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.     

基于无线噪声信道的编码端码率控制算法研究

针对分布式视频编码系统的关键帧在无线信道中传输受到噪声污染的情况,提出一种基于无线噪声信道的编码端码率控制算法。首先对解码端边信息携带的无线信道噪声进行了理论和实验分析,建立了边信息中无线信道噪声的分布模型;然后结合相关噪声模型推导出编码端的噪声联合模型,并根据分布式视频编码的率失真理论,提出了在无线信道下WZ帧不同系数带的码率控制算法,同时将新的码率控制算法引入基于无线噪声信道的Wyner-Ziv编码器中。实验表明,与现有的编码端码率控制算法相比,所提出的算法在不同无线信道噪声下可使解码重构视频的PSNR值平均提高约0.1～1.8 dB,且未增加复杂度。     

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．     

基于高斯混合模型的Wyner-Ziv视频编码

针对现有Laplacian模型不能精确描述相关噪声分布,分布式视频编码(Distributed Video Coding,DVC)的率失真性能改善非常有限,文中提出一种基于高斯混合模型的分布式视频编码方法.首先分析了WZ帧与相应边信息之间相关噪声的统计特征,发现相关噪声信息的分布并不满足某种单峰分布,然后采用高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)对噪声系数直方图进行拟合,提出基于样本特征的EM(Expectation Maximum)算法来估计模型参数.将提出的高斯混合相关噪声模型与相应的Laplacian模型进行比较,实验结果表明前者更能精确描述相关噪声的统计特征,基于该模型的DVC率失真性能优于基于Laplacian模型的DISCOVER方案,获得的平均增益接近1 dB.     

分布式视频编码中关键帧丢失错误保护

目的 分布式视频编码较其传统视频编码具有编码简单、误码鲁棒性高等特点,可以很好地满足如无人机航拍、无线监控等新型视频业务的需求。在分布式视频编码中,视频图像被交替分为关键帧和Wyner-Ziv帧,由于受到信道衰落和干扰等因素的影响,采用传统帧内编码方式的关键帧的误码鲁棒性远不如基于信道编码的Wyner-Ziv帧。关键帧能否正确传输和解码对于Wyner-Ziv帧能否正确解码起着决定性的作用,进而影响着整个系统的压缩效率和率失真性能。为此针对关键帧在异构网络中的鲁棒性传输问题,提出一种基于小波域的关键帧质量可分级保护传输方案。方法 在编码端对关键帧同时进行传统的帧内视频编码和基于小波域的Wyner-Ziv编码,解码端将经过错误隐藏后的误码关键帧作为基本层,Wyner-Ziv编码产生的校验信息码流作为增强层。为了提高系统的分层特性以便使系统的码率适应不同的网络条件,进一步将小波分解后图像的各个不同层的低频带和高频带组合成不同的增强层,根据不同信道环境,传输不同层的Wyner-Ziv校验数据。同时对误码情况下关键帧的虚拟噪声模型进行了改进,利用第1个增强层已解码重建的频带与其对应边信息来获得第2个和第3个增强层对应频带的更加符合实际的虚拟信道模型的估计。结果 针对不同的视频序列在关键帧误码率为1%20%时,相比较于传统的帧内错误隐藏算法,所提方案可以提高视频重建图像的主观质量和整体系统的率失真性能。例如在关键帧误码率为5%时,通过传输第1个增强层,不同的视频序列峰值信噪比（PSNR）提升可达25 dB左右;如果继续传输第2个增强层的校验信息,视频图像的PSNR也可以提升0.51.6 dB左右;如果3个增强层的校验信息都传输的话,基本上可以达到无误码情况下关键帧的PSNR。结论 本文所提方案可以很好地解决分布式视频编码系统中的关键帧在实际信道传输过程中可能出现的误码问题,同时采用的分层传输方案可以适应不同网络的信道情况。     

DVC中基于DCT系数统计特性的量化算法

针对变换域分布式视频编码问题,提出一种自适应量化算法AQSC。根据视频帧离散余弦变换系数的分布特点,确定各子带的重要性,只对重要的子带进行量化及编解码,不重要的子带不进行量化及编码,且在译码时直接用边信息代替。实验结果表明,AQSC算法可提高分布式视频编码系统的率失真性能,减少译码码率,解码后视频序列的整体质量有所提高。     

