基于区域分割的小波分解运动补偿编码算法

为了提高视频运动估值的速度和运动矢量编码的效率，提出了一种基于区域分割的小波分解运动补偿的视频编码算法，该算法的几个核心部分的特点如下：（1）运动估值部分，在基本的可变块多分辨率运动估值算法的基础上，充分利用了小波分解后各子带所表征的运动结构相关性，因而提高了运动矢量的编码效率，同时提出了基于区域分割的多分辨率运动估值算法，因而在有效减少运动估值时间消耗的同时，进一步提高了运动矢量的编码效率；（2）在量化部分，提出了一种基于人的视觉系统的量化方法；（3）采用改进的高效的零树小波编码算法对帧内和帧间信息进行编码，实验结果表明，所提出的算法是有效的。     

一种针对MPEG-4 AVC/H.264的用于快速码流生成的运动信息描述算法

由于MPEG-4 AVC/H.264采用了可变块尺寸(variable block size)和率失真最优化(rate distortion optimization)两项技术,视频编码流程中复杂度最高的运动估计(motion estimation)模块变得更加复杂.另一显著的变化就是,所获取的运动信息与目标码率紧密相关.这给传统的快速转码技术带来了很大困难.该文首先提出了一种分层模型,按由粗到细的方式描述每个宏块(macroblock)的运动信息.基于这个分层模型,文中提出了一种通过预编码获取运动信息的算法,从而生成视频序列运动特性的完整描述.有了这种运动信息描述,在编码或是转码的过程中,编码器可以跳过运动估计过程,编码复杂度因此大大减少.为进一步加快编码速度,还提出了从运动信息描述中抽取最优运动信息的快速算法.实验结果验证了所提算法的有效性,在大大降低编码复杂度的同时,编码性能与最优的MPEG-4 AVC/H.264非常接近.     

结合H.263与SLCCA的新的极低比特率小波视频编码

小波对于静止图像编码取得了巨大成功,但对于视频编码只有少数较为成功的尝试,提出一种针对极低比特率应用的新的结合H.263与SLCCA的混合小波视频编码算法,在提出的算法中,首先,用基于H.263的微调运动估计减少时间冗余,用无遗漏覆盖块运动补偿保证运动补偿误差帧的连续性;第2,对运动补偿误差帧进行小波变换得到全局能量压缩;第3,用SLCCA组织和表示小波变换后的数据;最后,运动向量的水平和垂直分量分别用自适应算法编码,算法在A级测试序列Akiyo和B级测试序列Foreman（QCIF）上测试取得了良好效果。     

基于非抽样小波字典的低速率视频编码

目前,大多数视频编码器所采用的核心编码技术都是基于分块DCT(discreted cosine transform)变换对帧预测误差进行编码,在极低编码速率下,这类编码器往往会产生人眼敏感的方块效应.而基于匹配跟踪冗余信号分解的视频编码器具有比H.263编码器更高的编码性能,但由于该算法需要在一个冗余字典里搜索最佳匹配误差结构的原子函数,其实现所需要的运算量比传统的编码器要高很多,因此影响了这种编码器的效率.提出了基于树形结构的非抽样小波字典的匹配跟踪算法,能够充分利用字典函数之间存在的滤波结构关系,使得整个算法实现的计算量显著下降.同时,考虑到相邻帧运动信息的连续性,最后还给出一种基于晶格结构的有效原子位置信息编码方法.实验结果表明,该算法保持了原有的编码性能,在视频编码应用中具有很好的实用价值.     

