小波域视频运动估计研究进展

小波域运动估计技术作为基于小波的视频编码器中最关键的技术之一,成为近年来研究的热点．文章首先对比论述了空间域运动估计技术的不足和小波域运动估计技术的优势,然后以小波域运动估计技术的发展为主线,将目前的研究方法归纳为三类：对子带直接运动估计技术、子带间接运动估计技术和克服平移可变性的运动估计技术,并对三类运动估计方法的发展进行了概括性阐述和比较性研究,对三类方法中各种算法的适用范围、优势和所存在的问题进行了深入的讨论,在此基础上对小波域运动估计技术的未来发展趋势进行了展望．     

小波域中几种块匹配运动估计的比较研究

运动估计是视频编码中的主要技术之一，在小波域中，根据子图像之间的相关性，可以由对最低频子图像或较低频的向个子图像作运动估计获得的位移矢量去预测其余子图像的位移大量，由此将产生多咎运动估计方案，对这些方案进行比较研究。结果表明只对最低频子图像作运动估计的方案具有最好的性能与复杂度比。     

提高频率域可分级视频信源编码效率的研究

在ＭＰＥＧ－２视频编码标准的框架基础上，本文引入了一种提高频率域可分级视频编码效率的方法。通过在８×８ＤＣＴ块中合理地分割系数及尽量减少在低分辨率层中所必需传送的块结束码（ＥＯＢ）的数量，使为获得频率域可分级性所付出的代价明显减小。计算机模拟实验证实了采用该方法可提高编码效率     

一种新的小波域快速搜索算法

经典快速搜索算法能够有效地降低搜索量,但其有选择地进行搜索容易陷入局部最优误差。多分辨率运动估计(MRME)、小波域多分辨率运动估计(WMRME)的提出能够在一定程度上降低局部最优误差,但也会相应增加运算量。基于传统小波域多分辨率运动估计,提出一种小波域越级多分辨率运动估计(WLMRME)算法,并在同传统小波域多分辨率运动估计比较时提出一种快速搜索算法评价标准。最后在数据比较中得出,相比传统WMRME而言,基于WLMRME的快速搜索算法能够在运算复杂度和视频编码效果中取得平衡。     

一种基于中间视点的多视点立体视频FGS可分级方案

基于MPEG-4标准FGS可分级技术,提出一种将FGS可分级、视点可分级相结合的多视点立体视频可分级算法。该算法中,中间视点作为基本层进行编码,各视点均预测自中间视点,并产生各相应视点的FGS增强层。编码器结构中,分为I、P、B帧三种情况进行讨论,并针对这三种情况进行改进。所提方案具有灵活、广泛的可分级性能,能适应多种不同的传输需求。实验结果验证了该方案的多视点可分级性。     

基于感兴趣区域的小波变换可分级视频编码研究

随着Internet和无线通信的飞速发展,人们在网络上实时获取视频数据已经成为可能.由于传输网络和接收终端的多样性,所以需要视频流能适应多种不同传输、解码和显示的要求,由此产生了可分级视频编码.文中在可分级视频编码的基础上对其进行改进,把感兴趣区域的检测和小波变换应用到可分级编码中,该方法中对视频流进行感兴趣区域检测,利用小波变换对增强层中的感兴趣区域进行编码,由于小波变换具有良好的空间方向选择性,与人眼的视觉特性十分吻合,从而得到很好的效果.     

基于感兴趣区域的小波变换可分级视频编码研究

随着Internet和无线通信的飞速发展,人们在网络上实时获取视频数据已经成为可能。由于传输网络和接收终端的多样性,所以需要视频流能适应多种不同传输、解码和显示的要求,由此产生了可分级视频编码。文中在可分级视频编码的基础上对其进行改进,把感兴趣区域的检测和小波变换应用到可分级编码中,该方法中对视频流进行感兴趣区域检测,利用小波变换对增强层中的感兴趣区域进行编码,由于小波变换具有良好的空间方向选择性,与人眼的视觉特性十分吻合,从而得到很好的效果。     

一种新的快速块运动估计的分级筛选法

提出了一种新的分级筛选法用于快速的块匹配运动估计 .该方法中最佳匹配块通过若干个筛选过程得到 ,每个筛选过程用不同大小级别的子块作为基元进行匹配 .在初始的级别中用很少的运算代价通过简单的特征匹配先淘汰一部分候选匹配块 ;然后在上一级剩余的候选块中 ,逐级用更加细致的特征继续筛选 ;直至找到最佳匹配块 .对不同运动复杂性的视频的实验表明 ,在搜索范围为 (- 7,7)× (- 7,7)的情况下 ,分级筛选法不仅在速度上比一些常见的快速运动估计方法要快 ,而且估计精度与全搜索法非常相近 .     

