视频编码失真估计综述

编码失真是评价视频算法性能的主要因素之一,如率失真优化、码率控制和最佳量化等算法设计中,在不进行复杂预编码的情况下精确估计编码失真,是达到良好率失真性能的必要途径。虽然部分编码失真估计方法已经被采用并作为编码算法的基础,然而,与对码率估计的关注度不同,失真估计并未引起人们的足够关注。系统地回顾总结了视频编码失真估计方法,实验并给出了一些比较结果。将失真估计方法分为四类：1)基于DCT系数分布的建模;2)ρ域;3)λ域和4)基于失真传播的建模。概述了这些方法的基本原理,并且根据实验结果对模型的精度进行了简要对比分析。     

基于高次数据拟合OFDM系统快时变信道估计算法*

针对快时变信道估计参数多且估计复杂度大的问题,提出了一种基于高次数据拟合的快时变信道估计算法。该方法首先利用导频的周期性,在时域对一个OFDM符号内的信道进行分段估计,以减少时变信道被估参数;并且基于高次数据拟合方法对其进行曲线拟合,实现了对快时变信道的多点拟合;最后通过对拟合系数的残差误差分析,得到最佳拟合系数,从而进一步提高估计准确度。理论分析与仿真结果均验证了该方法在快速时变信道下的有效性。     

改进的DCT域音频水印算法

水印的稳健性、透明性是影响水印鲁棒性的重要指标。大多数的DCT(discrete cosine transform)域音频水印算法是通过量化系数的方法嵌入水印,但是算法选取的嵌入策略、嵌入强度和嵌入位置不能达到一个满意的效果。针对这些不足,提出一种改进的DCT域量化算法。采用数据分段后隔段嵌入的嵌入策略,可以明显地改善水印的透明性;根据所分段的段能量和,采取分等级的方式确定嵌入强度,这样减少了计算复杂度;嵌入时选取高、中、低频3个系数重复嵌入;最后采用三次样条插值方法进行攻击恢复数据量。对该算法进行了Matlab仿真,通过主观和客观标准的评价,实验结果表明了该算法具有更好的稳健性和透明性。     

基于H.264的复杂度可分级的DCT算法

改进了一种DCT快速算法,使之可用于降低H.264中整数4×4 DCT的复杂度.考虑到Laplacian模型不能准确地描述实际的H.264 DCT系数的分布,定义了3类简化块,并用统计分析的方法分别建立了这3类块的系数分布模型,进而提出了一种基于新模型的快速DCT算法.设计了简化块的蝶形算法,并分析、比较了所提出的2种快速DCT算法的复杂度.以后者为基础,设计了一种DCT复杂度可分级机制,以调节不同计算能力平台上的4×4DCT的复杂度.实验结果表明,该算法能够准确地按照设定目标控制DCT复杂度,且保证编码性能.     

基于量化表估计的JPEG篡改图像盲检测

传统JPEG篡改图像盲检测算法采用不同质量因子对待测图像进行尝试性再压缩.为了缩短检测时间,减少计算量,提出一种基于量化表估计的JPEG篡改图像盲检测有效算法.首先通过DCT系数直方图估计出篡改图像某一部分量化表,然后通过计算小块DCT系数中分别是对应量化步长整数倍的个数进一步判定该小块是否属于篡改区域.实验结果表明,提出的量化步长估计算法复杂度小,正确率高;检测算法能准确检测出copy-move和合成类图像篡改.此外,改进方法不仅对标准量化表压缩的JPEG篡改图像具有非常好的检测结果,而且对非标准量化表压缩的JPEG篡改图像检测也有效.     

全零块预判的运动估计及模式选择早结束研究

针对全零DCT（Discrete Cosine Transform）系数块,为避免对其进行变换和量化操作以减少编码器的运算量,基于全零块预判的本质,根据DCT系数分布的特性,结合H.264/AVC整数变换和量化的特点,提出了一种预先判断全零DCT系数块的新方法。同时,针对H.264/AVC高精度运动矢量和多编码模式的高复杂度,通过分析最佳匹配块搜索的本质,提出了基于全零DCT系数块预判准的运动估计和模式选择早结束算法。实验结果表明,与已有基于全零块准则的快速运动估计算法相比,其实际搜索点数均有较明显的减少。     

视频编码中DCT系数基于重量化的数据分割

数据分割技术将视频流分成不同的部分进行传输。传统的数据分割算法是采用基于DCT系数的频率域分层技术。文章提出的算法对DCT系数进行重量化，量化后的系数作为基本层的数据，而量化后的余值作为增强层的数据。实验证明，与频率域分层技术相比，该算法提供了较好的图像质量。     