一种基于H.264的可变块快速运动估计算法

H.264是最新的视频编码标准,它相对于以前的视频编码标准在编码效率上有了巨大的提高。高编码效率得益于采用了一系列新的编码技术,这也导致了较高的计算复杂度。H.264运用了可变块运动估计方法,这也是H.264编码过程中最耗时的模块。提出了一种基于H.264的可变块快速运动估计算法。该算法基于以下3种策略:静止块的预测、非静止块的预测搜索和合并过程中的自适应精细搜索。试验结果证明,该算法能够将计算复杂度降低到快速全搜索运动估计算法的3%,而PSNR和码率几乎与快速全搜索算法得到的结果相当。     

一种基于小波分析的多分辨运动补偿视频编码器的设计

为了在甚低比特率下实现对数字视频的有效压缩和编码,提出了一种混合的多分辨运动补偿零树视频编码方案。在该编码方案中,运动矢量的获取采用了可变块大小的多分辨运动估计算法,运动估算在小波域中进行。编码器的核心部分是同基于内容的自适应量化方法相结合的预测误差帧的小波零树编码,它产生了一种具有嵌入特征的比特流,从而为精确的速率控制和基于内容的位流调节提供了可能。基于上述编码方案的实验表明:在甚低比特率下,所提出的编码方案在峰值信噪比和恢复视频的主观质量方面都具有较好的性能。     

基于三维集合分裂嵌入式块编码(3D-SPECK)的视频编码器

提出了一种基于三维SPECK(Set Partitioned Embedded Block)编码方法的视频编码器。为了进行三维小波变换,视频序列被组织成帧组(GOP,Group of Frames),变换后的小波系数被组织成小波方格(WC,Wavelet Cube)。通过采用3D-SPECK对WC进行有效地编码,从而实现视频序列的有效编码。时域上放弃了运动估计和运动补偿,采用了时间轴上的小波变换,因此该编码器与传统的混合编码模式相比,具有计算量小的优点。实验结果表明,该编码器无论在数值结论还是主观效果上都与无运动补偿的3D-SPIHT(Set Partitioning in Hierarchical Trees)相当。     

符合H.264标准的一种基于内容的变尺寸宏块分割方法

提出了一种基于视频内容预分析的变尺寸宏块分割(CBVSBM)的实现方案,变尺寸宏块分割是H.264编码器端提供的重要编码工具。该方案根据每帧视频的内容,自适应地在自顶向下的变尺寸运动估计(TDVSBM)和自底向上的变尺寸运动估计(BUVSBM)两种变尺寸宏块分割算法(VSBM)间进行切换,从而结合了两种算法的优点。为了实现两种VSBM算法间的自适应选择,提出了一种简单而有效的基于STGS图的预判准则。理论分析和实验结果表明,该算法的运算复杂度低于TDVSBM和BUVSBM,而在视频质量上总是优于TDVSBM且与BUVSBM几乎相当。     

四级自适应H.264计算资源分配算法

分析影响H.264运动估计复杂度的因素,提出一种新的H.264计算资源分配算法。该算法可以根据视频运动复杂性和能量受限设备的电池能量自适应调整H.264编码参数。实验结果表明,该算法在保持视频编码质量基本不变的同时,可以降低编码器的计算复杂度,减少电池能量消耗,延长能量受限设备的工作时间。     

基于AVS-M的帧间模式快速选择算法

AVS-M是中国自主制订的数字音视频编码系列标准(AVS)中的移动视频编码标准。AVS-M采用了可变块尺寸运动估计和率失真优化模式判决,增加了编码器的复杂度。针对AVS-M帧间预测多预测块模式的特点,文中提出一种选择预测块模式的方法,可以有效地减少判决的模式数量。实验结果表明,该方法保证了视频质量,提高了编码器的编码速度。     

小波视频编码中运动补偿技术研究进展

近年来小波视频编码技术在快速发展，作为视频编码核心步骤的运动补偿技术更是受到了高度重视．许多用于提高编码效率和提供新功能的观点和方法被提出．在介绍小波视频编码技术特点和基本方法的基础上，着重介绍了运动补偿技术在时域和小波域实现的最新进展，并对发展趋势进行了展望．     