基于可分级视频编码的双向双维运动信息可分级*

为进一步提高基于一种运动信息可分级模型的可分级视频编码的编码效率,减小运动信息可分级的最低码率限制,对该运动可分级模型的二维多向性进行了具体研究与改进,更新了运动估计的流程,提出了多向上的两个运动可分级维度的运动分级等级一致性原则以及二维数据的渐进式存储存取结构,从而实现了二维多向上的运动可分级。实验测试结果证明该二维多向的运动信息模型优于不可分级的运动信息,能有效提高可分级视频编码系统的效率。     

结合低位深像素预测起点的小波域运动估计

提出一种用2 b深度的像素预测搜索起点的快速小波域运动估计算法.首先,将像素深度的转换形式化为区间分划和区间映射,采用非均匀量化求解区间分划的初始阈值,再用隶属函数计算量化阈值并完成区间映射,从而获得位深度为2 b的视频表示;其次,设计了非均匀的搜索起点分布模板,并以此为基础提出一种基于2 b深度像素的搜索起点预测算法;最后,以搜索起点为中心,进一步采用改进的低频子带平移运动估计算法MLBSSME在较小的窗口内完成搜索.实验结果表明,对于具有不同场景特点的视频序列,算法始终能保持较高的估计精度,运动补偿的平均峰值信噪比较之低频子带平移运动估计和直接子带运动估计算法高0.41 dB和1.43 dB,比空间域全搜索降低0.07 dB.但是,算法的计算量仅相当于空间域全搜索的4.66%、低频子带平移运动估计的4.62%、子带直接运动估计的22.70%.     

码率可分级小波视频编码算法的研究

对于多种视频传输业务,传统的分层可分级性已不能很好地满足要求,编码器需要提供码率可分级性.采用改进的零树小波编码算法生成了高性能的嵌入式码流,实现了一个码率可分级视频编解码器.而在码率可分级编解码算法中,同一码流需要在较大的码率范围内保持编码效率.目前的解决方案在目标码率提高时,重建图像的质量得不到有效的改善.指出了码率可分级编码算法不仅要考虑误差扩散问题,还要考虑帧间依赖关系,并提出了一种新的算法.实验结果表明,该算法使同一码流能在多种码率下提供更好的重建图像的质量,而且所提算法可用于其他采用运动补偿算     

二值alpha平面辅助的视频对象快速运动估计算法

提出了一种任意形状视频对象的快速运动估计方法.详细分析了alpha平面在视频对象的快速运动估计过程中起到的指导性作用,采用边界扩展和边界掩码技术,提出了一种新的二值alpha平面匹配衡量准则WBAMC (weighted binary alpha-plane matching criterion).结合优先搜索策略,提出了二值alpha平面辅助的视频对象快速运动估计算法BAAME(binary alpha-plane assisted motion estimation),.首先,利用alpha平面和WBAMC准则,将边界宏块的搜索范围缩小至两个搜索起点的单调区域,再采用传统的快速运动估计算法确定其运动向量;然后,用边界宏块的运动向量预测内部宏块的搜索起点;最后,采用快速运动估计算法搜索内部宏块的运动向量.这种方法可与多种空间域和频率域运动估计算法相结合,有效地应用于基于对象的视频编码器中.实验结果表明,对于多种类型的标准测试视频流,BAAME算法始终能够保持较高的估计精度和主观质量,运动补偿的平均PSNR(peak signal-to-noise ratio)较DS(diamosd search)和PSA(pdoety search algorithm)(BAAS(binary alpha-plant assisted search) DS)高出0.1dB～0.SdB,略低于FS(full search),但是其计算复杂度与FS相比降低了20倍.     

