《图像及视频信息的编码原理》教学设计

【教材分析】《图像及视频信息的编码原理》是第一章第二节信息编码部分的内容。要使计算机能够处理信息,采用正确的编码方法是首先要解决的问题。因此信息的编码是信息技术的根本也是最本质的内     

分布式视频编码技术的研究

分布式视频编码建立在20世纪70年代提出的相关信源编码理论的基础上,即Slepian.Wolf和Wyner-Ziv分布式编码信息论原理,与传统视频编码技术相比,分布式视频编码从原理到实现方法上是全新的。它是基于解码端获得边信息（Side Information）的有损编码,这能够降低编码端的复杂度,而把大量的运算转移到解码端。     

MPEG-4中基于对象的视频编码

MPEG-4标准的视频部分引入了可视对象的概念,并提供了基于对象的视频编码工具。基于对象的编码比传统的视频编码方法更接近于信息表示和传输的本质,具有更好的编码特性,并为基于内容的应用提供了基础。介绍了MPEG-4中基于对象的视频编码的算法和功能,并讨论了目前存在的问题和未来潜在的应用。     

一种支持视频检索的对象标志位编码算法

针对传统标志位编码算法的编码代价大、海量监控视频难于浏览等问题,提出一种支持视频检索的对象标志位高效编码算法。基于对象区域信息、语义信息生成标志位来存储监控视频,根据视频编码和视频分析结果,生成对象区域信息与语义信息,利用基于区域生长的帧内编码算法消除空域冗余,基于运动估计的帧间编码算法从分像素精度上消除时域冗余,将对象区域信息、语义信息同时编码到原始视频码流中,实现监控视频的快速浏览与检索。实验结果表明,与基于欧式距离的帧内编码算法相比,该帧内编码算法的编码代价降低4%~14%,帧间编码算法降低28%~48%;基于对象标志位的视频解码能生成用户感兴趣的检索视频,提高用户浏览效率。     

完全质量保持的AVS视频可逆信息隐藏算法

可逆信息隐藏在医学资料管理、法律取证等领域有广泛的应用。提出一种以AVS视频为载体的可逆信息隐藏算法,通过同时修改宏块的量化参数和DCT量化系数实现信息的嵌入。算法不仅在提取出嵌入信息后能完全恢复出原始载体视频,而且信息的嵌入不会对载体视频的视觉质量造成任何损失。为了解决算法引起的码率扩张问题,在RZL(reverse zerorun length)编码的基础上提出IRZL(improved RZL)编码方法。实验结果表明,新编码方法能有效抑制码率扩张。在中等及大嵌入率的情况下,IRZL编码比RZL编码的效果更好。     

基于H.264 的视频存储加密方案

随着视频和互联网技术的发展,视频信息的存储安全问题越来越紧迫。本文针对新一代国际视频压缩编码标准H.264 的编码特点,提出一种将流密码与H.264 熵编码相结合的视频加密算法,通过加密码字索引达到保密目的。实验证明,此算法在安全性、计算复杂度、压缩比以及率失真等方面性能良好,适用于政治、军事、商务机要视频信息以及PC 机、移动存储设备中的私密视频信息的安全存储管理。     

频率域Wyner-Ziv视频编码算法的改进

为提高分布式视频编码压缩率,依据无线传感网络终端设备及Wyner-Ziv视频编码特点,针对Bernd Girod的频域Wyner-Ziv视频编码方案提出改进算法。该算法在编码端通过简单DCT运算提出将图像块分为Skip模式、低频模式和全频模式三种可选模式,在解码端根据相应的编码模式分别选择平均插值、自适应搜索运动估计插值和自适应搜索精细运动估计插值的边信息估算方法联合解码。该算法既能通过消除大量的帧间预测与熵编码实现低码率传输,又能以最小的解码代价获得更精确的边信息,从而有效地避免图像解码质量下降。实验结果表明,在相同峰值信噪比情况下,该算法的码率比Bernd Girod提出的频域Wyner-Ziv算法平均下降40%。     

分布式视频编解码技术的研究进展

对于视频压缩领域,分布式编码是一种新出现的应用机制,是基于20世纪70年代Slepian和Wolf以及Wyner和Ziv提出的信息理论而建立的。分布式视频编码技术与传统编码技术相比,从原理到实现方法上都是全新的。本文在介绍分布式编码基本原理的基础上,着重介绍了分布式视频编码技术各个环节的最新研究进展,并对发展趋势进行了展望。     

Wyner-Ziv视频编码中边信息估计算法改进*

与传统视频编码方法相比,DVC（distributed video coding）在编码性能方面还存在着较大差距。边信息估计是其中的关键技术之一,在很大程度上决定着编码效率。为缩短性能差距,改善边信息估计效率,提出一种针对像素域Wyner-Ziv视频编码系统的改进算法,在解码端改善了关键帧之间的运动矢量获取以及采用重叠块运动补偿来生成边信息。通过对大量测试序列的实验,验证了改进算法的率失真性能得到改善。     

基于全搜索的煤矿井下视频序列边信息生成算法

针对煤矿井下视频分布式编码中图像照度低和清晰度低等特点,提出了基于全搜索的煤矿井下视频序列边信息生成算法。该算法对已解码的关键帧进行扩编,并对全搜索时每个参考帧对应像素块的均方误差函数值通过阈值进行分析和判断,保留低于阈值的运动矢量,提高边信息生成质量。理论分析和仿真结果表明,本文提出的算法可以实现煤矿井下视频序列的高质量边信息的生成,为将分布式编码广泛应用于煤矿井下视频监控和通信提供了基础。     

监控系统中视频服务器的设计与实现

系统以PC机为平台采用H.264压缩算法设计了一套视频服务器系统,服务器端对视频信号进行采集、压缩编码并将编码好的数据存储在本地硬盘中,客户端通过局域网不仅可以访问服务器端存储的信息,还可以对网络进行相关的控制.     