一个优化运动矢量码率分配的快速算法

从信息论的角度看，运动补偿的最终目的是极小化信源熵率。因此，对具有四叉树结构的运动矢量场，当使用叶部运动矢量替代相应根部运动矢量作运动补偿预测时，若编码运动矢量所增加的熵大于相应补偿帧差所减少的熵，则删除相应的叶部运动矢量，反之，则应使用叶部运动矢量替代根部的运动矢量。依据这一准则，该文通过对正向搜索的运动矢量场进行自下而上反向优化截断，得到了一个全局优化运动矢量场码率分配的快速算法。通过假设补偿帧差系数的选验概率分布，该文首先给出了一个闭式补偿帧差系数熵理论计算公式，考虑到视频压缩的有损特性，然后又对这个闭式理论公式作了带权修正，为了进一步提高运动矢量的编码效率，文中同时也给出了一种运动矢量融合方案。最后，该文在运动补偿的三维小波视频编码系统上对这个算法进行了验证和比较。模拟实验证实该文所提出的运动矢量码率分配算法不仅速度快而且收敛性态稳定，只要提供合适的搜索深度，总可以获得最佳的分配结果。由于优化算法避开了补偿帧差的具体后处理，因此该文的算法也可以应用到传统的DCT视频编码器。     

RDWT域全相位子带运动补偿视频编码方法

当前小波视频编码技术的一个研究热点是如何提高运动补偿的效率．提出了一种基于RDWT（冗余离散小波变换）域的奎相位子带运动补偿视频编码方法．运动补偿过程在参考帧和当前帧的RDWT域进行，使用提出的RDWT小波块结构，利用RDWT域的全相位子带信息提高运动补偿效率．在RDWT域形成预测数据后变换到空域得到预测帧和残差帧，对残差帕进行DWT变换，SPECK小波系数编码．实验表明提出自寺方法获得了较好的编码效率．     

一种基于小波域规则三角形网格运动补偿的可扩展视频编码方法

可扩展视频编码是指已编码码流在解码端能够进行部分解码,且重构图像的质量与接收到的信息量成比例变化,同时空域分辨率和时域分辨率可以根据解码端的要求改变。为了提供小波编码视频码流的高度可扩展性,提出了一种基于小波域规则三角形网格运动补偿的可扩展视频编码方法。该方法首先对参考帧使用冗余离散小波变换(RDWT)进行分解,并在RDWT小波域使用网格运动模型进行运动补偿,以提高运动补偿效率;其次在编码阶段则采用基于子带扫描顺序的改进SPIHT技术来保障码流的可扩展特性。实验表明,该方法在获得较高编码效率的同时,还提供了码流的高度可扩展特性。     

基于RDWT-子带运动补偿的可扩展视频编码方法

随着技术的发展，视频编码方法要求的不再仅是压缩效率，还包括码流的可扩展性．本文提出了一种基于RDWT-子带运动补偿的可扩展视频编码方法．首先对输入帧组进行空域DWT分解，在其后集成运动补偿过程的时域分解步骤中，使用冗余离散小波变换（RDWT）分解得到的各相位子带作为候选，选取一个最佳相位子带作为预测，提高运动补偿效率；在编码阶段，提出基于子带扫描顺序的改进3DSPIHT技术，保障码流的扩展特性．实验表明，所提出的方法获得较高编码效率的同时，提供了码流的高度可扩展特性。     

用于视频编码的小波域三角形网格构造方法

在深入研究视频图像冗余离散变换特征的基础上,提出一种用于视频编码运动补偿技术的小波域不规则三角形网格构造方法．基于孔径问题的原理,使用冗余离散变换小波的水平和垂直子带构造三角形网格节点的选择判据,把节点的特征匹配度集成到节点前向追踪过程的判据中;通过获得的节点运动矢量和网格映射实现运动补偿功能．实验证明,该方法获得了较好运动补偿的效果．     

