非迭代收缩多方向预测的空域错误隐藏算法

现有的空域错误隐藏算法通常以高复杂度的迭代逼近机制换取恢复质量的轻微提升,且一些算法只适合于特定的丢失模式.为此,本文提出了一种非迭代收缩多方向预测（Non-iterative Shrinkage Multi-directional,NSM）的空域错误隐藏算法,以便更好地平衡计算复杂度与恢复质量等性能指标,且能处理各种各样的丢失模式.对于当前受损块的错误隐藏,NSM算法首先通过各向同性梯度检测器学习当前延拓区域的梯度特征;随后,基于具有16邻域像素和8预测方向的基本隐藏单元,多方向预测器按照收缩填充次序逐一地恢复受损块的每一个像素,根据该像素的邻域像素可用情况调整预测器的加权系数.在每个受损块的内部,不同的像素组根据它们的邻域级可用度一组接一组地进行恢复;在一个像素组的内部,不同丢失像素根据先验填充准则一个接一个地进行预测,从而实现低复杂度的非迭代重构.相比于其他空域错误隐藏算法,实验结果表明,所提NSM算法在各种丢失模式下均能够取得良好的综合性能,在通用性、计算复杂度和恢复质量之间达到了一种具有竞争力的性能折衷.     

一种低码率下简单有效的环路滤波方法

针对低码率编码情况下块效应严重的现象，提出一种环路滤波去除块效应的算法.该算法基于图像
特征在时域和频域对应的原理，利用变长码编码特点，在频域分析编码块的特性，自适应选择不同强度和
模式的滤波算法，从而保证滤波后图像的真实性.在滤波算法的设计过程中又选用了合适的参数，以进一
步降低滤波过程中增加的计算量.仿真结果表明，该算法提高了重构帧的峰值信噪比(PSNR)值和视觉效果
；同时作为参考帧的重构帧，其质量的提高能减少运动估计的运算开销，以抵消采用环路滤波而引入的计
算量，保证了编码过程的实时性.     

面积重构算子的理论和应用

为了有效地根据目标的面积尺度增强滤波效果，基于形态重构思想提出面积滤波算子.根据算子的
定义设计二值面积重构滤波器、面积重构顶滤波器和面积重构顶变换滤波器，同时提供了一种基于队列的
面积重构算子快速实现算法，该算法对掩模图中像素点按照灰度值从高到低依次搜索，划分连通区域，再
依据标识图中对应区域的面积和，有选择地重构掩模图中的区域.结果表明，该快速实现算法计算400×
300像素大小的图像耗时约100 ms，比并行算法快了近50倍.面积重构算子滤波效果优于面积滤波和形态重
构等算法，可以用于图像分割、简化滤波等实时处理领域.     

基于自适应块尺寸的H.264时域错误隐藏算法

为提高在视频通信中重建图像质量,充分利用运动矢量的空间相关性、相邻宏块的编码模式信息,提出了一种新的H.264时域错误隐藏算法。该算法根据误码块周围的邻块模式,自适应决定隐藏块的尺寸;对于每个尺寸块,都从多个候选运动矢量集合中选取使外边界对应像素差值最小的运动矢量;并利用运动估计技术更精确地恢复丢失宏块的运动矢量,从而提高所恢复视频信号的质量。实验结果表明：对于不同运动类型序列和不同宏块丢失率,该算法不仅计算量较小,而且恢复后的图像质量均优于传统的时域错误隐藏算法。     

混合动态系统状态事件的精确定位方法

为了在分析和仿真混合动态系统时能够精确定位状态事件，避免定位过程中的不连续黏连现象的发
生，提出变步长的状态事件定位方法.通过对状态事件条件历史值的拟合，得到预测事件条件的运动趋势
，并以此趋势动态地调整数值积分的步长，使得状态事件发生时的连续状态值正好在积分网格上，并将该
算法应用于一个整流电路的仿真.分析和仿真结果表明，在给定的误差范围内，对具有非线性事件条件的
混合动态系统，该算法能够有效而精确地定位状态事件发生的时刻以及连续状态的值.算法简单易行，适
用于控制模态或运动模态需要转换的场合.     

基于4D Shepard 曲面的点云曲率估算

为了高效处理大规模点云数据，提出了一种新的曲率估算方法.该方法基于空间六面体栅格分割点
云，针对每个栅格中的测量点逼近局部二次抛物面，通过计算并检查抛物面的最小采样密度和自适应划分
栅格来构建符合给定允差的局部曲面，使用步进法对曲面进行采样，利用坐标转换法计算每个采样点的曲
率、插值采样点的坐标和曲率来构造全局4D Shepard 曲面，并快速计算点云中每个测量点的曲率.结果表
明，该方法通过Shepard 曲面插值点的简单线性组合估算曲率，无需构建三角网格，具有复杂度低，实用
性强的特点.应用该方法能够快速、准确地获取大规模离散数据的曲率值.     

