分布式信源编码在视频编码中的应用研究

分布式视频编码对编码器的功耗、复杂度、存储能力和传输能力都有较高的要求,而分布式信源编码理论正好适应了这一需求。为了使人们对这一技术有所了解,首先阐述了分布式视频编码的基本原理与其应用研究现状。并针对多视点分布式视频编码的Wyner—Ziv编解码器设计、虚拟“相关信道”建模、辅助边信息生成等几项关键技术存在的问题及最新研究进展进行分析和实验,最后总结了分布式信源编码理论在多视点视频编码的发展与研究方向。     

多视点视频编码技术研究

作为一种即将出现的交互式多媒体应用,多视点视频的提出体现了下一代多媒体应用网络化、交互性和真实感的发展方向.本文对多视点视频编码的一些关键技术:视差估计、预测编码、中间视图合成进行了介绍,并分析了基于MPEG4和基于H.264的多视点视频编码技术,最后给出了多视点视频编码的应用前景.     

基于depth-map和分布式视频编码的多视点视频传输方法

针对多视点视频传输系统数据量庞大的问题,提出一种基于深度图(depth-map)和分布式视频编码(DVC)的不等错误保护(UEP)传输方法。该方法首先基于多个视点提取深度图;然后,在传输过程中传输一个视点及其深度图;最后,经过网络传输,在解码端由一个视点图及其深度图生成其他视点。由于视点图和深度图在解码端的重要程度不同,对需要传输的视点图和深度图采用不同的分布式视频编码方法,进行不平等的错误保护。仿真实验结果表明,所提传输方法比传统的分布式多视点视频编码传输系统具有更好的抗误码性能,提高了传输可靠性,图像的峰值信噪比(PSNR)约提高1.5dB。     

多视点视频编码的研究进展

多视点视频编码是针对新一代多媒体的核心技术之一和现阶段多媒体领域的研究热点之一.本文主要从多视点视频的原理、四种多视点视频编码的方法和虚拟视点图像合成这三个方面入手,结合多视点视频领域多年来的技术发展,对多视点视频编码方法进行了全面的描述,并对多视点视频领域出现的新技术、新方法进行了扼要的介绍,最后对未来多视点视频编码的发展做出展望.     

基于视点质量一致性的多视点视频码率控制

多视点视频是未来视频技术的重要发展方向,而码率控制是影响多视点视频传输质量的重要因素.基于多视点视频编码统计特性,提出了一种面向多视点视频编码的比特分配与码率控制算法.该比特分配算法分为三层:GGOP层、GOP层和帧层,其中13重点研究了GOP层比特分配,即视点间的比特分配策略,利用拉格朗日乘子法,提出了一种基于视点质量一致性优化的视点间比特分配模型.实验结果表明,与固定量化参数的控制策略相比,本算法能在精确控制输出码率的前提下,使得各视点视频质q更加均匀.     

基于视差估计算法的多视点视频预测方案

多视点视频编码是立体视频的关键技术,视差估计是目前多视点视频编码中常用的方法之一.探讨了多视点视频编码中的视差估计算法原理,对当前应用视差估计算法的几种典型预测结构进行了深入分析,提出一种结合分级B图与视点相关性的多视点编码方案,该方案在H.264/AVC的编码模型JM下实现.实验表明,该方案在兼顾随机访问性能的同时,实现了较高的编码效率,尤其适合视点间相关性较高的运动图像序列.     

基于H.264标准的多视点视频编码方案的研究

为研究一种新的高效的多视点视频编码方法,提高编码效率,并有效地提高视点间随机切换访问的能力,利用H.264中的新技术多参考帧、SP/SI帧、分层B帧编码等,根据时空预测编码结构的方法,提出了一种基于分层B帧并有利于视点间随机切换访问的多视点视频编码方案.实验结果表明,该方案在提高了编码效率的同时,在视点较多的情况下能够有效地提高视点间随机切换访问的能力.     

多视点视频编码混合快速搜索算法

EPZS是联合多视点视频编码(JMVC,Joint Multi-view Video Coding)运动估计中采用的一种预测搜索算法,其搜索速度慢.针对EPZS算法的性能不足,我们在预测矢量集合、搜索模型、阈值设置和搜索策略四个方面进行改进,提出了一种混合快速搜索算法.在联合多视点视频编码测试平台JMVC8.3中,对三个由平行摄像机采集的多视点视频测试序列BallRoom、Exit和Vassar进行测试.实验结果表明:在保证视频重建质量和码率的前提下,与Jmvc中的EPZS算法相比,编码速度平均提高了55.66％ ～69.62％,改进算法的效果明显,编码效率得以提高.     

多视点视频信号的中间视点图象合成研究

为了能得到一种具有立体感和交互操作功能的新型视频,在基于时空信息的单通道视频对象分割基础上,给出了多视点视频编码中视频对象的提取方案,并提出了一种基于对象的视差匹配算法,以提高视差估计的精确性和可靠性;并通过视差插值实现了视频对象的中间视点图象合成.实验结果显示所提出的方法是可行和有效的.     

分布式视频编码及关键技术分析

分布式视频编码是一种全新的视频压缩技术,该编码理论基于二十世纪七十年代的Slepian-Wolf和Wyner-Ziv提出的信息论相关理论.与传统视频编码标准中视频序列联合编码、联合解码不同,在分布式视频编码系统中,视频序列独立编码,联合解码,故分布式视频编码具有编码简单、解码复杂的特点,同时还具有抗误码性能强的优点.本文从分布式视频编码的理论基础、应用背景、编码方案和关键技术四个方面,对分布式视频编码进行了分析和归纳,同时指出了下一步的研究方向.     