一种抗H.264压缩的低比特率视频水印算法

为了解决H.264压缩视频版权保护问题,提出一种新的低比特率视频水印算法。根据H.264中DCT系数分布特点,通过系数的符号编码,水印信息被嵌入到I帧DCT量化系数中。引入量化失真补偿的办法,降低了水印嵌入时引起的视频失真。水印检测时采用了符号相关检测思想,不需要原视频作参考,实现了盲检测功能。实验结果显示,新算法在保证较小视频失真的同时,能够很好地抵制H.264压缩攻击。     

用于JPEG图像的高容量信息隐藏算法

使用JPEG图像的DCT系数作为隐藏载体，通过一种改进的量化嵌入算法提高了信息隐藏的容量．算法以基于结构相似度的图像质量指标作为图像的失真度量，以最速下降法选择嵌入算法中的控制参数，保证了数据嵌入后的图像具有较低的失真水平．实验结果表明本文提出的算法提高了信息隐藏的容量，并较好地平衡了失真和容量之间的关系．     

MPEG-4视频DCT量化模块的改进方法

在对MPEG-4视频编码DCT量化模块的分析和研究的基础上,对MPEG-4编码器提出了一种基于DCT域运动估计的改进方法。这种编码结构直接在DCT变换域中进行运动估计,不需要将DCT系数变换回空间域,因此它能有效地减少编码的运算次数和编码结构的复杂度,满足实时编码的要求。     

基于量化误差与分形理论的高计算效率无监督聚类研究*

已有的矢量聚类算法需学习较多的复杂数据方可获得较好的聚类效果,而对于多维的大数据性能较弱,对此,提出一种基于量化误差与分形理论的高计算效率无监督聚类算法。首先,为数据集建立量化误差的参数化模型,基于数据集的空间结构获得数据集的率失真曲线;然后,通过对率失真曲线的估算,获得数据空间的有效维度;最终,利用分形理论,通过搜索数据集的量化模型参数获得目标数据集的最优类簇数量。实验结果表明,本文的量化误差参数化模型可较好地估算数据集的有效维度,同时,本算法对数值型数据集的最优类簇估算与计算效率优于已有的矢量聚类算法。     

基于轻量级姿态估计的跳绳检测计数算法

针对人体姿态估计算法可实施性低以及基于姿态估计的跳绳计数精度不高的问题, 提出了一种基于轻量级人体姿态估计网络的跳绳计数算法. 该算法首先输入跳绳视频, 接着利用帧间差分法提取关键帧图像并送入人体姿态估计网络进行关节点检测; 同时为了解决轻量级网络检测精度不高的问题, 提出优化的LitePose检测模型, 采用自适应感知解码方法对模型的解码部分进行优化从而减少量化误差; 然后采用卡尔曼滤波对坐标数据进行平滑降噪, 以减小坐标抖动误差; 最终通过关键点坐标变化判断跳绳计数. 实验结果表明, 在相同图像分辨率和环境配置下, 本文提出的算法使用优化的LitePose-S网络模型, 不仅未增加模型参数量和运算复杂度, 同时网络检测精度提高了0.7%, 且优于其他对比网络, 而且本算法在跳绳计数时的平均误差率最低可达1.00%, 可以利用人体姿态估计的结果有效地判断人体起跳和落地情况, 最终得出计数结果.     

一种通用的视频传输端到端失真度估算方法

在综合考虑差错扩散、差错掩盖策略及信道误码率的基础上,从像素级对端到端的视频传输差错扩散失真情况进行了分析,根据帧间相关系数和掩盖比率,提出了一种适用于各种时域差错掩盖方法的通用传输失真度估算模型.基于包丢失的仿真实验表明,该模型能够较好地近似估计出差错扩散失真情况,可以适应于各种不同的时域掩盖方法.实验还显示,基于该模型的宏块编码模式的帧内更新选择,与传统的R-D模式帧内更新算法相比,达到了较好地抑制差错扩散的效果,可适用于多种时域掩盖方法.     