H264整帧丢失下的错误隐藏机制

针对网络传输中整帧丢失的情况,提出了一组基于编解码端联合控制的错误隐藏机制.在解码端,通过运动连续性假设,从前一帧恢复出相应的像素值,针对剩余的无效像素点,将整帧以4×4块进行划分并且分类,使用块预测匹配以及帧内插值,恢复它们的像素值.在编码端,采用长期参考帧和短期参考帧相结合的方法,通过信道的反馈信息,对参考帧进行调整,抑制错误的扩散.实验证明,该方法不论在主观视觉还是客观峰值信噪比（PSNR）上都取得了很好的效果,而且有效地抑制了错误的扩散;同时计算复杂度不高,能很好地满足实时性要求.     

基于降采样块匹配的数字视频3D降噪算法

针对数字视频图像的高斯白噪声,提出了一种基于降采样块匹配的3D降噪算法.该算法先进行边缘检测并分块噪声估计,根据噪声强度设置阈值,然后利用图像的自相似特征,对搜索块内部像素降采样,再进行块匹配运算以降低算法复杂度.在自适应阈值筛选阶段,对选出的刚体运动块和非刚体运动块分别统一进行处理,对刚体运动区域进行时域加权滤波,对非刚体运动区域用改进的双边滤波器进行系数自适应滤波,减少了单独对每个块进行处理所产生的块效应,对细节处理更好.仿真结果表明,该算法能明显改善图像主观质量,提高信噪比.     

LPPDS:基于线性预测的准菱形搜索算法

为了降低快速运动估计算法的计算复杂度，提出了一种新的块匹配运动估计算法，称为基于线性预测的准菱形搜索算法.该算法运用小菱形搜索模板，先以预测到的最小失真点作为搜索中心进行一轮小菱形搜索，然后采用线性预测确定下一轮搜索的最佳中心点，从而更快地找到整像素最优点，减少整像素搜索时间；同时该算法能很好地与目前多种分像素搜索快速算法结合使用，从而降低整个运动估计的计算时间.实验结果表明，该算法在不牺牲图像质量和压缩效率的基础上使整像素搜索时间相对于菱形搜索算法平均减少了约15%.     

一种新的自适应变长码编码算法

针对传统视频压缩中量化后的8×8 DCT块系数，提出了一种新的熵编码算法.该算法在H.264的自
适应变长码编码（CAVLC）的基础上，把游程(run)和层次(level)分离，并采用规则码表进行编码，从而
保证了码字可以通过简单计算获得，避免了传统的查表法，降低了视频编解码系统的存储要求.在编码时
，该算法充分利用已有的编码信息，通过不断转换码表实现自适应性.算法根据8×8 DCT块中的0系数个
数，分3种不同的方式编码run，从而提高了编码效率.实验结果表明，本算法在各种编码条件下都能实现
很好的压缩效果.     

一种应用遗传算法的块编码图像重建方法

为解决使用块编码进行压缩传输时,由于传输信道误码率的存在而导致图像块数据丢失的问题,使用遗传算法,找到丢失块在该图像中的最佳匹配块,利用该匹配块取代丢失块,从而实现图像的误差掩蔽.对矩形和三角形块编码图像的仿真结果表明,使用遗传算法,可以在较大程度上减少块搜索次数,且得到了较好的误差掩蔽效果,处理后图像的峰值信噪比有较大改善.     

带有模式选择的快速运动估计算法

为了减少视频编码标准H.264运动估计模块的计算复杂度，提出了一种带有模式选择的快速运动估计算法.基于编码块模式最终选择结果的统计分析，讨论了图像特征与模式选择之间的关系，得出大块模式选择的比例远高于小块模式.采用运动估计块匹配过程中得到的中间结果绝对值误差和（SAD）与运动矢量，分别给出了三条模式选择准则.将运动估计的直接搜索过程改进为先进行编码块模式判断，再进行选中块匹配搜索过程.实验结果表明，与全搜索算法相比，该算法平均搜索时间明显减少，同时保持了非常近似的解码图像质量和编码码率，保持了多模式运动估计的优点.     