一种基于MPEG-4视频编码流的信道失真模型

准确地估算信道失真是视频通信系统中联合功率率失真（P-R-D）优化的重要基础,提出了一种基于MPEG-4视频编码流的信道失真模型,采用帧间递归,根据信道平均误比特率和视频编码信息在编码器端实时估算视频序列的信道失真,仿真结果表明,对于不同的视频编码序列,在不同信道误比特率和信源编码率下,模型估算的平均相对偏差和绝对偏差较小,准确度高,为基于P-R-D优化的失真估算提供一个有力的工具。     

分布式小波视频编码自适应嵌套量化模型

提出一种分布式小波视频编码自适应嵌套量化模型,对Wyner-Ziv帧做小波变换,利用Slepian—Wolf编码器对低频子带系数进行量化,采用SPIHT编码器对高频子带系数进行编码,通过分析Wyner—Ziv帧低频子带系数与参考帧低频子带系数的残差自适应度,判定Wyner-Ziv帧低频子带系数的量化步长,从而使运动剧烈的视频序列有较大的量化步长,而运动平缓序列的量化步长较小。实验结果表明,采用该模型能获得较好的编码效果。     

基于Internet网络的视频传输失真分析

基于Internet网络的视频通信必须进行差错控制,而差错控制需要准确估计视频流在Internet网络传输中产生的信道失真。对基于Internet网络的视频传输过程进行了失真分析,结合帧间差错扩散的特点和差错帧之间的相关性,提出一种估计包损失失真的通用模型,通过接收端提供的丢包反馈信息,可以准确估计传输中引入的失真。使用JVT/H.264编码的标准视频测试序列进行验证,该模型对信道失真的估计精度比在此之前所提出的其它模型有明显提高。     

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。     

WMSN中的分布式视频编码GOP大小控制方法

针对分布式视频编码（DVC）序列在无线多媒体传感器网络（WMSN）中传输可靠性较低的问题,提出了一种考虑节点能耗的图像组（GOP）大小控制方法。该方法分析了DVC编码框架及节点的能量消耗情况,定义了节点的可用度和帧的活动度,并对分布式视频编码序列在编码和传输过程的能耗进行了计算。在此基础上,综合考虑帧的活动度与节点能耗,实现了对分布式视频编码GOP大小的有效控制。仿真实验结果表明,与现有的GOP大小控制方法相比,该方法提高了无线多媒体传感器网络中的DVC序列的峰值信噪比,降低了节点的平均能耗,其传输可靠性也得到了显著改善。     

Enhanced reconstruction algorithm for unidirectional distributed video coding

Distributed video coding (DVC) is an emerging video coding technology that utilises the distributed source coding principles to build very low cost video encoders, yet with remarkable error resilience. In the most common DVC framework, the reconstruction function plays a vital role that has a direct impact on the output video quality. In this study, a novel algorithm is proposed for the reconstruction function, particularly focusing on a unidirectional DVC architecture. The proposed technique exploits the variations of the bit error rate of the Wyner-Ziv decoded bit stream and the assumed noise model in the side information stream. The simulation results show that the proposed algorithm yields a significant improvement of the objective and subjective video quality at no additional bit rate cost.     

一种基于人视觉系统的DVC改进算法

为了克服无线多媒体传感器网络中的视频传感节点的处理能力、存储空间和能量严重受限的问题,本文提出一种基于人的视觉系统的分布式视频编码的方案。由于人眼睛的潜在的感受性和视觉掩蔽性能,最小可觉差值以下的变化几乎不能被人的视觉系统感知到。因此,原始帧和边信息之间在感觉阀限之外的信号误差不需要得到纠正。本文基于这种思想,将JND模型应用到WZ编码器中,并对其仿真,实验结果表明,本文所提出的算法在不改变主观质量,甚至提高主观质量时可以较大程度对视频序列进行压缩,降低比特数,具有较好的率失真性能。     

多进制LDPC码在分布式视频编码中的应用

分布式视频编码是一种新的视频编码框架,主要用来处理具有相关性的多视频源。这种编码算法大大降低了编码端的复杂度,从而在终端受限的无线视频通信中具有很大的实用价值。介绍了分布式信源编码的原理,接着介绍了这种编码方式在视频编码上的应用,并对基于LDPC码的分布式视频编码作了分析。分别就二进制和多进制LDPC进行了讨论,由于多进制的编码方式避免了视频数据源转为二进制过程中带来的相关性丢失,因此性能上有了很大的提高。为了比较,分别基于四进制和八进制编码做出仿真,结果显示,多进制码字性能优于二进制,在分布式视频编码中有更好的应用。     