基于最小重构误差的优化局部聚合描述符向量图像检索算法

针对局部聚合描述符向量(VLAD)模型中对特征软量化时权重系数的取值不确定性和特征量化误差较大问题,提出一种具有最小重构误差的权重系数分配算法。该算法以最小化重构误差为标准,将具有最小化重构误差的稀疏编码的编码系数作为软量化VLAD的权重系数。数据库的图像检索测试结果表明,该算法相比主流的VLAD特征编码算法所得图像检索精度可提高10%左右,且有更小的特征重构误差。     

井下OFDM信道估计算法研究

针对煤矿井下信道情况复杂,多径效应会带来噪声增加和误码率上升等问题,建立了煤矿井下正交频分复用系统模型,研究了井下正交频分复用信道最小平方、最小均方误差估计算法;在矩形导频分配方案的基础上,提出了在时域利用曲线拟合方法实现数据符号处信道系数的估计算法。该算法与插值算法相比,对导频符号处信道系数的准确性要求不高,只要求所构造的函数尽可能接近真实值。仿真结果表明,提出的拟合估计算法和最小均方误差估计算法相比,在估计性能没有太大变化的前提下,大大降低了实现复杂度。仿真结果和理论分析基本一致。     

基于相关性分析的MVC比特分配算法

针对目前尚未深入研究多视点视频编码（Multi—view Video Coding,MVC）码率控制的问题,提出了一种基于相关性分析的多视点视频编码码率控制算法。该算法的核心是先根据视差预测和运动预测的结构关系,将所有图像分成6种类型的编码帧,并改进二项式率失真模型,然后根据多视点视频相关性分析在各个视点之间进行合理的码率分配,将码率控制分成4层结构进行多视点视频编码的码率控制。其中,帧层码率控制考虑分层B帧等因素分配码率,基本单元层码率控制根据宏块的内容复杂度采用不同的量化参数。实验结果表明该码率控制算法实际码率与目标码率平均误差能控制0．6％。     

一种改进的快速多分辨率运动估计算法

提出一种改进的快速多分辨率运动估计算法,利用小波的多分辨率特性和小波匹配误差特性,在部分失真消元(PDE)算法的基础上,通过改进搜索顺序、匹配顺序和比较间隔来提高运动估计的速度。实验结果表明:该算法能达到全搜索算法(FSA)的精度,同时有效降低了计算复杂度。     

场景切换视频自适应帧间码率控制

针对视频帧中可能出现的大量场景切换,提出一种基于非连接点的场景切换检测算法,提高编码性能,该场景检测算法复杂度低,在运动估计的同时,完成视频场景切换检测。场景切换将导致GOP(group of pictures)长度的变化,并可能出现GOP长度太短的情况。提出改进的自适应GOP时域滤波技术,避免由于GOP太短引起的编码性能下降。针对视频场景切换检测分割出的不同长度的GOP,提出一种基于率失真模型的帧间码率控制算法,利用视频的失真与码率及视频帧复杂度的关系,对帧间码率分配进行优化,提高重构视频帧的总质量。实验结果表明,基于场景检测的自适应帧间码率控制算法能够获得较好的编码性能。     

数据辅助的时域自相关与互相关联合频偏估计方法

针对数据辅助下突发数据通信中频偏估计精度低和复杂度高的问题,提出了一种数据辅助的时域自相关与互相关联合频偏估计方法。首先,推导出基于通用数据帧结构的频偏估计克拉美劳界（CRB）,同时引入一个形式上更为简单的近似CRB作为估计算法的性能界;然后,在自相关估计中,利用自相关算子和复信号指数化近似得到具有较大范围和较低信噪比门限的自相关算法;在互相关估计中,借鉴自相关估计原理,利用互相关算子获得兼顾低复杂度和高精度的互相关算法。仿真结果表明,所提方法可估计出接近符号速率一半的载波频偏且达到了近似CRB性能;与经典的M&M算法相比,所提方法的估计精度提高了5倍,且从实乘运算来看还具有与导频长度相关的线性复杂度,适用于突发数据通信的工程应用。     

基于互质阵的循环平稳信号低复杂度欠定DOA估计算法

针对现有大多数循环平稳信号DOA估计算法复杂度较高、估计精度低无法实现对有用信号的欠定估计问题,提出了一种基于互质阵的循环平稳信号低复杂度、欠定DOA估计算法.算法的主要思想是利用互质阵良好的稀疏特性,通过矢量化处理构造虚拟阵列模型,扩展阵列孔径,实现阵列自由度的提升.首先,算法构造了互质阵输出的循环自相关矩阵,然后进行矢量化处理得到最大连续虚拟阵元部分,给出其谱峰搜索的表达式.最后,为降低计算复杂度,对算法进行改进,应用多项式求根的方法直接求解DOA估计值.仿真结果表明,所提算法能实现对有用信号的欠定估计,计算复杂度较低,且相比于大多数的循环平稳信号DOA估计算法,所提算法估计自由度和估计精度有了进一步的提升.