一种基于人视觉系统的DVC改进算法

为了克服无线多媒体传感器网络中的视频传感节点的处理能力、存储空间和能量严重受限的问题,本文提出一种基于人的视觉系统的分布式视频编码的方案。由于人眼睛的潜在的感受性和视觉掩蔽性能,最小可觉差值以下的变化几乎不能被人的视觉系统感知到。因此,原始帧和边信息之间在感觉阀限之外的信号误差不需要得到纠正。本文基于这种思想,将JND模型应用到WZ编码器中,并对其仿真,实验结果表明,本文所提出的算法在不改变主观质量,甚至提高主观质量时可以较大程度对视频序列进行压缩,降低比特数,具有较好的率失真性能。     

使用对极几何的多视角分布式视频编码

为了降低多视角分布式视频编码中解码器复杂度,解决视角间边信息的获取精度等问题,将一种新的基于对极几何的视差估计算法用于多视角分布式视频编码系统。提出的系统通过对视角间的冗余信息使用对极几何约束,采用新的视差搜索开始点,限制垂直方向的搜索范围以加快搜索速度。实验结果表明,提出的系统相对于运动JPEG（MJPEG）编码的主要运算绝对差值和（SAD）计算次数减少10倍,相对H.263+减少7倍。同时提出系统相对MJPEG编码有6～7 dB增益,相对H.263+有3 dB增益。     

基于视觉显著性的多视点纹理视频编码算法

针对多视点视频的压缩问题,提出一种基于视觉显著性分析的编码算法。该算法根据人眼对显著性区域的失真更加敏感这一特性,通过控制显著性区域与非显著性区域的编码质量来有效提高多视点视频编码的效率。首先,利用融合颜色与运动信息的视频显著性滤波器提取出多视点视频图像像素级精度的视觉显著性图;然后,将所有视点视频的视觉显著性图转换为编码宏块的显著性表示;最后,利用感知视频编码的原理实现基于显著性的宏块质量自适应控制。实验结果表明,该算法有效地提高了多视点视频编码的率失真效率及主观视频质量。     

新的多视点视频编码优化算法

分析研究了多视点视频编码中的TZSearch算法的性能与不足,并针对平行摄像机采集的多视点视频序列,提出一种新的多视点视频编码优化算法。主要从搜索模型选取、搜索策略、自适应阈值设置三个方面进行算法优化,以减少算法计算复杂度。在多视点视频软件测试平台——JMVC4.0上进行验证,结果表明:在保证重建视频质量在容忍度内,同时编码开销可控的前提下,优化算法与原始算法相比,算法平均编码时间减少75%左右,大大提高了编码的实时性。     

多视点视差估计中基于图像块特征矢量和相似尺度的参考视点选择方法

在多视点视频处理中，采用多参考视点的视差估计方法能够在很大程度上消除各个视点间的冗余性，达到对多视点视频数据有效编码压缩的目的。研究了多视点信号处理中视差估计的多参考视点选择问题，采用快速Walsh变换谱构造图像块特征矢量，并提出了基于图像块特征和相似尺度的多参考视点选择方法。实验结果证明，本文方法能在保证编码质量的前提下，减少视差估计的计算复杂度。     

视频传感网中鲁棒多视角分布式视频编码

针对传统无线视频传感器网络中存在的信息丢失和传感器之间需要建立通信等问题,提出一种鲁棒多视角分布式视频编码系统。通过采用改进的PRISM编码结构,在利用视角间冗余信息提高编码增益的同时将冗余用于增加编码在有损信道中传输的鲁棒性。实验结果表明,该系统在利用信息冗余获得视频压缩的基础上,对无线信道固有的数据包丢失也具有较好的鲁棒性。     

Optimal entropy-constrained non-uniform scalar quantizer design for low bit-rate pixel domain DVC

In this paper, an optimal entropy-constrained non-uniform scalar quantizer is proposed for the pixel domain DVC. The uniform quantizer is efficient for the hybrid video coding since the residual signals conforming to a single-variance Laplacian distribution. However, the uniform quantizer is not optimal for pixel domain distributed video coding (DVC). This is because the uniform quantizer is not adaptive to the joint distribution of the source and the SI, especially for low level quantization. The signal distribution of pixel domain DVC conforms to the mixture model with multi-variance. The optimal non-uniform quantizer is designed according to the joint distribution, the error between the source and the SI can be decreased. As a result, the bit rate can be saved and the video quality won’t sacrifice too much. Accordingly, a better R-D trade-off can be achieved. First, the quantization level is fixed and the optimal RD trade-off is achieved by using a Lagrangian function J(Q). The rate and distortion components is designed based on P(Y|Q). The conditional probability density function of SI Y depend on quantization partitions Q, P(Y|Q), is approximated by a Guassian mixture model at encocder. Since the SI can not be accessed at encoder, an estimation of P(Y|Q) based on the distribution of the source is proposed. Next, J(Q) is optimized by an iterative Lloyd-Max algorithm with a novel quantization partition updating algorithm. To guarantee the convergence of J(Q), the monotonicity of the interval in which the endpoints of the quantizer lie must be satisfied. Then, a quantizer partition updating algorithm which considers the extreme points of the histogram of the source is proposed. Consequently, the entropy-constrained optimal non-uniform quantization partitions are derived and a better RD trade-off is achieved by applying them. Experiment results show that the proposed scheme can improve the performance by 0.5 dB averagely compared to the uniform scalar quantization.