基于比特平面预测的分布式视频WZ帧重构方法

分布式视频编码(DVC)是建立在Wyner-Ziv(WZ)有损源编码理论基础上的全新视频编码框架,具有编码复杂度低、抗误码性能好的特点.普通的DVC在解码端用插值的方法构造边信息时会丢失部分信息,提出了从用于插值边信息的前后帧中提取特征并预测重构帧的下一个比特值,并利用预测的比特值修改重构概率密度函数.实验结果表明,该方法能在传输较少比特平面时提高重构帧的PSNR和主观质量.     

基于深度学习的视频编码技术研究

为缩短视频编码和解码的时间,提升编码效率,引入深度学习算法,开展对视频编码技术的设计研究。首先,通过视频帧内预测和帧间预测,去除视频序列时间域冗余信息;其次,利用深度学习算法,对视频进行环路滤波处理;最后,生成高性能参考帧,并利用参考帧完成编码。通过对比实验证明,新的视频编码技术可有效缩短视频编码和解码的时间,从而提升编码效率,减轻视频资源存储和传输的负担。     

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。     

多头注意力与语义视频标注

在序列到序列的视频标注模型中，视频信息在经过编码之后被大幅压缩导致解码器端不能充分利用。为了解决这一问题，在模型中引入多头注意力机制和语义信息。多头注意力使得模型在生成不同的单词时可以焦距编码端视频信息的不同部分。语义信息由语义探测单元通过多标签分类方式生成视频的语义概率信息方式引入，给解码端提供额外指导，改进后的模型仍然是端到端的。实验结果表明，改进后的模型标注效果取得了显著的提升，采用的改进方法对提升标注能力有明显作用。     

基于变换域Wyner-Ziv视频编码的相关噪声模型

在Wyner-Ziv(WZ)视频编码中,原始WZ帧数据和边信息(Side information,SI)间相关噪声模型是影响缡码效率的关键因素.现有文献通常认为边信息和当前解码WZ帧的概率分布近似符合零均值拉普拉斯分布.本文详细研究了变换域WE帧与相应边信息的残差系数的分布关系,发现其残差变换后直流系数带统计分布相比零均值拉普拉斯分布存在一定偏差,且系数带的相关噪声分布随时间和空间变换.根据变换域残差系数的分布特征,提出了一种基于变换域的相关噪声分布模型及自适应参数估计算法,利用帧内插时前向和后向运动补偿帧变换残差,在解码端估计系数带的分布参数.实验结果表明该算法有效提高了WZ视频编码的编码效率.     

基于图象内容的视频压缩方法

由于视频图像的知识冗余度,视频压缩可以采用基于图像内容的压缩方式。论文描述了基于内容的压缩系统的整体框架,并且对于视频对象的形状信息,运动信息和纹理信息的编码过程都进行了详细讨论,然后探讨了视频对象的Sprite编码和时间空间可分级编码,最后介绍了针对任意形状视频对象的形状自适应(SA)DCT变换编码,同时指出SA-DCT存在的缺陷并以此作为后继工作的基础。     

Wyner-Ziv视频编码中边信息估计研究

Wyner-Ziv视频编码是一种典型的分布式视频编码。为了产生较为精确的边信息,提出了一种基于运动估计双向预测边信息的方法,构造了运动补偿内插框架以及改进了算法。Matlab仿真结果表明,改进方法的率失真性能比H.264帧内编码高出0.1~9.0 dB,比基于Turbo码的Discover软件高出0.01~0.90 dB。     

一种基于运动信息描述的视频格式自适应方案

多媒体应用领域存在多种视频编码标准,因此实现不同视频格式之间的自适应转换具有重要意义.该文提出了一种新颖的基于运动信息描述的视频格式自适应解决方案.该方案利用作者前期提出的基于H.264/AVC标准的运动信息描述算法提取能够复用的详细完备的运动信息,根据需要快速生成不同视频编码格式、多种码率的码流;也可以利用此运动信息,指导不同视频格式码流之间的快速自适应转换.作为该方案的具体应用,文中提出了一种针对H.264/AVC标准和MPEG-2标准的视频自适应方法.实验结果表明,文中提出的基于运动信息描述的视频格式自适应解决方案不仅可以很好地保证编码性能,同时具有较低的计算复杂度.     

基于视频压缩编码的动态图像水印方案

提出了一种新的基于视频压缩编码的动态图像水印方案。在嵌入水印时,充分考虑动态图像压缩编码的特性,对帧内编码帧(I帧),将水印信息嵌入到DCT低频系数中;而对帧间编码帧(P,B帧),结合动态补偿/离散余弦变换(MC/DCT)混介编码,把水印信息嵌入到运动补偿后的残差图像的自流成分中。同时,在水印嵌入时,采用扩频技术与多维水印相结合的方法,并通过相关检测的方法判断水印的存在。由于水印的检测是对视频码流直接实施的,不需要对压缩数据进行完全解码,从而大大降低了计算量,提高了视频数据水印的适用性。