残差分布式视频压缩感知*

压缩感知(CS)是一种能同时进行数据采集和压缩的新理论,为简化编码算法提供了依据,同时,分布式视频编码(DVC)为低复杂度的视频编码提供了思路。因此,通过整合DVC和CS各自的特性以构建编码简单的视频编码框架,并采用残差技术来提高系统性能,最终提出了一种残差分布式视频压缩感知(RDCVS)算法:对关键帧进行传统的帧内编、解码;而对非关键帧,编码端采用一种基于残差联合稀疏模型的随机观测,解码端利用边信息和改进的梯度投影重建(GPSR)算法进行优化重构。由于将运动估计和变换编码等复杂度较高的运算转移到解码端进行,因而RDCVS保持了低复杂度的编码特性。实验结果表明,RDCVS算法比参考方案的恢复质量提高了2～3 dB。     

分布式视频编码技术研究进展

介绍了分布式视频编码与传统视频编码方法思路的不同及各自适用的应用场景,阐述了分布式视频编码的理论基础和目前普遍采用的编解码框架,分析了分布式视频编码中的Wyner-Ziv编解码器设计、辅助边信息生成、虚拟"相关信道"建模等几项关键技术存在的问题及各自解决方案的最新研究进展,最后总结了分布式视频编码的发展与研究方向,并介绍了分布式编码在视频领域的其它应用.     

分布式信源编码在视频编码中的应用研究

分布式视频编码对编码器的功耗、复杂度、存储能力和传输能力都有较高的要求,而分布式信源编码理论正好适应了这一需求。为了使人们对这一技术有所了解,首先阐述了分布式视频编码的基本原理与其应用研究现状。并针对多视点分布式视频编码的Wyner—Ziv编解码器设计、虚拟“相关信道”建模、辅助边信息生成等几项关键技术存在的问题及最新研究进展进行分析和实验,最后总结了分布式信源编码理论在多视点视频编码的发展与研究方向。     

Decoder-driven mode decision in a block-based distributed video codec

Distributed Video Coding (DVC) is a video coding paradigm in which the computational complexity is shifted from the encoder to the decoder. DVC is based on information theoretic results suggesting that, under ideal conditions, the same rate-distortion performance can be achieved as for traditional video codecs. In practice however, there is still a significant performance gap between the two coding architectures. One of the main reasons for this gap is the lack of multiple coding modes in current DVC solutions. In this paper, we propose a block-based distributed video codec that supports three coding modes: Wyner–Ziv, skip, and intra. The mode decision process is entirely decoder-driven. Skip blocks are selected based on the estimated accuracy of the side information. The choice between intra and Wyner–Ziv coding modes is made on a rate-distortion basis, by selecting the coding mode with the lowest rate while assuring equal distortion for both modes. Experimental results illustrate that the proposed block-based architecture has some advantages over classical bitplane-based approaches. Introducing skip and intra coded blocks yields average bitrate gains of up to 33.7% over our basic configuration supporting Wyner–Ziv mode only, and up to 29.7% over the reference bitplane-based DISCOVER codec.     

基于非平稳时频分析的无线网络信道均衡算法

在无线网络数据通信中,由于阵元码间干扰导致信道具有非平稳特性,产生信道失衡效应,需要进行信道均衡设计,提高无线网络的数据传输性能.传统方法采用Hilbert变换扩频方法进行通信信道均衡,通过Hilbert变换使离散数据解析化,由于信道多径扩展导致码间干扰,为了提高信道均衡效果,提出一种基于非平稳时频分析的无线网络信道均衡算法.构建无线网络数据传输的空间多径信道模型,采用时频分析方法进行通信信号码间干扰抑制处理,采用提取的时频特征对通信信道进行正交频分复用分解,采用时频特征分析方法,对相位偏移进行空间码元重组,去掉路径相移偏量,实现信道均衡.仿真结果表明,采用该算法具有较好的信道均衡性能,能有效抑制通信信道的码间干扰,降低无线网络数据通信的误比特率,改善通信质量.