分布式视频编码关键技术及研究进展*

系统地阐述了分布式视频编码(distributed video coding,DVC)技术框架的基本原理和近五年的发展历程;列举了国内外多个研究小组的基本思想研究现状;分析了分布式视频编码技术的发展趋势;揭示了技术的关键和研究热点;展望了该技术在信息安全、可伸缩编码、多描述编码以及光场编码中的应用前景.     

视频处理器软硬件协同设计

为了提高视频图像处理速度与硬件资源利用,针对一种基于精简指令集处理器与数字信号处理器（RISC/DSP）混合体系结构的媒体处理器：浙大数芯（MD32）,给出了一种软硬件协同设计策略.所给策略结合视频处理核心算法,研究分析MPEG视频编码标准的处理过程,进行了视频处理指令扩展设计,提高了数据的并行处理能力,利用了指令内并行执行特性.为有效实现扩展指令,处理器执行级采用了可扩展流水级技术.实验结果表明,指令扩展硬件成本仅占MD32的2.7%,逆离散余弦变换实现性能比MMX/SSE指令集实现的性能分别提高31%和23%,运动补偿性能比MMX指令集实现的性能提高了40%.     

用于虚拟现实的360度视频编码技术新进展*

随着虚拟现实技术不断发展,360度视频编码开始成为研究热点。应用于虚拟现实的360度视频与传统的视频相比分辨率更高,编码数据量更大,在实际应用中面临传输带宽有限的瓶颈,编码效率问题有待解决。归纳分析了国际标准组织联合视频研究组（joint video exploration team, JVET）正在制定的360度视频编码投影变换技术及其编码优化方法,综合对比了各变换技术的编码性能。根据当前最新研究成果,对下一步研究需要解决的问题进行了探讨总结,给出未来的研究方向和思路。     

面向ZigBee的视频多描述编码及其传输性能仿真

针对视频码流在ZigBee等不可靠低速无线网络传输时易发生编码信息包丢失而导致接收端无法正确解码这一问题,提出一种基于3D-SPIHT视频多描述编码方案。与传统多描述编码如MDSQ相比,该方案创建的各描述质量平衡,并能通过去除视频帧间冗余来提高压缩比;与国际标准（H.264等）相比,该方案具有算法简单、能够在任意码流截断处解码、码率可连续分级和无明显块效应等优点。实验表明,该编码方案能够较好地应用于ZigBee多信道网络,并在较大压缩比的情况下仍能获取质量较好的重建图像,具有较高的应用价值。     

一种特征点格驻留元胞自动机人群场景分析方法

为了通过视频场景人群状态分析及预报达到预防公共场所发生安全事故的目的,提出了一种改进的特征点格内驻留CA模型(inner-grid parking CA,IPCA).依据行人行进速度各不相同的特点,将元胞内特征点移动速度的取值范围和方式进行了趋真模拟;在元胞格内引入驻留时间以消除个体行进中的位置误差;采用符合人类视野描述的三角形视场所覆盖的元胞确定前向及内容参数.实验结果表明,改进后的模型不依赖于行人行进时在特定视频帧中反映的运动信息,仿真效果趋近真实视频场景状态,具有更高的准确性.     

传感网环境下视频传感器在线规划

针对视频传感器观测被动的问题,结合视频传感器和传感网的特点,设计了传感网环境下视频传感器在线规划框架。该框架采用面向服务的体系架构（ SOA）,包含资源层、资源服务层、规划服务层和应用层四个层,各层之间采用标准的网络通信协议进行通信。实现了视频传感器在线规划原型系统,并以视频监控签到为应用场景进行了在线规划实验。实验结果表明：该框架对于实现视频传感器主动和按需观测是可行且有效的。     

多标准视频编码器下的运动估计评估

运动估计是视频编码过程中最为复杂和耗时的阶段。为分析和优化其性能,从多个流行的开源视频编码器中提取出单独的运动估计算法模块,根据视频分辨率和视频内容的不同建立程序输入集,从而构成一套完整的测试程序集合。利用性能分析工具对算法性能和微体系结构性能进行量化分析,给出这些算法在当今主流处理器体系结构上的性能差异。实验结果表明,复杂视频和高分辨率视频下的运动估计算法耗时最长,且大部分算法的指令级并行性没有太大差异。算法最后一级高速缓存的缺失率和分支误预测率都较低,分别在0.01%和7%以下。     

主流视频编解码软件的硬件性能分析与设计

网络视频会议以及高清视频点播等应用的广泛流行,对视频编解码的编码质量以及编码速度提出了更高的要求。为帮助硬件设计人员设计更强大的专用处理器去适应视频编解码应用的发展趋势,并评估处理器设计的合理性和正确性,对视频编解码进行分析和测试,提出一套基准测试程序。采用自顶向下的分析方法,以流行性、编解码效率、压缩质量和开源性为标准,选取主流的视频编解码软件,进行热点函数分析。抽取变换、量化以及滤波过程中的热点函数,使之成为视频编解码测试程序,为其构造典型输入集。通过分析真实硬件平台上这些测试程序的计算和访存特性,给出处理器设计的建议。结果证明,该基准测试程序使用10%的代码量即可反映视频编解码过程的主要特征,对处理器设计具有指导意义。     

一种基于高性能DSP的红外与电视视频压缩与传输硬件平台

针对红外/电视视频数字化、传输网络化的发展趋势,基于最新大规模逻辑FPGA和高性能DSP芯片,结合图像处理理论,提出红外/电视视频数字化采集、压缩与网络化传输方法,单路视频码率小于15Mbit/s,视频延时小于20 ms。该平台为后续研究基于红外/电视视频信号的目标检测、特征研究和模式识别等提供了基础,在指/火控系统等领域有着广泛应用前景。     

分布式智能背负核辐射巡测系统的设计

针对传统的核辐射检测装置难以应对越来越严重的核恐怖袭击的威胁,设计了一套智能背负式核辐射巡测系统。提出了系统总体架构的设计方法,主要采用基于CAN总线的分布式独立处理架构,动态集成了核辐射仪、投影眼镜和无线指挥系统等工作单元,具有即插即用、低故障率的优点。详细说明了投影眼镜的视频、音频解码电路,M2M平台的无线组网技术以及电源管理系统的设计。经实验表明,该系统能够有效地工作在人员密度大、结构组成复杂的大型公共场合,具有良好的运用前景。