一种可伸缩性视频编码的帧速率有效控制方法

可伸缩性视频编码（SVC）技术是图像和视频处理中一个新的研究领域，近年来取得了很多成果。在介绍SVC的有关概念和国内外研究现状的基础上，提出了一种有效的帧速率控制方法。该方法对视频序列建立了图像组（GOP）结构，并给出了对其采用分层运动补偿时间滤波器（MCTF）实现方案以记录帧间的相关性信息。实验结果表明，分层运动补偿时间滤波器结构能提供较高的处理速度和良好的性能，并且能灵活地实现SVC的时间伸缩性。     

一种可伸缩性视频加密方案

随着网络的不断普及和发展,数字视频在网络中有了越来越多的应用,随之也提出了视频安全性问题,通过视频加密可以很好地解决此问题.为了满足网络对视频加密的要求,设计了一种可伸缩性视频加密的方案.考虑到小波的多尺度性,建立了一个基于小波变换的视频压缩平台,在此平台上进行了仿真加密实验,即在压缩的过程中从小波系数置乱、系数随机翻牌、运动矢量置乱等方面进行加密,并与其他算法进行了比较实验.实验结果表明,该方案具有加密效果好,密钥量较低,安全性好等优点,同时对压缩比和压缩效率有较好的保持,是一种高效的视频加密方案。     

A Motion Compensated Lifting Wavelet Codec for 3D Video Coding

A motion compensated lifting (MCLIFT) framework for the 3D wavelet video coding is proposed in this paper. By using bi-directional motion compensation in each lifting step of the temporal direction, the video frames are effectively de-correlated. With the proper entropy coding and bit-stream packaging schemes, the MCLIFT wavelet video coder is scalable at frame rate and quality level. Experimental results show that the MCLIFT video coder outperforms the 3D wavelet video coder without motion by an average of 0.9-1.3dB, and outperforms MPEG-4 coder by an average of 0.2-0.6dB.     

基于可分级编码基本层的码率控制方法

在P域的码率控制中，由于编码比特尺和一帧图像的变换量化系数中的零的百分比之间的关系起着非常重要的作用，因此为了更好地进行码率控制，首先研究了线性率失真函数在可分级视频编码（scalable video coding，SVC）中基本层上的可适用性，然后分别对模型参数进行统计，结果表明，统计曲线显示了在同一个时间子带上的帧有着相近的线性模型参数。结合以上特征，通过最小二乘法实现了线性模型在SVC基本层上的码率控制应用，并且在JSVM1．0上实现了该算法。实验表明，该码率控制算法很有效，与TM5算法相比，峰值信噪比（Peak signal noise ratio．PSNR）增加。     

基于宏块的渐进、精细可伸缩的视频编

渐进精细可伸缩(PFGS)的视频编码是面向Internet的视频流化应用中的一项重要技术,同MPEG-4标准中的精细可伸缩(FGS)的视频编码相比,PFGS视频编码具有更高的编码效率.然而,由于现有的PFGS方法以帧为单位来选择编码时的参考图像,因此该方法很难同时在编码效率和误差控制方面都取得好的效果.提出了一种灵活、高效的基于宏块的PFGS编码方法,并提出3种帧间(INTER)编码方式用于增强层宏块编码,其中的一个编码方式把原有的PFGS视频编码中的误差控制技术扩展到了宏块层.同时也提出了一个编码方式选择算法以确定每个增强层宏块的编码方式,由于该算法仅需用到时域预测信息,因此实现起来非常简单,并且性能稳定.实验结果表明,基于宏块的PFGS视频编码既能有效地消除低码率下的误差传递和累积,也能提高在其他码率下的编码效率.     

渐进、精细的可伸缩性视频编码

精细的可伸缩性的视频编码FGS（Fine Granular Scalable)是MPEG-4标准的视频流化框架中的关键性编码技术,由于在FGS编码方案中运动补偿是参考一个最低质量的重构层,因而编码效率较低。在这篇文章中,我们首先提出了一个渐进的精细可伸缩性的视频编码框架,简称为PFGS（Progressive Fine Granular Scalable),与MEPG-4中的FGS相比,PFGS编码框架试图在增强层的编码过程中采用多个高质量的参考来提高编码效率,这是因为高质量的参考可使运动预测更准确。但是,高质量的参考也会带来一些问题,首先,增加多个参考会使得PFGS编码需要更多的内存,同时也会增加其计算复杂性,因而在这篇文章中,首先将PFGS编码框架简化为只需采用一个额外的缓存来存储参考图像,而得到的编码效率几乎和原来多个参考一样,其次,在编码过程中,由于转换参考图像会造成增强层间编码系数的振荡,从而部分地抵消了采取高质量参考的优势。文中同时提出了一个有效的消除振荡的方法,即采用高质量的参考对所有增强层进行编码而用低质量的参考来重构以解决误差传播问题。实验结果表明,我们所提出的PFGS编码框架的编码效率能比MPGE-4中的FGS提高1dB以上,同时保留了FGS所有的优点,比如精细可调性,自适应网络带宽变化和差错恢复能力等。