿真结果表明,同已有方法相比,该方法能够有效地提高可分级码流的重建图像质量．     

使用联合比特面译码的分布式视频编码

提出了一种联合比特面译码（JBPD）算法用于分布式视频编码。该方法利用量化系数已解码比特平面的结果作为先验信息,对其它比特平面进行解码,避免了独立比特面解码时存在的信源间相关性弱化,更充分利用了Wyner-Ziv帧与关键帧之间的相关性,可在不增加解码复杂度的情况下提升分布式视频编码的率失真性能。仿真结果表明,在其它环节相同时采用联合比特面译码算法的分布式视频编码系统比采用独立比特面译码的系统最多可节省比特率16.5%,并且随着量化级数的增多,性能提升更为明显。     

基于迭代译码算法的分级分布式视频编码

分布式视频编码(distributed video coding,DVC)是一种新的视频编码算法,与传统视频编码系统相比,具有低编码复杂度和高鲁棒性的优点.但它的压缩率比较低,对画面组(group of picture,GOP)的长度依赖性比较大.将H.264解码算法引入像素域视频编码系统(pixel domain W...     

无反馈分布式视频编码中Wyner-Ziv帧码率控制算法

基于分布式视频编码系统,提出一种Wyner-Ziv帧的码率控制算法.首先,通过理论推导和实验,提出了针对Wyner-Ziv帧不同系数带的率失真估计模型,并通过训练学习的方法针对不同系数带分别确定模型参数;然后,使用提出的率失真模型估计当前帧的编码码率,并结合目标码率约束确定最优量化矩阵;最后,为每个比特面分配相应数目的校验位,完成LDPC编码并输出.实验结果表明,在相同目标码率下,与现有无反馈码率控制算法相比,使用本算法可提高解码恢复视频峰值信噪比0.3～1dB,且编码端运算复杂度增加很小.     

多视点视频编码中的运动和视差估计快速算法

针对多视点视频编码复杂度高的问题,提出一种基于分层B帧视点-时间预测结构的运动和视差联合估计快速算法.利用参考帧图像和当前编码图像的运动矢量及视差矢量之间的几何关系,设计可靠的预测矢量作为搜索起始点,并分别在不同方向的参考帧内进行小范围的运动补偿以得到最佳运动和视差矢量.该方法由前一次运动/视差估计得到候选矢量来进行下一次视差/运动估计,只需1次搜索过程就能同时确定最佳运动和视差矢量.实验结果表明,该算法与JMVM全搜索算法相比,能在保持编码质量的同时,节省87.69%的编码时间.     

基于多维矢量矩阵离散余弦变换的熵编码

针对传统JPEG中游程-霍夫曼熵编码方法在彩色图像的多维矢量矩阵离散余弦变换体系中,不能充分有效压缩数据的问题,提出了一种根据非零交流系数幅值尺寸和该系数前零游程长度尺寸的联合分布进行游程编码,再进行霍夫曼编码的新方法,并重新统计设计了霍夫曼码表。实验结果表明:该方法的压缩性能较改进前熵编码,在PSNR相同的情况下,比特率至少降低了9%,远优于JPEG方法,在更高维的视频图像变换压缩中有着良好的应用前景。     

基于图像能量相关性的H.264/AVC 2阶预测算

针对现有2阶预测算法对残差像素间的相关性考察不够,使得2阶预测不够准确,导致编码效率降低等缺点,提出一种基于图像能量相关性的H.264/AVC 2阶预测算法。该算法基于对帧内、帧间残差像素相关性的详细统计分析,定义了像素能量相关性,通过统计出能量相关性和1阶帧间残差的关系曲线,动态地、较为准确地筛选出2阶帧内预测参考像素,既提高了2阶帧内预测的准确性,在码率降低的同时,提高了编码图像质量。实验结果表明,本文算法在图像质量和码率两方面均优于现有2阶预测算法。尤其对于高分辨率且包含复杂运动的视频,图像质量和码率提升较大,与其它2阶预测算法相比,率失真优化效果明显。