结构测度约束下基于加权分形的图像修复算法

在获取待修复块的最佳填充块时,为了扩大搜索匹配范围,并适当提高结构像素在搜索匹配过程中的权重,提出了一种局部结构测度约束下的基于加权分形的图像修复算法．该方法对选定的定义域块进行几何变换和同构变换,构造码本,扩大搜索匹配范围; 计算各向异性非线性结构张量,得到局部结构测度,据此构造归一化权系数; 进行亮度变换,在局部结构测度的约束下,将待修复块与码本块进行加权匹配,通过最小化加权误差,导出新的亮度变换参数; 利用码本中加权误差最小的数据块来填补待修复块．实验表明:该方法能够很好地补全破损的几何结构,并使得新填充区域与源区域保持很好的一致性,其修复结果的主观质量和客观评价指标都得到了显著提高．     

一种基于分形的快速图像编码算法

提出了一种快速分形编码算法.针对Jacquin的算法,在为值块(range块)搜索匹配域块(domain块)进行全搜索,搜索速度慢,编码时间过长的缺点,笔者首先提出周边邻域的定义,然后在Jacquin算法基础上提出快速分形编码算法,这种算法大大减少了匹配计算,提高了分形编码速度.实验结果显示,编码时间缩短99%左右,而图像质量没有受到多大影响.     

运动估计中的一种前处理算法

为降低视频编码中运动估计的算法复杂度,提出一种针对运动估计的前处理算法.该算法首先通过前两帧来对当前帧的矢量分布进行预测,并对大概率的运动矢量进行优先估计,使得一部分宏块的运动估计工作在前处理过程中完成,并且这些宏块的运动矢量需要的搜索点数仅为一次,因而该算法显著地提高运动估计的效率.理论分析结果表明,算法针对视频序列中的运动矢量中心偏置分布特性非常有效.把该算法分别应用于三步搜索(TSS)以及菱形搜索(DS)等算法中的实验结果表明,本算法在保持与以上算法相当的绝对误差的条件下能够大幅度降低平均搜索点数,使得运动估计的计算复杂度有了显著的降低,从而进一步降低整个视频编码的计算复杂度.     

一种改进的3维块匹配视频去噪算法

针对Video Block-Matching and 3-D Filtering(VBM3D）算法耗时高且去噪视频存在块效应的问题进行了改进。在对变换域系数进行收缩时,采用连续阶导数阈值法,代替原算法中的硬阈值法,减少块效应;在帧内匹配时,采用基于积分图思想的图像块距离计算加速方法;在帧间匹配时,使用帧间预测性匹配方法,减少计算量,提高算法效率。理论分析和实验结果表明,改进后的算法不仅能有效改善原VBM3D算法中的块效应,且算法复杂度大大降低。     

基于曲面拟合的H.264错误掩盖方法

视频流的传输错误将会导致解码错误在时间和空间上扩散，直接影响重构图像的质量。充分结合了H.264的编码特性，利用宏块的空间、时间相关性来确定丢失宏块的类型. 根据相邻块的运动矢量，利用Shepard方法拟合一个曲面，较精确地计算出了丢失宏块的运动矢量，从而提高了重构图像的质量。仿真结果表明, 该算法优于以往的边界匹配算法，在同等宏块丢失率下，恢复的视频序列Y分量的 峰值信噪比(PSNR)值能提高0.75~1.5dB。     

基于曲面拟合的H.264错误掩盖方法

视频流的传输错误将会导致解码错误在时间和空间上扩散，直接影响重构图像的质量。充分结合了H.264的编码特性，利用宏块的空间、时间相关性来确定丢失宏块的类型. 根据相邻块的运动矢量，利用Shepard方法拟合一个曲面，较精确地计算出了丢失宏块的运动矢量，从而提高了重构图像的质量。仿真结果表明, 该算法优于以往的边界匹配算法，在同等宏块丢失率下，恢复的视频序列Y分量的 峰值信噪比(PSNR)值能提高0.75~1.5dB。     

基于递推模式的帧内预测快速算法

针对H．264帧内预测中存在的边缘像素预测不精确问题,提出一种基于递推模式的帧内预测算法．利用宏块内部像素之间相关性更强的特点,参考同一块内已经预测过的像素预测其他像素．为了降低H．264帧内编码的复杂性,提出一种基于递推模式的帧内预测快速算法．利用4×4块在空域和频域上的特性,采用层次性结构选择需要考察的候选模式,减少帧内预测所要计算的模式数量．根据4×4块与16×16宏块之间的关系,充分利用4×4块的预测结果,快速选择16×16宏块的预测模式．实验结果证明:与以前的快速算法不同,这种基于递推模式的快速算法不仅能在很大程度上减少预测以及重构的计算量,降低帧内编码的计算复杂度,还能提高帧内编码的效率．     

选择性计算的快速非局部均值图像去噪

针对非局部均值(NLM)图像去噪算法度量像素间的相似性计算强度高的问题,提出了一种选择性计算的快速NLM去噪方法。在图像块像素灰度值向量空间距离计算时,利用L2范数逐次消元法,只需在图像积分图上通过少量加法运算即可剔除大量相似性低的像素点,有效地减少计算强度。根据图像空间相关性强的特点,提出了基于patch测地线距离的动态调整搜索区域的方法。实验结果表明,与其他经典算法相比,该方法获得了较好的加速,也提升了NLM算法的去噪性能。