Multiresolution,perceptual and vector quantization based video codec

This paper presents a novel Multiresolution, Perceptual and Vector Quantization (MPVQ) based video coding scheme. In the intra-frame mode of operation, a wavelet transform is applied to the input frame and decorrelates it into its frequency subbands. The coefficients in each detail subband are pixel quantized using a uniform quantization factor divided by the perceptual weighting factor of that subband. The quantized coefficients are finally coded using a quadtree-coding algorithm. Perceptual weights are specifically calculated for the centre of each detail subband. In the inter-frame mode of operation, a Displaced Frame Difference (DFD) is first generated using an overlapped block motion estimation/compensation technique. A wavelet transform is then applied on the DFD and converts it into its frequency subbands. The detail subbands are finally vector quantized using an Adaptive Vector Quantization (AVQ) scheme. To evaluate the performance of the proposed codec, the proposed codec and the adaptive subband vector quantization coding scheme (ASVQ), which has been shown to outperform H.263 at all bitrates, were applied to six test sequences. Experimental results indicate that the proposed codec outperforms the ASVQ subjectively and objectively at all bit rates.     

水下视频图像高效编码算法

提出了一种水下视频图像高效压缩编码的算法。该算法主要由水下图像预处理、全局运动估计、全局运动与局部运动混合补偿三部分组成。图像预处理模块采用基于小波变换的方法,可以有效去除水下图像中的视觉冗余;全局运动估计采用基于特征点的快速、鲁棒估计算法;提出的全局运动与局部运动混合补偿方案简单易行。实验结果表明,提出的水下视频压缩算法在保证视觉质量的前提下,具有较高的压缩效率,特别适合于海底视频图像在甚低比特率下的压缩传输,以满足有限带宽水声信道的要求。     

An improved 3D wavelet-based scalable video coding codec for MC-EZBC

With the rapid growth of modern multimedia applications, 3D wavelet-based scalable video coding (SVC) codec has received considerable attention lately because of its high coding performance and flexibility in bitstream scalability. It combines the motion-compensated temporal filtering (MCTF) together with the spatial decomposition to produce an embedded bitstream offering various levels of video quality over the heterogeneous networks. However, in the existing 3D wavelet-based SVC schemes, where the block types for block matching algorithms are limited, weighting matrices for block-wise motion compensation are fixed, and variations in activities of temporal subbands are not considered in the selection of the Lagrange multiplier for mode decision. In this paper, our major contribution is to provide some recent extensions to the well-known scalable subband/wavelet video codec Motion-Compensated Embedded Zero Block Coding (MC-EZBC) using three novel and content adaptive algorithms. Firstly, the enhanced hierarchical variable size block matching (Enhanced HVSBM) algorithm is proposed for the variable block size motion estimation. Then, the rate-distortion optimization (RDO) based adaptive Lagrange multiplier selection model for mode decision is presented. Finally, we introduce the adaptive weighting matrices design for overlapped block motion compensation (OBMC). Experimental results show that all the three proposed algorithms significantly improve the overall coding performance of MC-EZBC. Comparisons with other popular wavelet-based SVC codecs demonstrate the effectiveness of our improved codec in terms of both video quality assessment and computational complexity.     

基于多块模式决策的边信息生成方法

分布式视频编码中边信息的质量决定了系统的率失真性能,边信息质量越高,则率失真性能越好。针对视频序列中对象运动的不均匀特性,结合MCTI技术,本文提出了一种新的边信息生成算法。其基本思想是在编码端利用多块模式算法对帧中宏块进行划分,将宏块分为运动缓慢块和运动剧烈块;在解码端,对运动缓慢块直接由MCTI算法生成边信息,而运动剧烈块的边信息要经过后处理进行优化得到。仿真实验表明与直接由MCTI生成边信息方法相比,本文算法可以使生成边信息的峰值信噪比(PSNR)比原有的算法提高0.8dB-1.2dB左右,有效提高了边信息的质量。